追求“形”“神”兼?zhèn)涞目茖W(xué)探究

摘要：新課程改革十分強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究在物理課程中的作用，教師在實施探究教學(xué)活動時，往往只注重探究教學(xué)中的知識問題，即“形似”，而忽視了探究教學(xué)的另一面“神似”——即學(xué)生從探究學(xué)習(xí)過程中領(lǐng)悟科學(xué)探究的本質(zhì)，形成正確的科學(xué)態(tài)度。否則探究教學(xué)就會演變成對智力進(jìn)行徒有形式的機(jī)械訓(xùn)練，無法使學(xué)生體驗探究學(xué)習(xí)的樂趣，迷失探究教學(xué)的方向。探究教學(xué)活動要做到“形似”又“神同”， 追求“形”“神”兼?zhèn)涞目茖W(xué)探究。

關(guān)鍵詞：探究教學(xué)；方法；能力；態(tài)度；精神

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148(2007)12(S)-0011-3

這次課程改革十分強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究在物理課程中的作用，科學(xué)探究可從“形”和“神”兩方面來認(rèn)識：一方面“形似”，通過科學(xué)探究學(xué)生要了解人類對某一自然規(guī)律認(rèn)識的歷史，學(xué)習(xí)怎樣進(jìn)行科學(xué)探究，通過探究把未知變?yōu)橐阎?，更多關(guān)注的是科學(xué)探究的基本程序；另一方面“神似”，學(xué)生從中體會科學(xué)的研究方法、提高科學(xué)探究的能力、培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度、敢于創(chuàng)新的探索精神，更多關(guān)注的是從探究學(xué)習(xí)過程中領(lǐng)悟科學(xué)探究的本質(zhì)，形成正確的科學(xué)態(tài)度?？茖W(xué)探究的“形”與“神”緊密聯(lián)系，相互依存。在現(xiàn)實的科學(xué)探究活動中前者是基礎(chǔ)，后者是靈魂。沒有前者，后者則失去載體，顯得虛無飄渺；缺乏后者，前者會失去動力和方向。

因此只有從“形”和“神”兩方面來理解，模擬科學(xué)探究的“形”， 滲透科學(xué)探究的“神”，才能把握科學(xué)探究的全貌。

1 模擬科學(xué)探究的“形”

實施科學(xué)探究教學(xué)，就必須首先呈現(xiàn)出科學(xué)探究的“形”，或者說科學(xué)探究教學(xué)要與科學(xué)探究保持“形似”。為此，我們提出通過模擬科學(xué)探究的基本程序來開展探究教學(xué)。

教材中第四章第2節(jié)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，這是一節(jié)學(xué)生實驗課，教材編寫思路是：沒有給出確定的實驗方案，要學(xué)生自己設(shè)計，但是給出了實驗的基本思路。作為提示，書中還提醒注意兩方面的問題：怎樣測量（或比較）物體的加速度；怎樣提供和測量物體所受的恒力。在思維方法上，力求突破原有教材單一方法前提下的思維格局，用綜合的方法來關(guān)注和處理單一打破后出現(xiàn)的復(fù)雜的、多維變化的信息，喚醒學(xué)生更深層次的靈活主動，從而實現(xiàn)實驗教學(xué)的教育價值。

本節(jié)開展探究教學(xué)基本程序：六個要素構(gòu)成，而這六個要素的結(jié)構(gòu)關(guān)系是環(huán)環(huán)相扣，彼此促進(jìn)的。

提出問題 物體的加速度與它受的力、它的質(zhì)量有什么定量關(guān)系？

猜想與假設(shè) 根據(jù)日常經(jīng)驗和觀察到的事實，首先猜想物體的加速度與它受的力、它的質(zhì)量有最簡單的關(guān)系，加速度與它受的力成正比、與它的質(zhì)量成反比。

制定計劃與設(shè)計實驗 用控制變量法研究和探討a與F 、m的關(guān)系，操作活動，感知過程。怎樣測量（或比較）物體的加速度；怎樣提供和測量物體所受的恒力。

進(jìn)行實驗與收集證據(jù) 教師指導(dǎo)實驗的注意事項，這是必須的，記錄好數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理、分析與論證 為了直觀判斷a與F 、m的關(guān)系，分別以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn) 、m、1/ m為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點，用圖像進(jìn)行分析和判斷。

交流與合作、評估 與同學(xué)進(jìn)行交流，實驗方案的合理性、實驗過程的科學(xué)性、數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性等等方面。實際上一個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)不可能是幾次簡單的測量就能夠得出結(jié)論的，F(xiàn)=ma這個結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。

