（课程与教学论专业论文）高中物理探究式教学的研究.pdf

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的观点，这些都是强调要充分发挥学生的主观能动性，让学生自主探究。为了适应飞速 发展的社会现实，培养一批具有创新意识和研究能力的人才，世界各国都把学生学会学 习作为重要的教育改革方向。 受传统文化和教育体制等因素的影响，我国教育领域长期以来普遍重视具体知识的 传授，“重教轻学”和“重知识轻智能”的传统教学观影响深远，学生在学习中主体地位 和自主发展空间受到了严重的挤压，我们培养的学生缺少一种锐意求索的内在精神。我 国中学生能够频频在国际奥林匹克物理竞赛中摘金夺银，却至今没有一个土生土长的中 国人获得诺贝尔奖。这是因为我国学生在知识识记方面是领先的，而动手能力、创新能 力和实验操作技能却远远落后于西方学生。这是我们在基础教育中不重视学生探究式学 习活动的明显例证。 探究式教学可以改变传统教学中以知识传授为主的教学方式，为学生构建开放的学 1 高中物理探究式教学的研究 习环境，有利于他们自主地获取知识和发展各种能力。然而，授受式教学模式在我国高 中物理教学中仍然占据主导地位，学生的创新意识和初步探索的能力没有得到培养，因 此在我国中小学教育中开展探究式教学的需要就更加迫切。 我国于2 0 0 3 年正式颁布普通高中新课程方案( 实验) 及1 5 个学科的课程标准， 并于2 0 0 4 年秋季在山东、宁复、广东、海南四省进行试验，我们辽宁省是在2 0 0 6 年9 月开始实施的。新课改提倡运用多样化教学方式实施教学，将“学习科学探究方法，发 展自主学习能力”作为了课程的目标。“探究式教学方式”是新课改提倡的“多样化教学 方式”中的一种。本次基础教育课程改革推行新的课程标准，就是要改变旧课程过于注 重知识的传授的状况，强调形成积极主动的学习态度，使获得基础知识与基本技能的过 程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程；就是要改变课程实施过丁强调接受学习、 死记硬背、机械训练的现状，倡导学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，培 养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流 与合作的能力。”引导学生掌握科学探究的基本方法，激发学生的学习的兴趣，培养学生 的创新精神和实践能力，发展自主学习的能力，培养学生实事求是的科学态度和关心社 会的责任感，是新课程倡导的目标，也是学生终身学习和健康发展的需要。 新课改对探究教学提出了具体的目标和要求，但并没有针对某一学科的教学实践提 出具体的做法，如高中物理探究课应怎样教，探究教学各个环节怎样进行等。因此，笔 者结合高中物理教学的实际，按照新课改的要求，探讨如何实施高中物理探究教学，并 希望通过探究教学，改变学生的学习方式，关注学生的学习过程，发展科学探究的能力， 培养学生创新精神和将理论应用于实践的能力等综合素质。 ( 二) 研究的意义 1 研究的理论意义 国内外有诸多成型的教育思想和教育模式，为我们的教学工作提供正确的指导，比 如建构主义、人本主义教育理论等，这些理论对探究教学的本质、特点、原则以及探究 教学策略、环节、探究教学设计等方面进行了研究，但如何将理论深入到某一学科的教 学实践上，探究教学各个环节怎样实施，怎样在物理探究教学中培养学生的创新能力、 探究能力和实践能力，这方面的论著较少。所以本研究从高中物理教学的角度出发，将 科学探究与高中物理教学结合起来，为理论研究提供了事实依据。通过自己的实践探索， 丰富探究教学的理论，也是对我国的课程标准作了补充。 2 研究的现实意义 ( 1 ) 探究式教学是新课程理念的基本要求 科学探究作为新课程的基本理念，体现在课程目标、内容标准、教学方式等各个方 面。作为课程目标，我们知道科学教育的价值在于让学生了解科学知识的本质；学会运用 科学方法解决实际问题；以符合科学的价值标准来评判自己所处环境中各方面的相互作 用：在科学技术方面不断地发展出更多的操作技巧。作为课程内容的重要组成部分，新 课标及教材均把科学探究单独设为主题，明确提出发展科学探究能力所包含的内容，即通 过物理课程的学习让学生走进科学，理解科学探究的涵义、一般过程、所用的基本方法， 让学生亲历科学探究的过程，学会用科学探究的方法学习物理，体验科学探究的乐趣， 领悟科学的思想和精神。所有这些目标的实现，均需要教师为学生提供机会和空间，这就 2 高中物理探究式教学的研究 不能不涉及相应的教学方法，而科学探究正是教师教物理和学生学物理的重要方法。在 教学过程中，教师不把现成结论告诉学生，而是创设一种类似科学探究的情境和途径，让 学生自己在教师指导下获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态 度和敢于创新的探索精神。