新课程实施以来,广大教师一直在探索和实践探究性教学方式。这种教学方式使课堂教学发生了变化。课堂上学生过去不曾看见的内容现在看见了;过去不曾想的问题现在积极思考了;过去不曾做过的实验现在亲手做了;过去不曾研究的问题现在自主研究了。通过探究性教学,学生的学习兴趣提高了,视野开阔了,思维活跃了,动手能力增强了。北京市高中物理学科,在会考时间提前半个学期,试题选择性、开放度和难度等方面都有所增加的情况下,2009至2011年北京市高中物理会考取得了令人满意的结果。其中,能够明显感觉到学生的学习能力有所增强,特别是对一些联系实际、开放性的问题学生们普遍处理得比较好,这些都是可喜的变化和成果。

《普通高中物理课程标准(实验稿)》在基本性质中提出:高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能;体验科学探究过程,了解科学研究方法;增强创新意识和实践能力,发展探索自然、理解自然的兴趣与热情。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》在战略主题和战略目标中提出:坚持以人为本,重点是面向全体学生、促进学生全面发展,着力提高学生服务国家服务人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。2020年使我国进入人力资源强国行列。

胡锦涛总书记曾指出:中国要在2020年成为创新型国家。

要实现国家的战略目标,就要提高全民的科学素养,提高创新精神和实践能力,关键在于教育。在教学中,要着力提高探究性教学的实效性,探究性教学的重要目的之一是要改变学生的思维习惯。

一、探究性教学实施的基本发展状况

在我国探究性教学的实施大致经历两个阶段。第1阶段:新课程实施之初,广大教师根据《普通高中物理课程标准(实验稿)》提出的科学探究的要素,实践探究性教学,可以想象,当时常常出现形式重于内容的情况,不少教师将课程标准中提出的科学探究的七个要素,认为是七个环节,既然是环节,因此七个环节要环环相扣,结果使探究性教学成为一种规定性的,统一操作程序的教学方式,使课堂教学的时间紧之又紧,难以使探究性教学成为一种常态教学,探究性教学的效果不尽如人意。第2阶段:随着课程改革的不断深入,广大教研员和一线教师不断感悟和认识探究性教学的内涵。对课程标准中的科学探究要素也有了正确的理解,不再将探究要素认为是教学环节。在实施探究性教学时,七个探究要素也不面面俱到了,而是比较关注探究内容,比较注重组织有效的探究活动。

中国教育学会物理教学专业委员会,连续几届举办的以“科学探究的教学”为主题的全国中学物理教师大赛,有力地促进探究性教学的实施。采用探究性教学的课型不断增多,探究性教学的实效性有所增强,课堂教学出现了可喜的变化。

从目前情况看,采用探究性教学时,绝大多数教师已不再将探究要素面面俱到,但是将探究的具体内容面面俱到,成为一种新的制约。它依然制约着探究性教学成为一种常态课,制约着探究性教学的实效性。

例如,在探究影响电阻因素的教学中,教师组织学生将电阻与材料、长度、横截面积等因素在课堂上全部让学生进行自主探究;在探究影响摩擦力的因素的教学中,教师将摩擦力与压力、接触面、速度等关系在课堂上全部让学生进行自主探究;在牛顿第二定律的教学中,教师将加速度与外力、质量的关系在课堂上全部让学生进行自主探究;在单摆的教学中,教师将周期与摆长、摆球质量、振幅等关系在课堂上全部让学生进行自主探究。

应该说,将概念和规律中物理量之间的关系,全部让学生进行自主探究是件好事情,对理解和掌握物理概念和规律,对培养学生的创新精神和实践能力,培养学生的心智技能和操作技能,培养学生的合作意识和合作能力等方面都有很好的作用。但是在探究各物理量之间的关系中,每一项具体的探究都伴随着操作、讨论、交流等环节,所以课堂上时间非常紧张。另外学生的探究能力各不相同,因此课堂上难以使绝大多数学生均完成各自的探究任务。一些教师为了让学生的探究活动充分一些,并将全部教学内容完成,采用了一些处理方法。比如,将学生分成几个大组,每一个大组的学生仅完成其中一项探究任务,这样争取到了时间。可是新的问题也随之而来,教师在组织学生进行探究结果汇报时,本大组学生能够看得明白,听得懂。但是由于其他大组的学生没有经历这个探究过程,听同学介绍时,往往是一头雾水,这无疑会影响探究性教学的整体效果。

