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科学探究与教学方式的变革. 陈 峰 福建师大物理与光电信息科技学院. ： chenfeng@fjnu.edu.cn :0591-3470058 (H). 《 高中物理课程标准 》 指出：. 在课程目标上 : 注重提高全体学生的科学素养。从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，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。.
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科学探究与教学方式的变革 陈 峰 福建师大物理与光电信息科技学院 ：chenfeng@fjnu.edu.cn :0591-3470058 (H)
《高中物理课程标准》指出： • 在课程目标上: 注重提高全体学生的科学素养。从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，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。 • 在课程实施上: 注重自主学习，提倡教学方式多样化，高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。
专题内容 • 对探究式教学实施的理解 • 如何解决探究式教学中存在的问题 • 关于教学方式改变的思考
探究案例：研究物体的摆动 一、活动的组织形式和基本要求 • 教师将学生分成四人一组，每一个同学在小组中承当一定的任务，如：实验材料的管理员、观察实验的记录员、代表小组的交流汇报员等 • 材料的管理员可以到材料台上取一段绳子、一把剪刀、一卷胶带和几个尺寸重量各不相同的垫片。
活动的步骤： 每一组同学利用这些材料完成如下工作： • 用胶带将铅笔的一端固定在桌子旁边，铅笔的另一端露出桌子的边沿； • 把绳子的一端系上垫片，另一端系在露出桌子边沿的铅笔的一端； • 由垫片和绳子组成的摆能够自用摆动； • 测量物体在15秒内的摆动次数。 各组的记录员把测量结果记录在课堂数据表中 。
活动的过程 你认为这位教师为学生创设的提出问题的教学情境起到了怎样的作用？ • 发现并提出问题 • 当全班各组的数据出现在黑板上时，同学们就发现每一个组记录的摆动次数都是不一样的。一场关于为什么会出现这种现象的热烈讨论在全班开始了。
活动的过程 • 进行猜测或假设 热烈地讨论在各组中进行，学生们认为造成摆动次数的差异可能有： • 摆动次数数得不对或者时间测得不准，（每组又重复实验，结果否定了这个猜测）； • 绳子的长度不同； • 垫片的尺寸不同； • 垫片的质量不同； • 物体摆动时的起始高度不同.
活动的过程 制定计划并设计实验 • 教师将学生提出的各种猜测写在黑板上，然后请全班同学设计一个实验，证实哪一个猜测是正确的。每一组都选择了一个猜测，针对这个猜测设计实验。 • 教师作了关键性的指导，即帮助学生理解什么是探究中的变量，理解为什么每一次应该保持一些变量不变，只改变其中的一个变量以及如何改变这个变量。
活动的过程 收集证据并且向全班交流 • 各组记录了实验的数据后，由交流汇报员向全班介绍了实验的过程和得到的数据。最后全班同学的结论是：摆动次数的差异是由于绳子的长度不同造成的。 在这节课中学生们完成了一次科学探究的活动。 在这一教学的过程中你看到教师充当的是怎样的角色？
活动的过程 对实验结果作出解释 第二次课上，教师用了一块木板，它的上面定了一些钉子，钉子下面有一排连续的数字。教师要求每一组的记录员，将摆放在摆动次数对应钉子上，当所有的摆挂好以后，请学生解释他们实验的结果。 经过一场较长时间的热烈讨论以后，学生们得出了结论：固定时间内的物体的摆动次数随着绳子长度的减少而有规律地增加。