它在教学中的主要作用在于“播种一种行为，收获一种习惯”， 它能较好地体现物理新教材教学过程中必须更新的两个理念，即“从生活走向物理，从 物理走向社会；自主探究，合作创新”。 普通高中新课程追求的基本目标是由应试教育向素质教育的转轨。它特别强调基础 教育应培养学生具有终身学习的愿望和能力，掌握适应时代发展需要的基础知识和基本 技能，学会收集、判断和处理信息，具有初步的科学与人文素养、创新精神和实践能力， 学会交流与合作，具有团队精神等。 高中阶段的物理课程要给学生提供必要的科学探究机会，让学生通过自己的思维、 动手实验、查阅文献等，体验探究过程的曲折和乐趣，发展科学探究的能力，增强对科 学探究的理解。高中阶段尤其要注重科学探究的质量。 ( 2 ) 探究式教学是适应教育新形势，培养创新人才的需要 随着科学技术的迅猛发展，人类社会生活发生了深刻变化，信息化、全球化趋势不 可阻挡，导致人类对知识、能力、竞争力等概念产生了新的认识。因此，培养具有开拓精 神和主体意识的创新人才，是时代赋予教育的神圣使命。联合国教科文组织国际教育委 员会发表的报告教育财富蕴藏其中里，提出了未来教育的四大支柱，即学会认知、 学会做事、学会共同生活、学会生存。让学生形成终身学习的必备素养，是时代发展的 趋势。 传统的物理课堂教学却仅仅着眼于提高升学率，教师将所有知识点精细讲解之后硬 灌输给学生，学生在这样的教学过程中不能获得对物理科学系统性的认识，同时也难以 激发学习和探究物理学内在联系的积极性，更难获得拓展性的理解、批判性的推理以及 解决问题的能力，并造成物理知识与当代科技的距离相差较远、脱离实际等倾向。据有 关调查发现，学生对课堂教学产生不同程度的排斥和厌倦，越来越多的学生感到学习物 理困难。 随着时代的发展，特别是现在知识大爆炸的时代，人们必须面对快速发展、变化的 社会，必须不断更新知识及知识结构，这时人们比较看重人的个性的全面发展，比较重 视培养自主学习能力、联系实际能力、动手能力、创新能力等，这时传统物理教学中的 不足之处越来越明显。 基础教育要适应新形式的变化，必须突破传统的教学模式，构建与之相适应的充满 活力的基础教育课程体系。笔者认为探究性教学作为一种全新的教学模式，是培养满足 时代发展要求的人才的一种很好的教学方法，通过探究式教学可以很好地培养学生主动 获取知识、探索创新、动手操作、团结协作和社会实践的能力，对创新人才的培养，实 现人才发展的目标起着重要的作用，因此探究活动的开展符合创新人才的培养目的。 目前，探究已成为科学教学的中心议题，在课堂中落实探究教学也一直是许多教育 工作者尤其是科学教育工作者所努力的一个目标。但时至今日，“探究教学所面临的挑 战仍很明显，从传统讲授向探究转变的步伐仍十分缓慢”。5 其原因就在于探究教学在我 国还是一种新的教学方式，没有现成的模式可循。因此，笔者学习了国内外探究教学理 3 高中物理探究式教学的研究 论，将它与高中物理课堂教学相联系，根据高中物理教学的现状，提出了高中物理探究 教学的可操作性策略，希望能对同行的教学工作有所启示。 二、国内外研究综述及概念界定 ( 一) 国内外研究综述 1 国外研究综述 ( 1 ) 关于探究教学理论 探究教学理论的提出是在上个世纪5 0 年代末、6 0 年代初的世界性以理科教育改革为 中心的课程改革运动中。在这场运动中，振兴科学技术、培养科学技术工作者，成了各 国共同关注的课题，人们从不同的角度出发，在不同理论指导下通过对探究及其活动过程 的研究来揭示探究教学，提出了不同的探究教学理论，其中影响最大的主要是实用主义探 究教学理论、探究教学的信息加工理论、发现式教学法和人本主义探究教学理论。它们 粗略反映了2 0 世纪人们研究探究教学的基本进程。 实用主义探究教学理论1 杜威( j d e w e y ) 从实用主义立场出发，认为“实用效果” 和“有用与否”是衡量一切知识是否是真理的标准。而所谓的“真理”，是靠不断改造的 经验，或者从根本上说是凭借经验中所具有的反省思维即探究能力获得的。因为当个人面 临“三岔路口的情境，或碰上一个让自己感到困惑的问题时，他就会受到激励去进行探 究。通过探究便可将经验之初所遇到的困难全部排除，从而使某种纷乱的情境“转化为清 晰、连贯、确定和和谐的情境 。杜威在我们怎样思维一书中论述了探究的本质及 阶段。他认为探究在本质上是一种反省思维，即“对任何一种信念或假设的知识进行的 积极、持续、审慎的思考，而支持这种信念或知识可能得出的进一步结构，便是这种思考 的依据”。6 这种思维过程实际上经历了一种从怀疑或混淆的状态( 前反省状态) ，进入 到一种以满意和对先前让自己感到怀疑和困惑的环境的控制为特征的情境( 后反省状 态) 。具体而言可分为以下五个阶段：乱出现一个问题情境：b 将起初的疑难明确为一 个有待解决的问题；c 提出解决问题的种种猜想：d 判断各种假设的含义和结果，从中选 择最可能解决问题的假设；e 投入解决问题，证明假设。杜威认为，科学发明和发现实际上 都是按照这个过程进行的，因此，他把这五个阶段称为“科学方法”或“实验方法”。杜 威认为教学应培养学生具有探究的能力和习惯。