基于學科素養培養的初中物理實驗探究課中的教師角色定位

孫偉河 馮云山

摘 要： 在現實的實驗探究課堂上，由于合作學習小組成員之間常缺少必要的互補特征，彼此無法師從于同伴而轉向求助于教師.文章探討了“教師探究”“科學家探究”“學生探究”之間的關系，通過案例論證了教師對學生實驗探究活動的指導和示范作用不可或缺，指出了教師示范探究的注意事項.觀看、模仿教師的示范探究是學生體會并學習探究思維、探究方法、探究能力的有效途徑，被教師指導下的二次探究學習是實驗探究活動質量的重要保障.

關鍵詞： 物理學科核心素養;實驗探究課;教師教學示范;凸透鏡成像規律案例

科學探究對于學生科學素養的培養具有積極作用.初中物理的知識主體是以歸納法的認識策略對客觀物理規律產生認識的.實驗探究課是學生獲得知識與能力的第一個課型，它的成敗直接關乎學生對學科知識、學科方法、思維能力的獲得.然而，當下的探究式學習課程中存在一種傾向：教師的教學示范和教學指導似乎不能大雅之堂，因為它似乎并不符合“自主探究”的主旋律.在核心素養大背景下，教師的教學示范和教學指導，到底是去還是留？我們不禁要作出冷靜而充分的思考.

在實驗探究課課堂中，常見“小組合作學習”完成探究學習任務，它追求“讓學生教學生”，追求更多人跟著成功的人成功.然而，這個預設有個前提：必須存在一種理想化的學生結構“好中差完美搭配”特別是“好學生”必須存在且均勻分散且能幫樂助.在眾多的觀課現場，包括教學大賽，往往是“沒有被特別安排”的“同桌（2人）”“前后同桌（4人）”為一個小組，進行探究學習.然而在特定時空區域下獲得共同成長的探究主體，總有著不同而相似的認識基礎，學生在特定的問題環境下，可能集體性地存在某些知識和技能的盲區.因此，這種探究活動的分組學習方式就暴露出了一種風險，它無法實現“讓學生教學生”.于是，學生對待教師的教學就產生了“知識、方法輸出源”的期待.

學生探究能力的初始狀態是僅僅具有少數的探究技能，它們是標準化的、顯性化的.它們來自于課程標準提出的科學探究七個步驟：“提出問題”“猜想與假設”“制定計劃與設計實驗”“進行實驗與收集證據”“分析與論證”“評估”以及“交流與合作”.然而，實際的“小組合作學習”同組組員的知識、技能可能無法做到互補，小組合作探究學習無法達到“組內異質、組間同質”的結構，卻常常產生了巨大的組間差異：擁有“學霸”的小組，總是能夠很好地完成探究任務，速度快、質量高;反之“皆學弱”的小組，不能完成探究任務，甚至出現諸多邏輯混亂、操作失誤等等狀況.顯然，對于學習能力較弱的同學，探究式教學課堂中存在的著一個非人本主義關懷的盲區.“學弱”學生的學習缺少來自同伴的示范，他們的缺位誰來補？毫無疑問，只有教師.此時，教師就應“及時”充當“同伴”出現在他們身邊.此刻，教師可能同時被不同個體需要、同時被集體和個體需要，面臨同時被不同角色需要等幾對矛盾，產生“分身乏術”“必須決斷然后無奈放棄一部分”的分裂狀態.這時，教師兼具了三重身份：探究活動的旁觀者，探究活動的引導者，對遇到障礙的同學的幫扶者（指導者）.

1 教師在實驗探究課中的角色定位和轉換

1.1 教師對實驗的示范是隱性的探究活動

教師是學科的代言人，教師在看待問題、思考問題時的角度和方式，對學生的學科科學具有重要的啟蒙作用.從前面的論述，已經知道教師在引導學生進行探究過程中，針對不同類型的學生，對教師有不同的期待和訴求.教師在實驗探究活動中的角色需要不同定位和適時轉換.

教師在實驗探究活動中的角色該是怎樣的呢？我們在常規課堂教學計劃的“規定動作”下，綜合考量了教學實踐中課程內容的預設和生成的各個可能性，分析了教師在不同的教學目的下的三種角色和相應的教育教學行為，見表1.