高中物理课程,教学内容比较多,课时相对较少是一个不争的事实。要在有限的课时中尽可能地实施探究性教学,使探究性教学成为一种常态,真正发挥探究性教学在培养学生创新精神和实践能力方面的不可替代作用,就要进一步提高探究性教学的实效性,探究性教学实效性问题的研究迫在眉睫。根据个人的观察、思考、研究和实践,对探究性教学的理论和实践方面的问题提出本人的一些观点和做法,愿意和同行共同探讨。

二、探究性教学的本质内涵

广大中学物理教师在实施新课程中,积极、努力、探索和实践探究性教学。“探究性教学”对中学物理教师来说已不再陌生。但是究竟什么样的教学称之为探究性教学?探究性教学的本质内涵是什么?不同的人,会从不同的视角形成不同的认识和看法,这都是正常的而且是很好的事情。笔者认为“以探究为主线所做的教学设计,在教学实施过程中,有效地组织学生进行探究活动的教学”称为探究性教学。从上述的阐述中,能够明显地看到,探究性教学的本质内涵是:教学中有效地组织学生进行探究活动。

何为探究?按照我国的《汉语大词典》的解释,探究是指“探索研究;探寻追究”,即是多方寻求答案,解决疑问,探求事物的真相、性质、规律等。

课堂教学中,什么样的活动可称之为探究活动呢?课堂教学中的探究活动应指:“学生形成问题,建构知识,领悟科学研究方法,形成科学观念的各种活动。”

既然探究活动指的是“学生形成问题,建构知识,领悟科学研究方法,形成科学观念的各种活动”,因此在实施探究性教学时,其一,要引导学生在观察现象的过程中,能够提出问题,并逐渐养成善于提出问题的良好思维习惯。

其二,要使学生进行积极、独立、深入的思考。教学过程中,教师可以代替学生“说”,可以代替学生“写”,可以代替学生“做”,但是唯一不能代替的是“想”。学生没有独立“想”的经历,就不可能自主建构知识,因为任何知识的建构必须经过独立思考才能有效完成。

其三,要让学生亲自经历探究过程,因为只有亲身经历过程才能感悟、体会和理解研究方法,因为科学方法是实践之后形成的思想认识和操作性技能。

其四,要让学生亲自经历探究过程,经历自主提出问题,建构知识,运用科学方法解决问题的过程,并伴有具体的行为,因为正确的意识和观念的形成必须经过认识科学知识,运用科学方法解决问题的过程,并通过具体的行为才能逐步形成,灌输和说教难以使人形成意识和观念。

探究性教学的本质内涵是在教学中有效地组织学生进行探究活动。在探究活动中学生要有独立的思考,有问题意识,有经验获得,有对研究方法的感悟,有思想认识上的收获。

三、探究性教学的重要目的

探究性教学的重要目的之一是要改变学生的思维习惯,提高探究能力。通过探究性教学,能够使学生获得新的认知方式,能使学生的思维变得活跃,动手能力增强,交流意识提高,等等。这些在教学中都很重要。但是笔者认为,实施探究性教学的重要目的之一,是要改变学生的思维习惯,提高探究能力。在我国改变学生的思维习惯这一点非常重要。当学生的思维习惯发生了变化,学生的创新精神,可持续发展的能力才会有突破性的提高,我国的人才培养模式才能形成自己的特色,我们国家的课程改革才能取得令人满意的成果。

已故着名科学家钱学森先生的“世纪之问”:为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?这与目前学生的思维习惯不无关系吧!

新中国成立后,我们国家的基础教育取得了令世界瞩目的成就,培养了一批批品学兼优,德、智、体、美全面发展的优秀高中毕业生。他们初步形成正确的世界观、价值观和人生观,他们有理想、有抱负、有追求,他们有比较扎实的基础知识,掌握一定的研究方法,他们的推理、演绎能力普遍比较强。

要实现人力资源强国,成为创新型国家的战略目标,我们要在培养学生的创新精神和实践能力上下工夫。要提高学生的创新精神和实践能力,在夯实学生基础知识的同时,要在改变学生的思维习惯上进行实践。