受实用主义哲学观的影响，杜威不重视书 本知识在探究教学中的作用，认为它脱离实际，不利于学生直接与社会、自然接触，不能获 得真实问题情境与体验。因而他主张教师让学生从做中学，在做中思维。杜威首次提出了 较为系统的探究教学理论，强调培养学生的主动探索精神和解决实际问题的能力，可以说 开辟了教学研究与实践的新领域，引起人们对学生的主体性的极大关注以及师生在教育 过程中的地位和作用的深刻反思。 探究教学的信息加工理论：萨其曼( j r s u c h m a n ) 、施瓦布( j j s c h w a b ) 和 加涅( r m g a g n e ) 等人从信息加工的角度对探究教学进行研究。他们从信息处理过程 出发，认为教学与其着眼于知识的掌握，毋宁注意教学信息处理过程本身，并建立了与此 种思想相应的探究教学模式。施瓦布在“科学的本质是不断变化的”这个前提下，提出“作 为探究的科学教学”( t e a c h i n gs c i e n c ea s i n q u i r y ) ，实际上有两个相互联系的组成 部分：“作为探究的科学”( s c i e n c ea si n q u i r y ) 和“通过探究教学”( t e a c h i n gb y i n q u i r y ) 。施瓦布强调，科学教育的基本途径教学，应是一种探究过程。因为探究过 4 高中物理探究式教学的研究 程蕴含着教育的本质，学生惟有藉此才能真正了解科学知识的本质，掌握科学方法，形成 科学态度与精神。施瓦布进一步解释说，通过探究教学获取知识的方法，包括如下五方面 探究技能：确定和界定问题、建立假设、设计实验、收集和分析数据、解释数据并作出有 意义的结论。需遵循以下基本程序：& 给学生呈现调查研究的领域和方法；b 明确问题， 确定研究中的困难。因难可能在于数据的收集和解释、实验的控制或推理等；c 思考问题， 提出假设；d 思考解决困难的途径、办法或是重新设计实验，或用不同方式组织数据：e 导出结论。施瓦布认为，惟有以科学知识为基础，在探究过程中掌握科学知识，把科学 知识与探究过程相结合，才是探究教学的正确做法。为此，施瓦布强调指出：“探究教 学的两个组成成分作为探究的科学和探究活动，在中学科学教育目标中应当给予优 先注意的是前者。”施瓦布认识到，科学的本质是探究，而作为探究的科学只有通过探 究活动过程才能真正理解。因此他着重从教学方法和内容两个维度建构探究教学理论，把 探究扩大到课程领域，推动了探究教学研究的发展。而且伴随着当时世界性的课程改革运 动的影响，探究教学不仅在美国也在世界其他国家得到广泛传播，使得探究教学名声突起， 进入鼎盛时期 布鲁纳的发现式教学法：此法为美国心理学家布鲁纳( j s b r u n e t ) 所倡导。布鲁纳 认为：“教学生学习任何科目，决不是对学生心灵中灌输些固定的知识。而是启发学生主 动去求取知识与组织知识。老师不能把学生教成一个活动的书橱，而是教学生如何思维： 教学生学习如何像历史学家研究分析史料那样，从求知过程中去组织属于他自己的知识。 因此，求知是自主性的活动历程，而非只是被动地承受前人研究的结果。”“认识是一 个过程，而不是一种产品。”可见，学习的主要目的不是记住老师和教科书上所讲的内 容，而是要学生参与建立该学科的知识体系的过程。所以，学生不是被动的、消极的知 识的接受者，而是主动的、积极的知识的探究者。布鲁纳强调指出，发现法的实质是要 求在教师的启发引导下，让学生按照自己观察和思考事物的特殊方式去认知事物，理解 学科的基本结构，或者让学生借助教材或教师提供的有关材料去亲自探索或“发现”应 得出的结论或规律性知识，并发展他们“发现学习”的能力。因此，他甚至要求小学生 也都要能利用教师或教材所提供的材料，去成为一个“发现者”。具体地说就是在教学中 教师不是给学生现成答案，而是激发学生的探究心理，引导他们结合自己的思维特点和 已有经验，发挥个人的创造性，独立思考，自行发现和掌握知识，并形成学习中的大量 “迁移”，即举一反三。他还认为，使用发现法，要激发学生对所学课程的兴趣，没有兴 趣，也就没有发明。从教学的角度看，如果教师只作引导，让学生自己主动地去学习， 去概括出原理或法则，他们就会因自己发现而去学习，去概括出原理或法则，他们就会 因自己发现所感到愉快和成就欲的满足而使学习具有强大的动力，所得知识也会深刻而 不易遗忘，并能广泛应用于实际，有助于智力的发展。发现式教学法的一般步骤是：a 提出和明确使学生感兴趣的问题b 使学生对问题感到某种程度的不确定感，以激发探究； c 提出解决问题的各种假设；d 协助学生搜集和组织可用来做判断的资料：e 组织学生审 查有关资料，得出应有的结论：引导学生运用分析思维去验证结论，最后使问题得到解 决。在整个问题解决过程中，教师要向学生提供材料，让学生亲自发现应得的结论，使 学生成为发现者。1 町布鲁纳的发现学习理论对物理探究教学的启示是：让学生亲身经历 探究知识的过程；激发学生的好奇心，变“要我学”为“我要学”：学生自主建构知识而 5 高中物理探究式教学的研究 非记忆知识。 人本主义的探究教学理论：人本主义探究教学理论主要代表人物是马斯( a m a s l o w ) 和罗杰斯( c r r o g e r s ) 。