課堂實驗探究活動必須有始有終，作為一節課的成功與否，探究活動勢必整體推進到底.這也就造成了事實上在整體推進課程環節時，沒有照顧到全體，勢必顧此失彼.權宜之下，教師做出的絕大多數的決策是“注重整體”.這句話的相反面是：允許一部分學生與課程推進程度和速度不相吻合的時候，可以“忽視他們”“放棄他們”.如此，實驗探究活動的課堂勢必有一定的“容錯度”“容忍度”，每次放棄一部分學生.那么，“偶爾被忽視的學生”是一個不確定的群體，尚可補救;而總是“被忽視”的這部分學生，經歷了長久的探究學習失敗，帶來的結果是這部分人在未來的探究學習情況變得更加糟糕.

通過表1可以清晰地看到，同一個教師在對某項具體的實驗探究活動中擁有三個角色，三個角色在特定的教學情形下相互制約，也必須適時切換.這對于新教師來講，有一定的難度.有的僅僅完成探究活動的引導者這一項基本任務，有的可以兼顧整體和個別，有的還可以以研究者的身份主動觀察課堂教學中出現的問題，以便日后改進教學.做不到隨意切換角色的教師，在實踐中會產生一定程度的角色認同混亂，導致教學行動猶疑，反復糾結我到底該怎么辦？

不論怎樣決斷，教師在必要的時候勢必介入學生的實驗探究學習.怎樣科學地介入呢？我們根據實驗探究課堂教學的結果，比較了不同類型學生群體在探究性教學中對教師需要的差異，列表分析，見表2所示.

顯然，從表2中可以清晰地看到，作為教學的主體，不同類別的學生在實驗探究活動的進行中，在探究活動結束后，對教師都有清晰的外顯式的“被指導”需求，對整個實驗探究的過程是否合理，操作是否規范，分析問題是否得當，有強烈的“教學示范”的樣板要求.

實驗探究活動環節多、鏈條長，學生在整個探究過程中出現的問題就會更多.教師對探究的示范教學，它的作用點在哪里呢？對比教師的示范探究、科學家的科學探究、學生的實驗探究來說明這個問題見表3.

從前面的論述中可以看出，教師把自己的實驗探究過程作為“標準”對學生示范，與其他兩類探究學習過程是不同的.教師的實驗探究活動不是為了發現新結論或領域，而是根據自己的理解，將已經成熟的學科表述方式，比如概念、規律，以及科學研究方法，用庫恩的話就是“范式”，教師將這種范式融于探究的情境當中，以行動配合自己的思考，在學生的面前“表演”出來.對教師來說，內容或過程是自己完全熟悉的，“表演”目的是引發學生的認知沖突，促使學生對原有圖式做出調整，使得學生也認可這種范式，并意識到自己也能在這種范式中展開科學實踐活動.在“表演”的過程中，向學生展示的不僅是實驗探究的行動，更有教師的思維，即教師將自己的思維外化出來讓學生觀察、分析，以達到對學生思維的啟發作用[1].

初中學生，正處于學習方法和探究能力的培養階段，各項能力均弱于教師或者科學家.與其它知識和技能的掌握一樣，學生的實驗探究能力和探究方法的培養過程，一定不是自發的生成過程，一定是基于材料、特定知識、特定情境而后天獲得的.這需要有智慧的傳承，而這個傳承者就是教師.學生不但需要自己的親身經歷，也需要觀摩和體會教師對知識和技能的傳承和演繹.

因此，教師除了激發和指導學生進行實驗探究活動外，對實驗探究的示范教學的作用旨在對學科核心的方法、技能產生外顯出來，示范、解釋并傳遞給學生，學生從模仿教師示范到學會，從應用再到嫻熟.教師教學生學會探究，從能探究到會探究.

1.2 教師進行示范探究是提高學生實驗探究能力的有效途徑

傳統意義上，探究實驗的過程中，教師示范的目的是讓學生可以模仿教師的示范動作或者程序，以有效地減少學生在操作上的錯誤，避免危險、降低損耗、減少低效.比如在儀器的調節、使用等方面，在肢體上，示范的重點是教師操作的方式和步驟.在語言上則是“要先……，再……”“一定不能……”等話語作出強調.隱含在操作程序或操作方式背后的邏輯關系、科學思維、科學方法等，則需要學生在觀摩的基礎上，通過正確地操作實踐加以體會，然后形成科學的探究能力.

當然，除了實驗探究能力外，在知識的傳授方面，教師在課堂上進行邏輯推理、公式推演、習題解答的示范，也使得學生對于規范的程式和步驟有更明確的認識.這些是實驗探究所不能承載的學科核心素養，它們反應在其它的課型實踐當中.

毫無疑問，教師在實驗探究的教學課型中的示范以及對示范后學生出現的差錯的二次指導性教學，對提高學生的科學探究思維大有裨益.