活动的过程 进一步的理解 教师发现，学生制作的摆在15秒内有的摆动7次，有的5次，没有摆动6次的。于是要求每一组同学制作一个在15秒内可以摆动6次的单摆。经过一番研究之后，各组都宣布他们成功了。
活动的过程 教师又提出了问题：如何把课堂上得到的信息表述成绳子的长度与摆动次数之间的关系？有些同学画了带有钉子的木板有的同学画了图表，有的同学画了图形。 接着教师引导学生讨论了关于图表的问题。同学们从绳子长度的图画简化为图上的线和点，又简化为完全的图。教师让学生根据自己的图制作一个摆动次数一定的单摆。 教师请学生观察自己家中或邻居家中是否有单摆的例子。 你认为在这两节的学习活动中，学生的哪些探究能力得到了发展？
学习要点 • 《指南》指出学生的探究式学习有五个基本的方面和特征： • 首先，学习者受到科学问题的吸引； • 学习者优先考虑证据，因为他们具有通过证据解释科学问题的意识； • 学习者要经历从搜集证据到对科学问题作出解释的过程； • 学习者依据其它可能的解释，来评价他们自己的解释； • 学习者要交流和证明他们所提出的解释。
创建唤起学生的教学环境，设计真实的学习任务，引导学生提出问题，并利用它们作为激发学习积极性的基础。创建唤起学生的教学环境，设计真实的学习任务，引导学生提出问题，并利用它们作为激发学习积极性的基础。
学习要点 创设唤起学生学习积极性教学情景： 首先，在学生已有的看法和观点中，考虑提示难以说明的事物现象，这样才能调动他们去进一步研究的积极性。 其次，要充分考虑接触具体的事物，通过具体事物去寻找没有看到的问题，这样产生的疑问就会与的积极性联系起来。 最后，要通过观察、实验、调查等手段，产生新的疑问，激发学生的求知欲望。
学习要点：教师的角色 • 教师与学生共同分担学习责任，教师在学生的学习扮演咨询者的角色。支持学生对所有问题主动解决的意识；鼓励学生对各种想法进行尝试，学生独立或与他人合作制订自己的学习计划，按自己的兴趣选择学习方向和程序。 • 支持学生所有的学习活动，教师应提供有效的学习资料，鼓励学生对教师的经验和书本知识进行补充、更正、创新。提供机会并支持学生对学习内容和过程进行反思。
学习要点：课堂的探究 • 强调科学过程的学习与科学知识的掌握至少同样重要。科学课堂中的探究有如下特点： • 学生的探究与科学家的科学探究本质上是 相同的； • 课堂探究的形式是多种多样； • 学生的探究活动能训练多方面的能力； • 学生在探究活动不仅锻炼了探究能力，而 且要达到对探究本身的理解。
学习要点 不同程度的探究活动有着其相应的教育功能。探究教学中教师应根据具体的教学目的内容和学生的实际情况，确定学生参与探究自主的程度，有效地实施探究式教学。
活动卡1 根据自己对探究式教学实施的理解，预测高中物理实施探究式教学可能遇到的问题，将自己的看法与周围同伴交流，分类汇总各小组讨论结果，进行大班交流。
来自义务教育实验区教师的声音 几位教师提出了探究式教学实践中所遇到的一些问题。 • 黄老师：“科学探究耗时，怎样解决教学学时的问题？” • 陈老师：“探究式教学中可以把答案告诉学生吗？探究式教学仅重视过程，对吗？” • 李老师：“探究式教学中教师角色如何定位？怎样指导才能有效促进学生的探究？”
来自义务教育实验区教师的声音 • 刘老师：“应该怎样确立探究目标，应该选择怎样的内容来进行科学探究？探究仅仅限于课堂吗？” • 张老师：“教师可以直接否决学生提出的研究方案吗？” • 柯老师：“探究教学中如何进行有效的交流与合作？在探究教学中，教师应给学生多少组织和自由？”
你认为在高中物理课程实施探究式教学可能存在这些问题吗？你认为还有哪些问题？你认为在高中物理课程实施探究式教学可能存在这些问题吗？你认为还有哪些问题？