人本主义的学习与教学观深刻地影响了世界范围内的教育 改革，是与程序教学运动、学科结构运动齐名的2 0 世纪三大教学运动之一。人本主义重 视的是教学的过程而不是教学的内容，重视的是教学的方法而不是教学的结果。人本主 义强调教学的目标在于促进学习，学习并非教师以填鸭式严格强迫学生无助地、顺从地 学习枯燥乏味、琐碎呆板、现学现忘的教材，而是在好奇心的驱使下去吸收任何其他自 觉有趣和需要的知识。罗杰斯认为，学生学习主要有两种类型：认知学习和经验学习， 其学习方式也主要有两种：无意义学习和有意义学习，并且认为认知学习和无意义学习、 经验学习和有意义学习是完全一致的。因为认知学习的很大一部分内容对学生自己是没 有个人意义的，它只涉及心智，而不涉及感情或个人意义，是一种“在颈部以上发生的 学习，因而与完人无关，是一种无意义学习。而经验学习以学生的经验生长为中心， 以学生的自发性和主动性为学习动力，把学习与学生的愿望、兴趣和需要有机地结合起 来，因而经验学习必然是有意义的学习，必能有效地促进个体的发展。所谓有意义学习， 不仅仅是一种增长知识的学习，而且是一种与每个人各部分经验都融合在一起的学习， 是一种使个体的行为，态度、个性以及在未来选择行动方针时发生重大变化的学习。对 于有意义学习，罗杰斯认为主要具有四个特征：a 全神贯注：整个人的认知和情感均投 入到学习活动之中；b 自动自发：学生由于内在的愿望主动去探索、发现和了解事件的 意义：c 全面发展：学生的行为、态度、人格等获得全面发展：d 自我评估：学生自己 评估自己的学习需求、学习目标是否完成等。因此，学习能对学生产生意义，并能纳入 学生的经验系统之中。总之，“有意义的学习结合了逻辑和直觉、理智和情感、概念和 经验、观念和意义。若我们以这种方式来学习，便会变成完整的人”。人本主义的教学 观是建立在其学习观的基础之上的。罗杰斯从人本主义的学习观出发，认为凡是可以教 给别人的知识，相对来说都是无用的：能够影响个体行为的知识，只能是他自己发现并 加以同化的知识。因此，教学的结果，如果不是毫无意义的，那就可能是有害的。教师 的任务不是教学生学习知识( 这是行为主义者所强调的) ，也不是教学生如何学习( 这 是认知主义者所重视的) ，而是为学生提供各种学习资源，提供一种促进学习的气氛， 让学生自己决定如何学习。为此，罗杰斯对传统教育进行了猛烈的批判。他认为，在传 统教育中，“教师是知识的拥有者，而学生只是被动的接受者；教师可以通过讲演、考 试甚至嘲弄等方式来支配学生的学习，而学生无所适从；教师是权力的拥有者，而学生 只是服从者”。因此，罗杰斯主张废除“教师”这一角色，代之以“学习的促进者”。 人本主义的探究教学理论，以人而不是科学本身为出发点，主张“对从学生们所亲历的事 物中产生的一些实际问题进行探究，是科学教学所要采取的主要做法”。反对把探究教学 演变成纯粹的学术性活动，使其脱离社会和学生个人的生活实际；而是主张围绕与社会和 个人生活有紧密联系的重大现实问题进行。因而与施瓦布倡导的探究教学相比，更容易实 行，对广大师生更具有吸引力。 ( 2 ) 关于探究教学模式 国外经长期的理论探索与教学实践，以科学哲学、认知心理学、主体教育理论为基 础，提出一系列各具特色的教学模式。如杜威从实用主义立场建立探究式教学的“问题 6 高中物理探究式教学的研究 教学法”理论；萨其曼将科学家的创造性探索活动与教学法相结合，建立由事实到理论 的“探究训练”模式；施瓦布提出的“生物科学探究”模式则注重模拟生物学家的探究 过程，积极引导学生树立正确的科学理念及掌握科学方法，特别是实验方法：安顿劳森 ( a e l a w s o n ) 等提出的由概念探讨、概念介绍、概念运用三个阶段组成的“学习环” 模式；“5 e ”模式则进一步运用认知科学新发现，对“学习环”进行改进，建立由“吸 引一探索一解释一加工一评价”五个阶段紧密结合的教学模式，使探究式教学更完备、 更符合学生认知特点。 2 国内研究综述 我国关于探究教学的研究起步比较晚，我国倡导的以探究式学习为主体的新课程改 革始于2 1 世纪初。此次课程改革明确提出了加强学生科学探究活动，进行探究式学习。 2 0 世纪7 0 年代左右只是在小学自然课教学中曾经有过探究教学的提法，但是在课程与教 学实践中并没有发挥其应有的作用。2 0 世纪8 0 年代以来，跟探究教学相关的教学改革虽 然取得了一定的成效，但是并没有从根本上动摇以接受学习为中心的传统的学习与教学 方式。因循传统的教学方法致使物理学习出现了种种弊端，最明显的恶果就是导致越来 越多的学生物理学习困难，物理学习兴趣随年级升高而下降，“物理学科”成为最不受欢 迎的学科之一。1 2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初，我国社会正在逐步走向一个开放的学习化社会。学习 化社会的特点就是信息激增，知识的类型多样化，信息传播的方式多样化，这些特点客 观上要求人们采用多种学习方式。