1、“高中物理探究教学模式案例研究”的实践与反思一.问题的提出基础教育课程改革纲要明确指出：“改变课程实施过于强调接受学习，死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参于，乐于探究，勤于动手，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。”“教师在教学过程中应与学生积极互动，共同发展，要处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中实习，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。在教育部颁布的课程标准中也明确提出物理课程的目的是提高全体学生的科学素养；要真正落实新课标的要求，促进学生科学素养的全面发展，则需
2、要深入开展课堂教学改革，实现教学方式的多样化，要求开展以探究为核心的教学，使高中物理教学充分体现科学探究的思想，从而改变以知识传授为主的传统教学方式，逐步形成以促进学生发展为主的现代物理教学方式。物理探究教学作为培养学生科学素养的最有效的教学模式之一，近年来，我国掀起了物理探究教学研究的热潮，这是时代发展的需求，是科学教育的需求，是学生发展的需求。开展物理探究教学模式的研究迫在眉睫。其目的在于将科学家的研究引入课堂，让学生在以类似科学探究的方式学习科学，使他们不仅获得科学知识，同时还掌握科学方法，培养科学精神。由于探究学习在我国尚处于起步阶段，对于探究学习的理论框架逐步搭起，把科学探究的理论运
3、用于高中物理教学则刚刚开始。由于物理探究教学模式对教学过程、教学组织形式、课堂教学策略等方面都提出了自己的要求，习惯于传统教学模式的教师要理解并运用此教学模式，在正确理解科学探究、设计和实施探究教学等多方面教师都还面临着许多困惑。因此，在这样的教育教学背景下，通过对高中物理探究教学模式的案例课题的研究，具有深广的意义和价值。二、本课题所要解决的主要问题及研究的主要内容物理探究式教学模式是以解决问题为中心，把“研究性学习”的思想积极贯彻到学科教学中去的一种教学模式。它注重学生的独立钻研，遵循发挥学生的主体性，仿照科学家探求未知科学领域的途径，通过发现问题、分析问题（提出假设）、创造性地解决问题等
4、步骤去掌握知识、发展能力。因此，教师无论是在教学的整体过程，还是在教学过程中的局部环节上，都应十分重视问题情境的创设，在教学的全程贯穿“科学探究”精神，揭示事物的内在矛盾，唤起学生的思维活动，激发学生巨大的内在驱动力，使学生进入探索者的角色，真正参与到学习活动之中，掌握知识，提高能力。谈到探究式教学，人们想到的往往就是问题、假设、验证、结论、交流等步骤。尽管可以强调说不一定包括上述所有环节，但探究式教学就只有这样一种问题解决的模式吗？实际上，探究式模式的教学应该有多种多样的设计。在本课题的研究中，本课题组成员通过参与不同形式的探究式教学设计，创设问题情境，对探究式模式指导下多样化的教学设计案例
5、进行校本研究。在高中物理探究教学中，通过创设教学气氛、问题情境来培养学生的问题意识，让学生在亲历探究过程中，经历挫折与失败、成功与兴奋、感受和体验，理解科学的本质、理解科学精神的意义与价值的基础。即使有些探究，学生走了弯路，遭遇挫折和艰辛，甚至最终也没有找到问题的答案而不得不求助于教师直接给出解释，但学生仍从这一亲历过程中学到了不少东西。用他们自己的话说：“原来科学研究这么不容易，科学家真了不起。”“我以前就听说过科学的道路并不平坦，只有那些在崎岖的小路上不畏艰险、勇于攀登、坚忍不拔的人，才能征服最高的山峰。可是对于探索需要不屈不挠的科学精神这一点，今天通过这次挫折与失败，我才真正有些初步的感
6、受和体验了。”“艰辛之后的成功更快乐，更迷人。” “实验结果竟然与我们预期的差别这么大，怪不得老师告诉我们不能想当然地看问题。”“通过这次探究，我最大的感受是：多数人认为的不一定对，有时真理掌握在少数人的手里。”探究过程中的挫折、错误、弯路甚至失败，对学生都具有重要的教育价值。当然，在多数探究中，教师适时给予适当的帮助、引导，从而使探究在经历了一段努力之后有所结果，让学生体验到有所收获的喜悦和兴奋。否则，总是探究不出东西，学生也会丧失对探究的兴趣和信心。本课题组成员课后及时进行分析总结、评价反思，在这样的教学研究中，探索高中物理探究教学模式指导下多样化的课堂教学策略的校本行动研究。三、本课题研