1、如何确定探究的目标 • 确定探究目标的意义 • 探究目标是确定探究内容、选择学习材料、安排教学条件、调控教学环境的依据。 • 探究目标决定探究教学的活动走向，探究教学的每一个环节都必须指向探究目标。缺乏清晰的目标，整个探究活动就变得盲目，最终也将使探究成为不可能。
探究目标是评价教学效果的基本依据。探究目标具体规定着探究活动的预期结果和质量要求。是探究评价的基本尺度，缺少明晰的目标，评价工作也就会产生一定的困难。探究目标是评价教学效果的基本依据。探究目标具体规定着探究活动的预期结果和质量要求。是探究评价的基本尺度，缺少明晰的目标，评价工作也就会产生一定的困难。
探究目标也是学生进行自我评价、自我调控和自我激励的重要手段。 探究教学的主要特点之一就是充分发挥学生的主体性，整个过程中要充分发展学生的元认知策略，进行自我评价、自我调控和自我激励。 探究目标为学生提供了一个明确的方向，当具体目标不断被达成，总目标不断被接近时，学生产生一种成就感和不满足感，这将转化为学生的内部兴趣和动力，激励学生不断向前探索。
1、如何确定探究的目标 • 确定探究目标的依据 • 探究内容在整个知识体系中的作用、所处的位置；这部分内容可以培养学生的哪些探究能力。 • 学生的学习准备和学习特点。学生学习准备情况要从知识、能力和态度3个方面来考虑。学生学习特点要从知识基础、个性和个人社会特性以及学习类型（如左脑优势型、右脑优势型等）
2、如何选择探究的内容 • 探究内容选择的依据 • 知识目标决定探究内容选择的范围，选择具有代表性的事例进行探究。 • 技能目标决定于探究内容选取的角度。 • 态度目标决定探究内容呈现的方式。
2、如何选择探究的内容 • 探究内容选择的原则 • 适度的原则。 一方面指的是工作量上的适度。探究的内容既不能过于复杂，需要太长时间进行探究；也不能太过简单，学生很容易得出结果，失去探究的兴趣。 每一次探究中，一般只含一个中心问题，进行一次探究循环过程即可解决的问题。
另一方面，适度的原则更主要的是指难度上的适宜。依据维果茨基的最近发展区理论，探究问题的难度应是学生通过努力可以解决的。即通过学生已有的知识、能力的提取和综合，可以进行探究并得到结果的。另一方面，适度的原则更主要的是指难度上的适宜。依据维果茨基的最近发展区理论，探究问题的难度应是学生通过努力可以解决的。即通过学生已有的知识、能力的提取和综合，可以进行探究并得到结果的。
引起兴趣的原则 探究教学是以发挥学生主体作用为特征，因此探究内容必须能充分激发学生的内在动机，激起学生的探究乐趣 。 • 选择满足学生现实需要的内容，贴近学生的生活。 • 选择超越常规但又在情理之中的内容，学生也会感兴趣。 • 具有一定难度的学生感兴趣的问题。 学生有一种天生的好奇倾向，喜欢探究问题的答案，当好奇心得到满足，也就有了成就感。
可操作性的原则 探究教学中探究的内容应是通过有步骤的探究活动可以得到答案的问题。 • 探究的结果与某些变量之间具有因果联系，通过演绎推理是可以成立的，否则学生难以把握。 • 这种因果联系在现有条件下可以通过探究活动来证明。这里现有条件指：物质条件和学生的已有知识准备的技能准备。
3、认识探究中知识与能力、过程 和结果的关系 • 传统教学仅重视知识结论，不管知识如何获得，这样的知识变成一堆死的东西，学生的思维和智力被窒息了。 • 探究教学的宗旨是通过亲身经历科学探究活动，既学习科学知识，有培养科学探究的能力，同时增进对科学探究的理解。要让学生学到更有价值的知识、更深入他们心灵的知识。
不能将探究学习引向重过程轻结果。探究过程与结果不可分的根本原因在于，科学方法寓于科学知识之中，是知识的内核和脉络。脱离具体的学习背景去获得探究能力的发展是不可能的。不能将探究学习引向重过程轻结果。探究过程与结果不可分的根本原因在于，科学方法寓于科学知识之中，是知识的内核和脉络。脱离具体的学习背景去获得探究能力的发展是不可能的。