2 教師在實驗探究課中進行示范指導時應注意的問題

2.1 實驗示范忌教師對教學內容全盤示范后學生進行機械模仿

教師要做出必要教學示范，應該發生在引導學生完成實驗探究任務時，出現的障礙處、難點處、知識和方法外顯處、強制性標準處等關鍵的節點上，出現在教學難點或者是教學重點上.教師的教學示范是一種對學生加以強調、強化教學效果的教學行為.這并非意味著，教師要對整個實驗探究的過程自導自演、大包大攬，然后學生機械模仿.最后“探究式學習”的課堂變成了套著的外皮的“接受式學習”內瓤.

科學知識的產生，總是圍繞著這樣的主題，即在研究過程中什么發生了變化，什么保持不變，兩個事物之間什么是相同的，什么是不同的，當兩個事物放到一塊的時候，他們之間發生了什么，如果發生了變化，是通過何種方式變化的.教師對學生示范展示實驗探究過程時，就是要將這種思維方式展示出來[2].這樣學生面對生硬的方法、邏輯就有了具體的情境載體，變得實際而可以捉摸.學生在觀摩的同時，也把自己角色代入到了具體的探究情境中，跟教師一起“經歷”探究的過程，產生了跟教師相同的思維方法和思維狀態，如此，教師通過研究實驗教學的示范來培養學生的實驗探究能力，對學生領悟物理知識、物理方法具有重要的意義和作用.

2.2 預設實驗探究學習的困難

教師要把自己的大腦“清零”，讓自己變成一個學生，沿著實驗探究學習過程中思維程序，將知識、方法和技能障礙一一列舉出來，并以合適的形式呈現出來，確保對學生學習困難的預設是充分的.

2.3 示范“思維”和示范“正確”相結合

對學生教學示范的過程，要讓學生感受到所要研究的問題是如何提出來的，對研究對象的科學描述是如何從具體的事件情境中抽象出來，并人為定義的.因此，教師要讓學生明白問題是如何隨著探究的深入而變化發展的，我們要用到怎樣的方法獲取證據信息，對它進一步研究的，為什么要這樣做.教師如何組織素材獲取信息、分析信息，如何處理信息，這些都潛移默化地對學生產生了作用，讓學生收獲探究活動的能動性.因此，“知道為什么這樣的思維”與“示范正確的做法”同等重要.

比如，在“探究凸透鏡成像的規律”一課的實驗探究活動中，有一類學生只是偶然地移動蠟燭和光屏的位置，完全不顧及凸透鏡焦距大小，獲得了幾個特殊的像，然后以為找到了像，看到了像就完了，至于下一步怎么辦？很迷失.也有可能，他們在“多組實驗數據得結論”的觀念指引下，再次盲目地隨意移動蠟燭和光屏，再次獲得一個偶然的數據和一個可能像的性質已經發生改變了的結果.另外一類學生，總是不能分析清楚到底凸透鏡該成什么樣的像.

教師組織實驗探究教學，必須首先了解學生這兩個困惑點的成因.針對兩類典型的狀況，教師在總結學生實驗探究過程中出現的問題時，必須針對這些困惑做出的正確的教學示范.首先固定凸透鏡的位置不變，然后有秩序地把蠟燭從遠到近地移向透鏡，固定物距，再移動光屏尋找像，多次實驗.最后通過分析物距和像距的數據變化趨勢和規律，總結出成像的條件.那么為什么這么做？教師在示范的過程中，需要給出“有秩序地把蠟燭從遠到近地移向透鏡，逐漸減小物距，確定相距”的原因.

原因有三：

（1）凸透鏡為什么能成像，怎么觀察像.學生不知道像是個什么東西，特別是本探究實驗中既有實像又有虛像.怎么確定實像還是虛像本身就是一個大難點.但是，教師必須告訴學生基本的思維圖式：像是由于光在傳播過程中遇到使光線發生會聚或者發散作用的介質或者物件后，光并不沿直線傳播了，造成在光的傳播路徑上出現了一些跟原物相似的圖景，這些東西我們稱之為像.而能看到像，就是因為在像點“發出”來的光線進入了人的眼睛，人才觀察到像.這樣，光如果向前方傳播，穿過凸透鏡，可能在凸透鏡的前方某個位置成了像，我們就有兩個方法去觀察這個像：第一，站在像的正前方，接受光來觀察像;第二，用一個光屏，在成像的位置把光線反射回來，在光屏上觀察像.