對于F=ma結(jié)論，學(xué)生僅僅出于直覺的猜想或是在先發(fā)言的學(xué)生啟發(fā)下才這樣想，思維上對于物理量之間的原理還不是很清晰。那么在這種情況下，教師有必要為學(xué)生的認(rèn)識進(jìn)行補(bǔ)充、豐富其感性經(jīng)驗。教師可以進(jìn)一步提問：還有別的想法嗎？為此，教者有必要進(jìn)行一些現(xiàn)場調(diào)查和試探性提問：還有誰這樣想？還有沒有其它的答案？學(xué)生中間可能出現(xiàn)a與F、F2、1/F的關(guān)系， a與m、m2、1/m的關(guān)系，并不是所有的學(xué)生都能得出正確的結(jié)論，物理量關(guān)系多樣化的一個重要原則就是思維等價。

上述過程應(yīng)該說是操作層面的，這是科學(xué)探究成功的首要條件，是學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，這里面有很多的人類認(rèn)識自然規(guī)律的一般方法，保持著科學(xué)探究的“形似”。通過這一過程，學(xué)生了解了人類對某一自然規(guī)律認(rèn)識的歷史，學(xué)習(xí)了怎樣進(jìn)行科學(xué)探究，把未知變?yōu)橐阎?，這才完成科學(xué)探究的第一步，這是顯性的一步。實際上，在這一過程中，更重要的是隱性部分：學(xué)生從中體會科學(xué)的研究方法、提高科學(xué)探究的能力、培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度、敢于創(chuàng)新的探索精神，更多關(guān)注的是從探究學(xué)習(xí)過程中領(lǐng)悟科學(xué)探究的本質(zhì)，形成正確的科學(xué)態(tài)度。

2 滲透科學(xué)探究的“神”

模擬科學(xué)探究的基本程序有助于確立和提高探究教學(xué)的規(guī)范性，使教師在開展探究教學(xué)時有章可循，而不致茫然不知所措或隨意而為，防止探究教學(xué)被神秘化或泛化。然而這還不夠，科學(xué)探究教學(xué)在模擬科學(xué)探究之“形”的同時，還應(yīng)滲透科學(xué)探究的“神”，以便學(xué)生從探究學(xué)習(xí)過程中領(lǐng)悟科學(xué)探究的本質(zhì)，形成正確的科學(xué)態(tài)度，否則探究教學(xué)就會演變成對智力進(jìn)行徒有形式的機(jī)械訓(xùn)練，無法使學(xué)生體驗探究學(xué)習(xí)的樂趣，迷失探究教學(xué)的方向，最終導(dǎo)致他們喪失學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和熱情。

2.1 體會科學(xué)的研究方法

課堂教學(xué)中的科學(xué)探究活動，一方面是學(xué)生個體在學(xué)習(xí)中的活動過程、思維過程；另一方面是歷史上人類認(rèn)識某一規(guī)律時科學(xué)家群體的活動過程、思維過程。要讓學(xué)生在45min內(nèi)跨越人類幾千年、幾百年的科學(xué)歷程，這要在老師精心指導(dǎo)下，在正確的教育思想和教學(xué)方法干預(yù)下才能實現(xiàn)，它的最大價值在于幫助學(xué)生理解科學(xué)家獲取經(jīng)驗知識的方法。

“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”活動中，用控制變量法研究和探討a與F 、m的關(guān)系，用圖像法處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和判斷。得出a與F 、m的關(guān)系，這些都是學(xué)生體會的科學(xué)研究方法。

再如教材“實驗：探究小車速度隨時間的變化規(guī)律”中的內(nèi)容，教材不求以“簡明、輕快”的方式給出知識的結(jié)論，而是在展現(xiàn)知識的同時，也把得到知識的過程適當(dāng)展現(xiàn)給學(xué)生。雖然不與人類對此問題的認(rèn)識過程完全一致，但對于作為個體的人，它卻是一個學(xué)習(xí)、認(rèn)識科學(xué)規(guī)律的好例子。它強(qiáng)化了從實驗得出規(guī)律的一般性過程，練習(xí)了用圖象分析問題的通用方法，邏輯線索清晰，在價值觀及科學(xué)過程、科學(xué)方法上的教育價值高于舊課程。