4、如何创设具有真实感和愉悦感的 学习情境 • 应重视学生的学习情绪 • 为了创设学生提出问题的某种环境，就要让学生有兴趣、热心观察事物现象，让学生用自己的看法和观点去观察，或用自己已有的知识去分析解释事物现象。 • 创设自由讨论的气氛十分重要，设置听取同学意见的场合，引导学生参考别人的看法来补充或修改自己的看法。教师要尊重学生的不同的认识程度。
创设了解同学的疑问和惊奇的情境 • 要让学生带有问题，就要让学生自己去解释所面对的事物现象，正是他们的认识与事物现象不太符合或与同学解释不一致，学生才带有自己的问题。 • 可以通过讨论、发现卡，让学生自由填写，分发给全班同学，设置出听到同学疑问和惊奇的情境。
帮助学生建立自己的观点和风格 对不能充分表达自己的观点的学生来说，能确立自己的观点和风格是十分有意义的。 教师应想办法，例如通过一些表、图、画、卡片等各种各样的方法引导学生整理自己的看法，使学生观点变得更合乎逻辑。 这种情况不仅仅依靠教师单方面的指点，如果能让学生结伴互相学习，效果更好。
5、如何认识探究教学需要 花更多的时间 • 不能静态地、孤立地计算某一探究学习所花的时间，而应用动态、发展整体的眼光，认识花费这些时间将对学生独立或半独立地深刻理解已获得知识、学习日后的其他知识，以及扩充自己的知识结构等方面所带来的积极影响。
探究选题是影响时间长短至关重要的因素。从课程标准以及教科书的编写内容中可以认识到，不可能也没有必要将所要求的内容都设计成探究。最值得选择的内容应该是具有核心和基础地位的那些概念和规律。探究选题是影响时间长短至关重要的因素。从课程标准以及教科书的编写内容中可以认识到，不可能也没有必要将所要求的内容都设计成探究。最值得选择的内容应该是具有核心和基础地位的那些概念和规律。
因为学生在开始探究学习这些知识确实多花时间，但在后续学习中通过少花时间就能得到复习巩固，况且由于加深了对核心知识的理解而产生对其它知识学习的贡献。因此，应从整体上看探究学习长远的效应。因为学生在开始探究学习这些知识确实多花时间，但在后续学习中通过少花时间就能得到复习巩固，况且由于加深了对核心知识的理解而产生对其它知识学习的贡献。因此，应从整体上看探究学习长远的效应。
六、 6、如何辨证地处理学生的自主 与教师的指导 探究学习强调学生的自主性，但不能忽视教师的指导。应该特别强调教师适时的、必要的、谨慎的、有效的指导，使学生真正从探究中有所收获，包括增进对世界的认识和学生科学素养的提升。学生从完成部分的探究发展到独立完整的探究 。
教师在探究教学中应做到： • 弄清学生自主活动的重点是什么？重点知道探究中的哪些方面？ • 教师针对学生的问题思考何时介入， 如何引导，介入多少，哪些指导是必 要的，怎样指导才算充分。
在探究教学中，教师应以研讨者的身份，适时地、平等地参与学生讨论，了解他们的想法，洞察这些想法的由来，鼓励互相交流和质疑，引导学生丰富、调整自己的理解。在探究教学中，教师应以研讨者的身份，适时地、平等地参与学生讨论，了解他们的想法，洞察这些想法的由来，鼓励互相交流和质疑，引导学生丰富、调整自己的理解。
一位好教师能敏锐发现学生理解上偏差、疑惑、学生经验中拥有和仍然缺乏的东西。判断决定做到怎样的指导。探究教学是教师、学生、学习内容之间展开的交流、对话，让学生学会相互接纳、分享、赞赏、互助。一位好教师能敏锐发现学生理解上偏差、疑惑、学生经验中拥有和仍然缺乏的东西。判断决定做到怎样的指导。探究教学是教师、学生、学习内容之间展开的交流、对话，让学生学会相互接纳、分享、赞赏、互助。
教师设计的教学方案不仅要考虑到如何适应学生，还要考虑到尽量让学生的思想、观点充分体现出来和活动起来，把学生的能力、天资发挥出来。