当前，我国的教育改革转向以学生发展为本的方向， 把学生的发展作为教育发展的终极目标。陶行知先生曾说：“先生的责任不在教，而在教 学生学。1 3 教育在传授知识和知识量积累的同时，更加注重学生个性的养成、智力的发 展、能力的培养、潜能的开发和学习方式的变革，使学生具有独立获取知识、驾驭知识 的能力。而探究是这些能力形成的必由之路，让学生在一系列的探究过程中获得发展。 我国自从对探究式教学展开理论与实践研究以来，特别是随着素质教育的不断推进， 探究式教学逐渐成为教法探索的热点之一，并取得众多研究成果。例如：靳玉乐主编的 探究教学法，由“研究性学习”设计编写委员会汇编的研究性学习丛书等。这 些著作有些系统介绍了国内外有关探究教法的研究成果，有些提出了将各种探究教学模 式运用于基础教育中，还有的是各种探究教学实践的指导资料。 在探究教学模式方面的研究，主要有：福建省中学物理教改研究会的“实验探索法”， 即“创设物理情境，提出问题进行合理猜想一设计实验方案一知识应用”；辽宁省实验 中学胡坤英的“物理实验探索法”，即“提出研究课题组织实验探索一组织讨论总结一 巩固练习和考核”；广西玉林高中刘殿雄的“指导探索法”，即“启动一指导探索一指导 加工整理启发、发现运用知识”；安徽马鞍山二中物理教改实验组汪延茂的“实验一 综合一引谈式”，即“创设问题情境一观察实验方法，理论思维方法一引导自取，自探结 论一知识应用，迁移再创造”：河北省石家庄教育学院戴明华用“发现法”于初、高中物 理教学，即“创设问题情境一提出解决问题的假设一得出问题的结论”。上述教学模式的 操作程序可概括为：提出研究课题进行猜想、提出假设、设计实验方案实验检验、 得出结论一知识应用、巩固发展。 7 高中物理探究式教学的研究 从2 0 0 1 年开始，我国各高中都在课程中安排了研究性学习，每周两课时。在这项活 动中，很多老师对研究性学习作了指导，大家感到虽然探究式教学设计复杂，在现行条 件下教学组织难度大，缺少强化知识运用训练。但是大家都感到探究式教学不可否认有 助于发展学生的科学素养，能有效激发学生的学习积极性、主动性，也有利于学生理解 较为抽象的物理概念、规律，发展学生的探索能力。 近几年以来，尤其是在新一轮基础教育课程改革中，已将探究教学作为一种教学方 式写入了各门具体学科的课程标准内容之中。2 0 0 1 年，我国颁布义务教育阶段各学科课 程标准，一方面强调科学探究是一种重要而有效的学习方式，在内容标准中对学生的学 习提出了探究活动的具体建议，另一方面，将科学探究作为义务教育阶段科学课程的重 要学习内容，在内容标准中单独设立主题，明确提出发展科学探究能力所包含的内容与 培养目标。2 0 0 4 年是在全国实施新的普通高中物理课程标准( 实验) ( 以下简称为新 课标) 的第一年。新课改提倡运用多样化教学方式实施教学，将“学习科学探究方法， 发展自主学习能力”作为了课程的目标。“探究式教学方式”是新课标提倡的“多样 化教学方式”中的一种。可见，探究教学的研究在我国已引起了人们的关注。 新课标指出：没有探究，就没有科学，并将“学习科学探究方法，发展自主学 习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”列入课 程目标、内容目标和实施建议之中，它标志着探究不仅是物理学习的一种方法，同时还 是物理课程的目标和重要内容；它标志着将学习重心从过去的过分强调知识的传授和积 累向知识的探究过程转化。从学生被动接受知识向主动获取知识转化。学生在学习过程 中经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，体验科学探究的乐趣，认识科学探究 的意义，领悟科学的思想和精神，尝试应用科学探究的方法，关注社会现象，研究物理 问题，验证物理规律，从而培养学生的探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探 索精神。 新课标提出科学探究有七大要素：a 发现并明确提出所要研究的问题：b 猜想 与假设；c 制定探究计划、设计实验方案；d 通过观察、实验等多种方法收集各种数据： e 对所得数据加以分析与论证；f 评估，吸取经验教训，改进探究方案，并发现新的问 题；g 交流与合作。“”新课标对每一要素提出了探究能力的要求。 在高中物理教学中通过对上述七个部分的要求可以帮助学生提高五种能力：a 理解 能力；b 推理能力：c 设计和完成实验的能力：d 获取知识的能力：e 分析综合能力。 要求在探究过程中，要给每个学生创造机会。明确他们所承担的任务，鼓励学生发现问 题、提出问题、出主意、想办法。要求每个学生在探究活动中发挥主动积极的作用；同 时科学探究又是一种集体性的协作活动，对于比较简单的问题可以由学生个人来进行， 对于比较复杂的问题则应通过小组活动，甚至全班性的活动来进行。教师要善于激励学 生对科学的热情和兴趣，表现出对不同观点的尊重。 在高中物理课程中进行科学探究活动就是要从知识与技能、过程与方法、情感态度 与价值观这三个方面让学生得到全面发展。简单地说，就是培养具有科学素养的新世纪 公民。