7、究的重要观点、主要思路和方法： 基础教育课程改革纲要指出“改变课程实施过于强调接受学习，死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参于，乐于探究，勤于动手，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。”“教师在教学过程中应与学生积极互动，共同发展，要处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中实习，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。建构主义的学习与教学理论的基本观点认为：知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定情景即文化背景下，借助他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过
8、意义建构的方式获得。建构主义强调学习的主动性，社会性和情境性，他们提出：（1）一方面要提供建构理解所需的基础，另一方面又要给学生广阔的建构的空间，让他们针对具体情境采用适当的策略，要寻求适合于高级学习的教学途径。（2）在问题解决中学习。应该让学生就学科内容形成问题，具有对知识的好奇，想知道“事情为什么是这样的，然后再去探索，去寻找答案，解决自己认识上的冲突，通过这种活动来使学生建构起对知识的理解。（3）情景性学习。学习应着眼于解决生活中的实际问题，应在具体情境中进行，学习效果应在情景中评估。（4）合作学习与交互式教学。探究学习的含义与特征：美国国家科学教育标准中对探究的定义是“探究是多层面的活
9、动，包括观察；提出问题；通过浏览书籍和其他信息资源发现什么是已经知道的结论，制定调查研究计划；根据实验证据对已有的结论做出评价；用工具收集、分析、解释数据；提出解答，解释和预测；以及交流结果。探究要求确定假设，进行批判的和逻辑的思考，并考虑其他可以替代的解释。”在美国国家科学教育标准中，探究有几种用法（1）科学探究。“科学探究指的是科学家研究自然界，根据研究中发现的证据提出解释的多样化的方式。”（2）基于探究的教学，以探究为本的教学。“对产生于学生的经验的真实问题的探究是科学教学的核心策略。”探究可用于以下内容的教学：物理，生活，地球空间科学的学科内容；科学事业的性质（例如关于科学探究的性质）
10、；进行科学探究所要求的能力。但是，以探究为本的教学是一种手段，不是目的，目的是掌握科学内容、科学方法和科研能力。虽然探究很重要，但是这并不意味着所有的教师都应该追求一种单一的方法来教学。（3）以探究为本的学习。在美国国家科学教育标准中，探究也指学习过程。它是一种积极的学习过程“学生去做的事，而不是为他们做好的事。”换句话说，就是让学生自己思考怎么做甚至做什么，而不是让学生接受教师思考好的现成的结论。从美国国家科学教育标准中探究一词的用法可以看出，探究既是学习的过程，又是学习的目的。探究学习就是运用科学探究的方式来学习科学内容的学习过程和活动，也就是学生在教师的指导下，主动地发现问题，以一种类似
11、科学研究的方法对问题进行分析和研究，从而在解决问题和掌握科学内容的同时体验、理解和应用科学研究方法，掌握科研能力的一种学习方式。探究学习的主要特征有：（1）学习者围绕科学性问题展开探究活动；（2）学习者获取可以帮助他们解释和评价科学性问题的证据；（3）学习者要根据事实形成解释，对科学性问题做出回答；（4）学习者通过比较其他可能的解释，特别是哪些体现出科学性理解的解释，来评价他们自己的解释；（5）学习者要交流和论证他们所提出的解释。本课题是以基础教育课程改革纲要、建构主义等当代学习理论、探究教学论、物理课程标准为指导，对高中物理探究教学模式进行行动研究，逐步探索出高中物理探究教学中多样化的设计模
12、式，探索高中物理探究教学模式多样化的课堂教学策略，并以教学案例、教学叙事等形式给予阐述。四、本课题研究工作的开展情况在课题开展的前期，我们开展了下面二项工作：理论学习方面，介绍现代建构主义学习理论、多元智能理论、自主学习理论、探究教学理论、行动研究理论、新课程与教师角色的转变的案例、新课程与学生学习方式变革的案例，组织观看刘良华、张华、余文森等关于新课程理念的报告录像，使课题组成员更新了教育观念，对科学探究有了初步的了解，明确了开展高中物理探究教学案例研究的目的、意义。组织课题组教师讨论制定研究计划、步骤，明确研究思路与方法。接着我们采用个体实践与集体听课、评议、研讨相结合的方式进行研究。我们
13、的研究首先从“研究性学习”入手。学生进入高中，“研究性学习”的开展马上摆到各位科任教师的面前，针对物理学科的特点，我们启发学生思维，开拓学生思路，引导学生自主选题。其中的“轮船进出码头耗能问题”就在这样的背景下提出来的。学生在开题报告中写到“轮船作为现今载重最大、价格最优的交通工具，受到大型运输企业的普遍欢迎。然而重型轮船进出码头时却需要消耗很大的能量，因而提高了运输成本。所以我们小组决定重点讨论如何减少进出码头时轮船的能量消耗。于是，我们准备以厦鼓轮渡为例，进行研究。”带着对这一探究问题的不断探索，伴随着他们走过了一段不平凡的科学探究之路。他们学会了提出问题，制定计划，对获得的各种信息进行整