从以往的教学看,广大教师早已习惯于讲授式的教学方式。课堂教学实践中,我们都有这样的体会和经验,从学生接受知识,了解知识的角度看,讲授式教学方便、简捷、易行,这一点毋庸置疑。例如在牛顿第二定律的教学中,仅从学生接受定律内容的角度来看,若采用讲授式,15分钟时间内就能够把定律内容讲清楚,剩下来的时间进行强化练习,将运用牛顿第二定律解决问题的步骤进行程序化,教师给学生示范演绎过程,学生进行模仿,然后留一定量的习题让学生课后完成,教师进行批阅,根据学生中普遍出现的问题再进行有针对性的讲解,再做相关的练习,经历这些过程可以使学生初步体会运用牛顿第二定律解决模型化问题的过程和方法。

但是长期如此的讲授式,形成了一些负面影响,其中较大的负面影响,即学生习惯于接受,习惯于听,习惯于看。教师讲什么,学生听什么;教师提出什么问题,学生思考什么问题;教师让学生做什么,学生就会做什么;教师给出的结论学生一般都接受、都相信,学生解决的问题,大多都是以演绎为主的模型化题目。长期的讲授式,学生长期习惯接受知识,习惯听教师提出问题,习惯看教师解决问题,其结果使学生的思维活动形成一定的惯性。这种思维惯性对形成创精神和实践能力很不利。

在我国,中学生接受的科学知识不算少,中学生都信科学,中学生似乎也在用科学,但用的面相对较窄,大多是用学过的知识解决一些模型化的题目。我们应该追问:中学生热爱科学吗?这是我们每一位物理教师都值得思考的问题。如何让学生热爱物理、热爱科学呢?

科学的本质在于求真,科学的价值在于应用,科学的魅力在于发现。如何使学生发现问题呢?如何使学生真用科学呢?那就要在教学中改变学生的思维习惯,提高学生的探究能力。

探究性教学的重要目的之一:改变思维习惯,提高探究能力。

改变思维习惯,主要是指以下几点。

(1)在物理现象,物理事实面前,能形成比较自觉、自然的思考。思考的重要内容之一:提出有一定价值的问题。在物理现象、物理事实面前不是等着听教师、听他人提出问题,不是等着听教师、听他人讲解问题。

(2)在结论面前,能形成比较自觉、自然的思考,思考的重要内容之二:结论的由

来,获得结论的方法和过程是什么?对于结论要能够提出诸如“是什么?为什么?做什么?”等问题。在结论面前要有敢于质疑的意识和精神。在结论面前,不是简单地听其结论,简单地信其结论。

(3)在问题面前,能形成比较自觉、自然的思考,思考的重要内容之三:提出自己的猜想和假设,有解决问题的意识、态度和精神,有亲自研究的意识和欲望。在问题面前,不是简单地看教师、看别人如何解决问题。

提高探究能力,主要是指:能够形成探究问题,能够进行探究活动,能够进行有效的交流和展示。

(1)在进行探究时,有比较符合逻辑的操作行为和常规动作,有比较规范和安全的操作技能,有科学记录和观察结果的能力。而不是只会想如何解决问题,只会说如何解决问题,只会看别人如何解决问题。

(2)在进行探究时,实验数据的记录要科学,数据处理的定量化水平要比较高(这是高中生应该达到的能力)。有和同伴交流、沟通的意识和能力。能够听取他人的意见和建议。对探究过程中出现的问题能够进行妥善的处理。对探究的结果,能够做出正确的分析和基本判断。在探究过程中能形成一定的经验,一定的认识和一定的体验,而不是简单地形成“对与不对”,“行与不行”,“好与不好”的结论。

(3)在进行交流和展示时,能够以独立或合作方式写出探究报告。在探究报告中,对探究问题的描述要清晰,探究方案的介绍要简单,探究结论的表述具有逻辑性和说服力,阐述时语言简练。善于听取他人提出的各种问题、建议和质疑,有修改和完善探究报告的意识和能力。探究报告既不是一个流水账式的记录报告单,也不是对探究结果进行简单的说明。探究报告中要有个人的独立见解。

教学中,学生有了上述的思维习惯和探究能力,则会使“继承”更有效,并为“创新”奠定基础。

四、探究性教学的“魂”

“独立的思考,探索的实践”是探究性教学的“魂”。实施探究性教学,提高探究性教学的实效性,是目前课程改革中的一项重要的、迫切的、艰巨的、关乎高中物理课程目标达成度的重要问题。它将深刻地影响我国成为创新型国家这一战略目标的实现。