但是，有关探究教学的理论与实践都需要进一步探索，单纯凭借一个课程标准是 不能解决所有问题的，现在还有许多亟待解决的问题，如探究式教学与传统的接受式教 学的关系，探究式教学需要的环境、条件，怎样使教师、学生甚至整个社会的观念转变， 8 高中物理探究式教学的研究 以及如何在具体的教学中进行探究式的教和学等。总之，探究教学是现代科学教育变革 发展的一个重要成果，是现代科学教育革新发展的一个新的里程碑，在世界科学教育理 论和实践中都占有重要地位。我们在积极引进的同时，要结合自己的实际深入探讨，丰 富探究教学的理论与实践，切实提高我国科学教育的质量。 ( 二) 概念的界定 1 科学探究 科学探究( s c i e n t i f i ci n q u i r y 或s c i e n t i f i ci n v e s t i g a t i o n ) 作为一种科学学习 方式，是指学习者针对科学领域中的某个主题形成自己的问题，或者由教师提出要探索 的问题，而后，学习者对问题进行分析，形成自己的假设，并通过科学实验和观察等检 验自己的假设，直至解决问题，在探究活动的基础上建构起对科学知识的理解和有关的 方法、技能。 美国国家科学教育标准中对科学探究是这样表述的：“科学探究指的是科学家们 用来研究自然界并根据研究所获事实证据做出解释的各种方式。科学探究也指学生构建 知识，形成科学研究方法的各种活动。“1 5 该标准强调，科学探究技能包括以下内容：形 成可以探索的问题，筹划实验，进行系统的观察，理解、分析数据，得出结论，交流结 果，以及协调、实施完整的探索过程等。 ， 2 探究式教学 探究式教学是一种积极的教学过程，在教学过程中，教师开展积极地指导，学生在 老师的指导下，以主体的姿态带着探究的精神自主地学习，以尝试发现、实践检验、独 立探究、合作讨论等形式探究知识，发展思维能力和学习能力。1 ”其目的是希望学生能 像科学家搞研究那样独立地通过探究过程来获得知识，而不是学生顺着老师预定途径去 思考问题或被直接引向答案。 探究式教学包括两个相互联系的方面：一是有一个以“学”为中心的探究学习环境。 这个环境中有丰富的教学材料、各种教学仪器和设备等，有民主和谐的课堂气氛。这种 环境要使学生真正有独立探究的机会和愿望，而不是被老师直接引向问题的答案。二是 给学生提供必要的帮助和指导，使学生在探究中能明确方向。 安德森在他主编的教学和教育百科全书中，对探究教学的几个方面作了高度的 概括。探究教学的本质特征是：不直接把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉 学生，取而代之，教师创造种智力和社会交往环境，让学生通过探索发现有利于开展 这种探索的学科内容要素和认知策略。探究教学的基本原则是：由学生自己亲自制定获 取知识的计划，能使学科内容有更强的内在联系，更容易理解，教学任务有利于激发内 在动机，学生认知策略自然获得发展。“” 3 高中物理探究教学 高中物理是普通高中科学学习领域的- - n 基础课程，与九年义务教育物理或科学课 程相衔接，是高中理科生参加高考的必修科目，旨在进一步提高学生的科学素养，从知 识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面培养学生，为学生终身发展、应对现 代社会和未来发展的挑战奠定基础。1 钟高中物理教学的任务一是要进行科学知识的传授 和技能的训练，二要肩负起提高学生科学素养、促进学生全面发展的重任。 传统的高中物理教学主要以讲授式为主，强调知识的积累，在新课改中，提倡教学 9 高中物理探究式教学的研究 方式多样化，引入探究式教学，目的是在帮助学生学习物理知识与技能的同时，注重培 养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。 三、研究方法 ( 一) 文献法 笔者从两个角度去查阅一些国内外相关的研究文献：第一，探究教学理论是怎样产 生和发展的；第二。探究教学理论是怎样应用于中学具体的教学实际中。然后，梳理相 关文献，对国内外探究教学理论的发展历史及当前的研究现状进行了阐述，这些理论研 究可以作为本研究的理论基础。 ( 二) 问卷调查法 笔者白编问卷调查表( 见附录一) ，问题设计有5 个纬度：学生物理学习的目的与兴 趣，学习方法与学习习惯，对物理实验的态度，创新能力、实践能力及探究能力等各方 面的情况。共设计了3 4 道题。 笔者选择辽宁省重点高中东港市第二中学高二的两个普通理科班( 高二有1 8 个 理科班，其中有两个重点班，其余为普通班) 的学生为调查对象。其中的1 5 班有5 5 名学 生，男生3 4 人，女生2 1 人。1 8 班有5 7 名学生，男生3 4 人，女生2 3 人。 笔者在2 0 0 7 年9 月5 日的第七节课在两个班同时向全班学生发放问卷，并指导学生 如实填写，当堂发放当堂收回。共发放问卷1 1 2 份，回收1 1 2 份，剔除不合格问卷两份， 有效问卷1 1 0 份。笔者将调查数据输入e x c e l 进行统计。 ( 三) 行动研究法 笔者按照同等学力硕士研究生的研究任务，首先确定了研究课题，然后通过多种途 径查阅大量资料，学习和掌握有关探究式教学的理论，并提出了高中物理探究教学的实 践方案。从2 0 0 7 年9 月到2 0 0 8 年2 月，对高中物理探究教学进行了一个学期的完整的 教学实践研究。笔者选择了任教的两个班级g 东港市第二中学高二( 1 5 ) 班和高二( 1 8 ) 班共计1 1 2 名学生作为研究的对象，先通过问卷调查、与部分学生的交流和笔者自己的 观察，了解了学生的物理学习情况、探究意识和探究能力的现状，然后设计了一些教学 改革的策略和原则，按照探究教学的理论要求和设计方案，对学生的探究能力进行了有 目的的培养。 ( 四) 访谈法 为了具体了解本研究的效果，笔者编了一个访谈题纲( 见附录二) ，对经过一个学期 学习后的学生进行访谈。笔者选取4 名学生( 1 5 班2 名，1 8 班2 名) ，其中有2 名成绩优 秀，另外2 名成绩偏低。这4 名学生都很开朗，愿意接受访谈，展示自己的学习体会。 第二部分高中学生物理学习的现状、存在的问题及原因分析 为了探明学生的物理学习状况，给高中物理探究教学的实践研究提供实验素材和事 实依据，笔者对东港市第二中学高二的两个理科的学生进行了问卷调查。调查内容主要 有：调查学生对物理的兴趣和学习目的：调查学生现有的学习习惯与学习方法：调查学 生的实验能力；调查学生的探究能力与探究意识。 一、调查材料和统计结果 现将调查结果分项、分问题进行统计如表一。 1 0 高中物理探究式教学的研究 表一：高中学生物理学习情况的调查 调查问题学生回答 项目的百分比 1 学生认为物理难学且枯燥，对物理没有兴趣 3 0 2 学习物学习物理的目的是老师和家长的压力和应付考试 6 1 8 理的兴认为学物理是为了提高自身能力和进一步发展3 8 2 趣、目的 喜欢独立思考 2 7 6 2 学生能带着预习中遇到的困难听老师讲课，并经常提出质疑 2 5 7 的学习学完一章后进行归纳总结，构建知识框架 1 3 3 习惯和 在物理学习中，有自己的学习计划，并根据实际情况调整 3 0 0 方法 遇到问题直接请教老师或同学 4 4 0 3 学生自己能够成功地设计实验探索末知的物理问题 8 6 的实验经常自己设计实验表格 5 7 能力老师在课堂上做实验时，希望自己亲自做一做 5 3 3 在做实验前希望老师少讲，大部分内容让学生自己思考完成 5 8 1 4 学生不知道怎么设计实验 3 9 0 的探究物理课堂上经常会产生问题并主动提问 1 0 5 能力和在物理学习过程中一般不会与别人交流 3 5 3 探究意对科学探究的过程不了解3 5 5 识上物理课时，希望老师提出问题引导同学探究得出结论4 1 o 认为获取知识、提高能力最有效的途径是在教师引导下探究 6 3 2 二、调查结果分析 ( 一) 学习兴趣与学习目的方面 著名科学家爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”。兴趣能使学生专心致志地学习，能 充分发挥学生探究、学习的主动性，启发学生思考，发挥其潜能。调查结果显示，3 0 2 的学生不喜欢物理，一半以上的学生学习物理的目的不纯，认为学习是一项被动的任务， 他们所学的东西是为了应付考试或迫于家长、老师的压力。仅有少部分学生对物理感兴 趣，认为学习物理是为了学习科学方法，提高能力及今后的进一步发展。这说明，在传 统的教学中，培养目标更多地是关注学生学到了多少知识。因此，与之相关的教学模式 也倾向于知识的灌输，大多表现为“填鸭式”，缺乏对学生学习兴趣的培养。学生主体处 于被动接受老师灌输的地位，很多学生学习的积极性很差，老师讲什么，学生就听什么， 没有或很少有自主参与的机会，没能经常体验成功的乐趣，所以就对物理不感兴趣，认 为学习就是为了考试，不得不学而已。 可见，在当前的高考制度与社会背景下，考试分数紧密决定着高中生的前途、荣誉 和自尊，虽然新课标已颁布实施，但高考仍是大多数高中生学习物理的“指挥棒”，考什 么就学什么，学生的学习动机弱，对自己设置的学习目标就会偏低。尤其是一些家境优 越的学生，只想考上大学，有个文凭而已，父母早把将来的工作安排好了，他们身上普 高中物理探究式教学的研究 遍缺乏那种如饥似渴的求知欲望。 ( 二) 学习方法与习惯方面 从上面的统计结果可以看出，学生学习不好的一个重要原因是没有正确的学习方法 和良好的学习习惯。受应试教育的影响，学生自主学习的意识较差。在我国现行的教育 制度下，以升学为唯一目标的评价体系，不仅使原有的学习困难的学生改善不了学习， 而且还在不断制造新的学困生。只有少数学习能力强的学生会对知识进行精加工，会对 做过的题型和学过的知识进行总结，在原有知识和当前问题情境间建立更丰富、更复杂 的联系，并能进行有效的预习与复习。大多数学生缺乏自我解决问题的能力和自主学习 能力，处于非常被动的学习状态，不预习、不反思、无质疑、无笔记。他们不爱或者不 会思考问题，所以也就很少讨论问题，在理论学习或在实验过程中遇到疑问时，总是倾 向于向教师和同学寻求帮助，依赖性较强，缺乏自己独立解决问题的意识和能力。