14、理、分析，学会了交流与合作，反思自己的预设，考虑可能的其它设想，最终得出最佳的实验结论和报告。体验到了收获的喜悦和兴奋，增强了探究的兴趣和信心，这将对他们今后的科学探究产生深远的影响。通过这一案例我们发现，学生喜欢自主、探究的学习方式，他们对教师引导下的科学探究活动表现出了极高的热情，课题气氛非常活跃。大家感到，用科学探究的思想来指导高中物理教学，物理课堂一定能焕发出生命的活力，随后，我们把探究教学的尝试引入了物理课堂，并先后在在实验课教学、新授课教学中、习题课教学中进行了探究教学的尝试，一批教学课例如“用油膜法估测分子的大小” 、“电容器电容”、“运动的合成和分解”、“竖直方向上的抛体运动”
15、“磁场对运动电荷的作用”等进行了集体研究，通过一次次的集体研讨和个人不断的摸索，课题组教师对科学探究有了一定的感性认识，逐渐把握了科学探究的实质，对探究教学中容易出现的各种问题有了一定的了解，从而进一步引发了课题组教师对这些的思考，为科学探究能够真正地科学、有效地实施奠定了基础。从物理教育的角度来看，我们可以从以下三个层面来理解科学探究：首先是观念层面，科学探究体现着现代科学观。科学不是已经完成和固化了的知识体系，而是人类对自然界的永无止境的探究过程。科学的知识体系在探究过程中不断发展和变化，许多科学的结论是待证伪的，是在发现新的证据之后需要修正的。人类对自然界的认识尚且如此，对学生而言，其个
16、体的认识也需要在探究过程中不断发展和改变。因此，学习物理的过程是一个不断转变对自然界的原有认识和观念的过程，是一个自觉的实现观念自我更新的过程。第二是思想方法层面，科学探究是科学家群体在长期探索自然规律的过程中所形成的有效的认识和实践方式，其中最重要的是科学思维方式，即我们通常所说的科学思想方法。当代科学教育理论认为，科学探究没有固定的模式，但有一些可辨别的要素，如提出科学问题、建立假设、搜集证据、提出理论或模型、评估与交流等，这些都是科学思想和工作方式的体现。在物理课程标准中，根据这些要素提出了对学生理解科学探究和发展科学探究能力的要求。第三是操作技能层面，任何实验探究过程都需要某些思维和操
17、作技能，如控制变量、使用仪器、记录和处理数据等。因此，除了第三个层面要求学生必须动手实验之外，以上两个层面都可以以多种方式渗透在教学过程之中。探究式教学作为一种现代物理教学模式，应作为我们教学改革和发展的方向，但不可能一步到位。在目前条件下，用科学探究的思想指导物理教学改革应当是可行的，关键在于教师对于探究性教学的认同和对于有效的物理教学的责任感，同时，教师自身对科学探究的理解和引导学生开展科学探究的能力也是非常重要的。教师可以根据学校和学生的实际情况，将科学探究作为物理教学的指导思想，从以下三个方面入手，逐步改变传统的教学模式，向探究教学的方向发展。第一，将科学探究的思想体现在具体的教学方式
18、和方法之中。教师应把握科学探究的本质，而不是将其形式化和程式化。例如，教师的讲授作为一种具体的教学方法，既可以变成“满堂灌”式的知识传授，也可以体现科学探究的思想，作为探究式教学的补充。关键在于教师在何时使用这种方法以及如何使用。第二，就像科学家的探究过程一样，学生的探究方式是灵活多样的，而不是一整套具体的模式和程序，教师应注意启发学生探究的积极性，培养他们自主探究的意识和能力。第三，科学探究并不一定需要装备良好的实验室，教师要想办法利用生活中的低成本的物品，因陋就简引导学生开展探究活动。 用科学探究的思想指导物理教学存在着多种多样教学方式，学生动手实验是其中一种重要的方式，但不是惟一的方式。
19、任何物理教学内容都是科学探究过程与结果的统一，都是一个发现和提出问题直至问题解决的过程，只是在以前的教学中忽视了作为过程的科学探究方面，常常将科学的结论直接告诉学生，让学生理解和运用，使科学的过程与结果分离开来。用科学探究的思想和观念指导物理教学，教师首先要创造一种探究学习的课堂氛围，使学生逐步体验和认识到，学习物理就是在教师的引导和帮助下不断探索周围的物质世界，不断发展自己的认识和探究能力，形成科学的思维方式和行为习惯的过程。教师要从科学发展的角度认真研究教学内容，分析科学家提出和解决问题的研究方法；在充分了解学生的原有认识和思维方式的基础上，从学生发展的角度把握每一个重要物理问题的提出、研究和解决过程，针对学生的实际将大问题分解成小问题，最后转化为学生感兴趣而又能够解决的问题。给学生提供研究所需的仪器、数据或资料，引导学生用科学的研究方法和思维方式来探究问题的答案，尝试自己解决或通过合作学习解决这些问题。在学生遇到困难时，可以采用多种方式（如多媒体教学等）展示或重现物理学家的探究过程和思想方法，给学生以启迪。在这个过程中，引导学生主动寻求和建立知识之间的联系，自主建构对物理世界的认识。只有这样，物理课程标准提出的三维目标才能在学生身上真正实现。