提高探究性教学的实效性,关键在于要理解和抓住探究性教学的“魂”在何处,笔者认为“独立的思考,探索的实践”是探究性教学的“魂”。

独立的思考主要是指,在形成问题、做出假设和猜想、设计探究方案的过程中所进行的独立思考。这样的独立思考,对提升学生的探究能力十分重要。因为这种思考的价值在于,能够改变学生的思维习惯,即面对纷繁复杂的物理现象有形成问题的意识,能够对问题的结果,或者是问题发展的趋势做出基本假设,能够根据自己的能力自信地设计科学合理的探究方案。

探索的实践主要是指,按照自主设计的探究方案所拟定的程序,进行探索性实践。这样的探索性实践,能够有效地提高学生的探究能力。因为这种探索性实践的价值在于,学生亲身经历探究活动,会获得直接经验,会感悟到物理学的研究方法,能体验探究的艰辛,能体验探究成功后的喜悦。在探索的实践中,创新精神和实践能力能够得到有效的培养。

抓住探究性教学的“魂”,就能够比较从容、清晰地进行探究性教学的教学设计,就能够发挥探究性教学在培养学生创新精神和实践能力方面的强大作用,同时容易使探究性教学成为常态课。抓住探究性教学的“魂”,教学中让学生经历独立的思考和探索的实践,就能够有效地提高探究性教学的实效性。

五、增强设计探究性教学的意识,提高设计探究性教学的能力

教学中要不断地增强设计探究性教学的意识,提高设计探究性教学的能力。同样的教学内容,如果采用探究性教学可以完成的,我们就将尽可能地采用探究性教学。

为改变学生的思维习惯,培养学生的创新精神和实践能力,实现国家的战略目标,我们要实施探究性教学。要有效地实施探究性教学,需要提高设计探究性教学的能力。因为这种教学方式与讲授式不同,它不是将自己所理解的内容,讲给学生听,不是将自己所掌握的内容做给学生看,而是要组织学生进行有效地探究活动,使学生进行独立的思考和探索的实践。如何创设情景,使学生形成探究问题;如何在探究中使学生感悟方法;如何组织交流使成果进一步扩大等等诸多问题,需要教学的实践,需要教师的勇气,需要教师的智慧。一句话,设计探究性教学需要教师有较好的物理学功底和较扎实的教学基本功。

探究不仅是一种教育理念,更是一种教育行为,而且是一种可操作的教育行为。将探究的理念贯穿在教学过程中,增强设计探究性教学的意识,提高设计探究性教学的能力,就能够有效地实施探究性教学。例如,以往的教学中,利用气垫导轨、光电门、数字计时器、滑块等,可以验证动量守恒定律。当我们有了设计探究性教学的意识,就能利用上述器材进行探究性教学。

例如,楞次定律的内容,教学中可以采用讲授式。当我们有了设计探究性教学的意识,就完全有能力,也有条件将讲授式变为探究性教学。教学实践中,一些教师采用探究性教学完成楞次定律内容的教学,并收到很好的效果。在实施探究性教学过程中,学生从磁铁与线圈的相互作用中,观察现象,总结其中共性的内容,将共性的内容上升到物理规律,将规律用简捷的语言进行表述。在探究的过程中,学生的动手能力、思维能力、合作能力等都得到提高,并能够获得成功的体验。

例如,机械能守恒定律的内容,教学中可以采用讲授式,也可以采用探究性教学。用传统的实验器材诸如电磁打点计时器、重锤、纸带、刻度尺等就可以组织学生探究动能与势能之间的关系;利用现代数字化技术如传感器、气垫导轨等同样可以组织学生探究动能与势能之间的关系。

例如,力的平行四边形定则的内容,教学中可以采用讲授式,也可以采用探究性教学。在采用探究性教学时,学生设计探究方案,学会对力的作用进行记录和描述,对几个力做出比较,从抽象的数字到形象图示的转变,这一系列的过程能够有效地培养学生的思维能力。学生动手进行力的作用,力的记录,力的图示,力的比较,使学生的实验技能得到培养。

课堂教学中,如果能够有效地采用探究性教学,学生的科学素养能够得到提高,学生的实践能力和创新精神能够得到培养,学生的思考、学生的语言、学生的动手、学生的情感、学生的态度、学生的行为就能够达到一种新的境界,高中新课程期待着这种转变!