能主 动利用各种资料独立解决问题的学生还不多。久而久之，学生认为只有老师才能解决我 在学习中遇到的疑惑，他们根本就不去动脑筋，尽管很多问题经过学生自身的努力是完 全可以得到解决的。由于他们没有养成好的学习习惯，每天可能没少下功夫，但学无章 法，不能对自己所学知识进行举一反三、融会贯通，难以形成一个比较合理的、完整的 知识体系，所以知识越学越多，越来越吃力。可见，应试教育已成为阻碍师生教法与学 法转变的绊脚石。 ( 三) 学生的实验能力和对实验的态度 调查结果反映出能自行设计表格，进行数据处理的学生极少，而成功地进行实验设 计更是少之又少，说明学生非常缺乏实验能力。以往的实验教学从实验内容到实验方式 没有给学生留出足够的发展空间，基本上忽略学生的自主性与探究性，更多是从知识学 习的需要和考试的需要，由教师主导来安排。就分组实验来说，每次实验课教师要用相当 长的时间讲实验目的、原理、步骤等，然后学生照着现成的实验步骤或跟着教师动几下， 取几个数据，实验就算完成了。往往是一个班的学生同一时间做同一个实验，用同一种方 法，相同的仪器，并都要在规定时间内做完，得出同一结论，这样导致部分学生看别人怎么 做，自己就怎么做，还有极少数学生只看不动手做，也不留心观察，不记录有关数据，更谈 不上去思考了。有时为了省时间干脆就说实验，学生不能亲自去做。可见，以教师为中 心的传统的讲授式实验教学模式，在一定程度上限制了学生的主动性与积极性，难以激 发他们对实验的兴趣和激情，因此实验能力得不n u l l 练。 处于新时期的高中生对条条框框的、已知结果的实验兴趣不大，而现在新课程已经实 施，这种教师讲什么学生照着做什么的实验教学模式已经不适合了，学生也希望实验多点 自主，多点探究。统计结果显示，一半以上学生希望老师少讲，多给学生留点时间，让 他们亲自做一做。在教学中，笔者发现，学生看到老师拿着器材上课时，情绪饱满，注 意力非常集中。这说明他们对外界有较强的好奇心和探索欲望，这是好现象，我们可以 充分利用它激发学生学习物理的兴趣。 ( 四) 探究能力与探究意识方面 统计结果表明，学生的探究能力总体上不能令人满意。“经常会产生问题，并主动提 问”的学生仅占被调查人数的1 0 5 ，看来我们的学生的问题意识和提出问题的能力不强。 提出问题在科学探索中具有极为重要的意义，因为它是科学探索的出发点和动力。爱因 1 2 高中物理探究式教学的研究 斯坦指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅仅是 一个数学或实验上的处理，而提出新的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学 的真正进步。”一直以来，课堂教学只让学生被动地听，留给学生思考的时间和空间很 少，学生所有的思维都是在给定的指令下进行的。他们只知道机械地、按部就班地做， 也不去想想为什么这样做。在课堂提问方式上，大部分是师问生答，侧重于学生答的训 练，而忽视学生“问”的指导与培养，学生迷恋于教师、书本的权威，不敢质疑，最终 导致越学越不会“问”，越不善“问”，越不敢“问”。教师对课堂提问的垄断再加上以成 绩为重的评价方式在很大程度上抑制了学生的认知积极性，严重影响了学生提出问题的 积极性和能力。 从调查中还看到，有相当数量的学生在物理学习中不与别人交流，有一部分学生是 在遇到问题时才会与别人交流和讨论。这反映了学生的协作与交流的意识还有待提高， 参与意识不太强，不太愿意把自己的想法与同学交流。 学生缺乏提问能力、实验设计能力、数据处理以及交流与合作能力。造成这种情况 的原因主要是学生依然受到应试教育的影响，存在重知识轻能力培养的倾向，以学生为 主体的科学探究学习活动还没有真正地开展起来，学生投入科学探究的时间太少，缺乏 系统的科学探究训练。 调查结果让人欣慰的是，很多学生希望上物理课时老师能“引导同学探究得出结论”， 不喜欢老师直接给出物理概念和物理规律，而是希望通过自己的思考探索出证明的思路。 这表明学生本身具有探究心理，探究意识较强，而且多数学生认为在老师引导下去探究 是获取物理知识、提高能力有效的途径。可见，很多学生对新事物的接受还是比较快的， 新课改己深入人心大部分学生愿意积极参与到探究教学中来，并期望能对自己知识的获 得和能力的提高有所帮助。 第三部分高中物理探究式教学的行动研究 笔者从2 0 0 7 年9 月到2 0 0 8 年2 月，对高中物理探究教学进行了一个学期的完整的 教学实践研究。笔者选择了任教的两个班级：辽宁省东港市第二中学高二( 1 5 ) 班和高 二( 1 8 ) 班共计1 1 2 名学生作为研究的对象，采取了一系列的教学改革策略，实施探究 教学，对学生的探究能力进行了有目的的培养。 一、充分展示物理学家的探究历程，为学生探究提供示范 物理学的每一步发展，都离不开科学探究。物理学的科学观和研究方法的演化与发 展就是一个探究过程。在这过程中，蕴涵着科学家们用来研究自然界并根据所获事实证 据做出解释的各种方式。其中包含的对于科学的每一次质疑