2.2 提高科學(xué)探究的能力

科學(xué)探究活動重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，包括：觀察能力；發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力； 開放性思維的能力；“此路不通，另辟蹊徑”的能力；“發(fā)現(xiàn)多種可能性”的能力；“估算和近似處理問題”的能力；“獲取信息與自學(xué)”的能力；“類比”的思維能力；分析概括能力；信息交流能力等等。會記錄實驗數(shù)據(jù)，知道數(shù)據(jù)處理方法，會寫實驗報告，會用科學(xué)術(shù)語、簡單圖表等描述實驗結(jié)果。

提高科學(xué)探究的能力沒有什么竅門，科學(xué)探究能力的形成必須依賴學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究活動，緊密結(jié)合科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，通過動手動腦，親自實踐，在感知、體驗的基礎(chǔ)上，內(nèi)化形成，而不能簡單地通過講授教給學(xué)生。提出探究課題后，鼓勵學(xué)生大膽猜想，在這里，不管學(xué)生怎么猜，首先應(yīng)鼓勵各抒己見，大膽猜想，鼓勵他們展開想象的翅膀。在中學(xué)階段，要求不要過高，必須符合中學(xué)生的特點，由扶到放，逐步培養(yǎng)。

2.3 培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度

科學(xué)學(xué)習(xí)心理學(xué)研究表明，無論是使學(xué)生的錯誤觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變，還是在其日常觀念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成科學(xué)概念，都非易事，需要有大量事實或證據(jù)作支撐。這要求探究教學(xué)時，對于體現(xiàn)學(xué)生日常概念或理解的各種假設(shè)，無論多么幼稚可笑，教師都不要輕易作出否定或肯定性的結(jié)論，對學(xué)生進(jìn)行壓服，而要讓學(xué)生通過多種途徑收集證據(jù)來驗證，從而促使學(xué)生在理解或領(lǐng)悟的基礎(chǔ)上主動轉(zhuǎn)變觀念。如此，學(xué)生才有可能養(yǎng)成尊重事實、敢于批判和實事求是的科學(xué)態(tài)度。

以前學(xué)生中廣泛存在的“湊數(shù)據(jù)”，甚至弄虛作假的現(xiàn)象，除了學(xué)習(xí)態(tài)度或者說做人的態(tài)度有問題外，還有另一層次的問題，即對科學(xué)理論與實際事物的關(guān)系的認(rèn)識有偏差，沒有形成實事求是的科學(xué)態(tài)度。例如，“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，研究物體的加速度與它所受力的大小的關(guān)系時，實際測量總會有誤差，所繪的a－F曲線總不會精確地過原點。于是我們就盼望無限制地提高測量的精確度，學(xué)生在力求完美地過原點而又無法做到的情況下，難免想到一兩個壞主意。如果我們認(rèn)識到，任何測量的精度都是有限的，當(dāng)我們提高測量精度后，對于是否過原點這個問題又有更高的標(biāo)準(zhǔn)來衡量……我們的心里就會比較坦然。

當(dāng)然，這樣做有兩個前提，一是實驗的確是認(rèn)真做的，另一個是，我們對科學(xué)理論的產(chǎn)生方式有正確的認(rèn)識。從實驗結(jié)果到科學(xué)理論的誕生，中間不是單純的邏輯關(guān)系和簡單的歸納關(guān)系。如果我們做了很多次實驗，每次都幾乎過了原點，那么，我們?yōu)槭裁床荒艿贸鲞@樣的結(jié)論：在沒有任何誤差的情況下，a－F曲線將是一條準(zhǔn)確地經(jīng)過原點的直線？我們有什么理由拒絕這樣簡明而美好的結(jié)論呢？

探究活動要保證其科學(xué)性，假設(shè)就必須是可以被檢驗的，并經(jīng)得起檢驗。經(jīng)過科學(xué)驗證，合理的科學(xué)假設(shè)被確立，錯誤的科學(xué)假設(shè)被拋棄。正是這種科學(xué)探究的求實精神，才使得科學(xué)假設(shè)或理論的真理性得以保證。也正由于此，它也成為科學(xué)之所以是科學(xué)、科學(xué)區(qū)別于宗教迷信和非科學(xué)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)過程中，應(yīng)該更多的讓學(xué)生去實踐，并在艱苦、困難但有意義的探究和分析中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，這對他們的性情和精神面貌的培養(yǎng)同樣有著積極的意義。