（2）物距影響像距.在引導學生進行實驗探究之前，教師應該做出這樣的引導：用同樣一個凸透鏡，用它觀察從紙上面“發光”的字跡的時候，看到了正立的放大的像，用這個凸透鏡觀察遠處的發光體或者景物時，發現可以看到倒立的縮小像.于是，可以判斷，影響凸透鏡成像特點的因素是物距.因此，要改變物距觀察成像.

（3）現象一般是連續地變化，這是自然界中的一種和諧的美.讓數據有秩序地排列，這樣的操作有利于讓現象產生連續的變化，更有利于掌握規律的變化.這樣的規律才可控，不至于讓人捉摸不定.

2.4 示范實驗探究的過程重點在于解釋

對于學生，他們還處在基本觀念的建立和基本方法的學習過程中，在首次碰到探究問題的情境下，其認知結構將出現不平衡.學生意識到了問題所在的時候，這就引起了學生的思考.于是，觀摩教師示范實驗探究的學生，其角色就代入到了教師的角色隨教師一起進行探究活動.

在探究過程中由于研究的出發點、實施方案以及實驗條件的不同，在對同樣事物或者問題進行研究過程中，可能產生不同的程序，采用不同的方法、實驗工具，獲得不同的現象，即使對同一個現象，所給出的解釋也會不同.這樣，教師就要引導學生要帶著明確的目的進行探究，對所實驗探究的內容的重要環節予以教學示范，通過“類比”“比喻”等方式，對出現的狀況予以甄別、辨析、解釋.為了達到良好的效果，教師必須說學生聽得懂的話，講學生聽得懂的理.

仍然以“探究凸透鏡成像的規律”為例，說明這個問題.學生如果忘記“物距影響成像”這件條件，我們可以打個比喻，加深學生對這個條件限定式的規律的認識.比如：爸爸見了媽媽要稱呼“愛人”，外婆見了媽媽喊“女兒”，自己見了媽媽叫“媽媽”，同樣一個媽媽獲得三個稱呼（暗喻凸透鏡成像的三種應用：照相機、投影儀、放大鏡），稱呼不能亂，關鍵看“對象（條件）”（暗喻凸透鏡成像的三種應用：照相機、投影儀、放大鏡的成像條件不同）.

2.5 示范實驗探究過程重點在于構建過程

實驗探究課作為一種特殊的教學課型，其優點就在于頻繁的互動和受指導后再實踐的過程，能夠使學生的學習狀態在短時間內，有側重的持續進階.因為在概念的建構或方法培養上，有太多的邏輯線條需要理順，存在太多差異.教師的示范指導作用，就在于尋求真理的過程中，為學生指引出一個正確的方向.

教師為了不教.教師的實驗探究不應以結論的正確為終點，而是重點要引發學生的思考，主動的科學探索活動，通過概念的建構或方法而獲得后續探究的能力，對今后的探究活動提供參考價值.因此，構建的策略和方法須顯性外化，讓學生深得“要領”，掌握“口訣”，讓學生可以應對方法范圍內探究活動的自主構建.

2.6 示范探究后的指導是實驗探究課學生學習質量的重要保障

科學探究的能力是核心素養所要求的核心內容.科學探究的能力不是與生俱來的，而是在學習過程中通過自己的體驗和對教師探究的“標準范式”中模仿而逐漸培養起來的.對于學生，教師教學示范后，學生未必能夠領略全部要領，在反芻的實踐中會碰到各種紕漏或者障礙，這就需要教師的二次教學指導了.

因此，在實驗探究教學課中，學生需要通過自己的實踐活動把收獲的新知識進行理解和圖式構建.到底該是“順應”還是“同化”，學生需要一個“標準答案”.教師示范展示實驗探究活動將促使學生對新知識產生認同，促進學生對自己探究活動中運用到的思維、方法、技術手段產生認同，這極有利于幫助學生建立起后設信念.正因為如此，實驗探究教學中教師要極力避免直接將問題推給學生那種“一切依靠學生”的做法，在必要的時候可以通過教師的示范作用，使學生建構起科學的知識和能力體系，使學生的認知體系、方法體系、探究能力向更高級進階.

綜上所述，教師在實驗探究課中的教學示范和教學指導不可或缺.實驗探究課中，教師須要對實驗探究活動出現的狀況予以評價、反饋，并正確示范.而學生的科學探究的能力提升，教師須要在學生學習的反芻過程中予以反復指導.

參考文獻：

[1] Chi， M. T. H. & Bjork， R. ，‘Modeling expertise， InD. Druckman & R. A. Bjork（Ed.）， In the mind's eye：Enhancing human performance[M]. Washington， DC： National Academy Press，1991.

[2] 皮亞杰.心理發生和科學史[M].上海：華東師范大學出版社，2005.