六、探究性教学的实效性

1.大胆舍去机械重复性和技能重复性的活动

上面提到,课堂教学中一些教师,包括一些优秀教师,在采用探究性教学时,常常将问题中的各个物理量之间的关系全部由学生进行自主探究,其结果可想而知。

为了赶时间,一些教师直接提出探究问题,并为学生设计好探究方案,学生则按照教师设计好的探究方案完成探究内容;为了赶时间,一些教师将探究的问题、探究的方案、探究的步骤和细节全部呈现给学生,学生进行机械性操作,完成所谓的探究活动;为了赶时间,一些教师将学生分为几个大组(两个大组或几个大组等),一个大组完成一项探究任务,几个大组分别完成几个探究内容。然后每大组选代表展示探究过程和结论,这时,其他组的学生看同学展示时,注意力往往不够集中,对于结论也没有形成相应的认识,因为他没有参与这项探究活动;为了赶时间,一些教师索性将探究内容减少,待到下一节课进行另一个内容的探究。结果,教学进度受到影响。因此在平时教学中只好采用讲授式,到上研究课、公开课时,再采用探究性教学。总之,为了赶时间,课堂上要么学生没有时间进行真正意义上的独立的思考,要么没有进行真正意义上的探索的实践,直接影响探究性教学的效果。

提高探究性教学的实效性,一是要凸显探究性教学的“魂”。即要让学生经历“独立的思考,探索的实践”。同时要大胆舍去机械重复性和技能重复性的活动。

例如,探究影响导体电阻因素的教学中,如果学生经历了独立思考,设计完成了探究方案,则可让学生自主地探究电阻与材料、长度、横截面积中的其一关系,这种探究活动对学生来说是探索性的实践。如果再让学生自主地探究电阻与其他量之间的关系,则可以认为是技能重复性或机械重复性的活动了。至于电阻与其他因素的关系,教师既可以做演示实验得出结论,也可以由教师进行理论分析得出结论,抑或在学生猜想的基础上教师直接给出相应的结论,这些方法都是能够传承物理学的内容。

在探究滑动摩擦力的教学中,如果学生经历了独立思考,设计完成了探究方案,则可让学生自主地探究摩擦力与压力、材料、运动速度、接触面积中的其一关系,这种探究活动对学生来说是探索性的实践。如果再让学生自主地探究摩擦力与其他量之间的关系,则可以认为是技能重复性或机械重复性的活动了,教学中就可以大胆舍去了。

在牛顿第二定律的教学中,如果学生经历了独立思考,设计完成了探究方案,则可让学生自主地探究加速度与外力、质量中的其一关系。这种探究活动对学生来说是探索性的实践。如果再让学生自主地探究加速度与其他量的关系,则可以认为是技能重复性或机械重复性的活动了。

技能重复性或机械重复性的活动,对提升学生的探究能力,培养学生的创新精神等方面意义都不是特别大,教学中可以大胆舍去。

2.理论探究仍是重要的探究活动

物理教学可以说具有得天独厚的优势,物理教学资源丰富,物理教学内容有生命力,教学内容生动,数字化实验技术比较先进。

物理教学不是仅说给学生听、做给学生看,而是有情景、有实验、有事实、有思考、有活动、有探究,学生获得体验。物理学中的实验探究最具探究的本质意义。

尽管物理学中的实验探究最具探究的本质意义,但是作为中学生来说,理论探究仍是重要的探究活动。因为理论探究不仅是科学探究的重要内容,同时也是科学探究的重要方法。

例如,某中学教师在“探究弹性势能的表达式”的教学中,用多样化的教学方式很好地完成了这个教学内容。教学中,该教师利用如下页图1所示的教学仪器:气垫导轨、滑块、光电门、不同劲度系数的弹簧等,研究了弹性势能与弹簧劲度系数的关系,得出在弹簧压缩量相同的情况下,不同劲度系数的弹簧,弹性势能不同,且k值大的弹簧的弹性势能大。

教学中教师组织学生进行定性的探究性实验:探究k一定,弹簧的形变量x对弹性势能的影响。学生分组实验器材如图2所示。

该教师组织学生分组讨论并设计实验方案。学生进行探究并形成结论:k一定,x越大,弹性势能越大。至此,学生认识了弹簧弹性势能与形变量、劲度系数之间的定性关系。

教学中,该教师组织学生理论探究弹性势能的表达式。课上教师对学生进行一定