2.4 敢于創(chuàng)新的探索精神

恩格斯所說：“只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說?！边@是假設(shè)得以建立的前提，而沒有科學(xué)假設(shè)也就不會有科學(xué)驗證活動，進(jìn)而就不會有科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，不能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新的探索精神。學(xué)起于思，思源于疑，疑則誘發(fā)探索，探索則培養(yǎng)創(chuàng)新。大膽質(zhì)疑，勇于解疑，有所創(chuàng)新是學(xué)生的一種寶貴品質(zhì)。創(chuàng)新是從問題、未知開始的，提出必須思考才能解決的問題，提出學(xué)生模糊認(rèn)識的問題，提出學(xué)生想急于了解的問題，他們的思維就會活躍起來，促進(jìn)學(xué)生的積極思維，去創(chuàng)造性地思考問題。

科學(xué)探究應(yīng)緊緊圍繞假設(shè)的提出和檢驗來展開。由于學(xué)生的知識經(jīng)驗各異，認(rèn)知水平有別，他們對同一現(xiàn)象或問題會形成不同的看法，提出不同的假設(shè)。對此，教師不僅不應(yīng)當(dāng)加以限制，反而應(yīng)當(dāng)大力提倡和倍加尊重。只有這樣，探究教學(xué)才有可能處在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)并走在發(fā)展的前面，學(xué)生才有可能開展豐富多彩而又切合實際的探究學(xué)習(xí)，經(jīng)歷曲折的探究過程，并由此獲得各方面的最佳發(fā)展，激起創(chuàng)新的火花。

如果教師由于種種原因不給學(xué)生提供充分發(fā)表自己看法的機(jī)會，為走捷徑，幫助學(xué)生安排好了探究的路線，把學(xué)生直接引向所要獲得的學(xué)習(xí)結(jié)果，那么學(xué)生所經(jīng)歷的就不是真正的探究，其想像力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也就無從談起， 教師要允許和鼓勵學(xué)生大膽提出和驗證自己的想法，用自己的方式解決觀察結(jié)果。 鼓勵學(xué)生敢于質(zhì)疑，大膽表現(xiàn)，樂于標(biāo)新立異，使學(xué)生在輕松愉快的課堂環(huán)境里養(yǎng)成勇于探索、勇于思考和勇于創(chuàng)新的習(xí)慣。鼓勵學(xué)生把物理學(xué)知識和他們對物理定律的理解定性和定量地運(yùn)用到熟悉和生疏環(huán)境之中，充分發(fā)揮自己的想像力和創(chuàng)造力，積極大膽地提出新思想或假設(shè)，培養(yǎng)敢于創(chuàng)新的探索精神。

物理新教材根據(jù)《課標(biāo)》的要求，將以往教材中較多的學(xué)生實驗和演示實驗改為科學(xué)探究的問題，這些改變的目的是什么？從目前實施的課堂教學(xué)來看，答案很明確?？茖W(xué)探究是在教師的指導(dǎo)和啟發(fā)誘導(dǎo)下，以學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以現(xiàn)行的物理教材為基本探究內(nèi)容，以學(xué)生周圍世界和生活中發(fā)生的實際為參照對象，為學(xué)生提供充分自由表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問題的機(jī)會，讓學(xué)生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑嘗試活動，將自己所學(xué)知識應(yīng)用于解決實際問題的一種科學(xué)的教與學(xué)的組織形式，并已經(jīng)明顯關(guān)注了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，大大提高了學(xué)生在教學(xué)活動中的參與程度。 尊重學(xué)生發(fā)展的多樣性，為學(xué)生提供多樣的發(fā)展空間和資源，為學(xué)生個性和創(chuàng)造性的形成提供最好的環(huán)境和條件，來滿足學(xué)生多樣性發(fā)展的需要，形成敢于創(chuàng)新的探索精神。使那些不打算繼續(xù)學(xué)習(xí)物理的人；那些準(zhǔn)備繼續(xù)學(xué)習(xí)物理的人；那些進(jìn)一步學(xué)習(xí)或就業(yè)時需要物理知識背景的人獲得自由多樣而有個性的發(fā)展。

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，是教師追求的目標(biāo)。在華盛頓兒童博物館的墻上有一標(biāo)語：“我聽見了就忘記了，我看見了就記住了，我做過了就理解了”。這給教師認(rèn)識科學(xué)探究、自主學(xué)習(xí)的本質(zhì)很大啟迪。

上面簡述了科學(xué)探究可從基本程序“形似”和基本精神“神同”兩方面來理解，二者統(tǒng)一在科學(xué)探究活動過程中?？茖W(xué)探究活動若要真實反映科學(xué)探究的本來面目，就必須模擬科學(xué)探究的“形”，滲透科學(xué)探究的“神”，做到“形似”又“神同”。

(欄目編輯趙保鋼)