中學(xué)物理探究活動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

易其順

新一輪的中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)提倡探究性學(xué)習(xí)，探究性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)。好的探究活動(dòng)能使學(xué)生體驗(yàn)到發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程，使學(xué)生真正理解知識(shí)、理解科學(xué)的本質(zhì)。然而，目前很多所謂的探究教學(xué)活動(dòng)形式上是探究，實(shí)質(zhì)上是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在這樣的“探究教學(xué)”中，學(xué)生根本沒(méi)有能夠真正經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程。而在中學(xué)的物理學(xué)習(xí)中，如果缺乏讓學(xué)生真正體驗(yàn)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，也就不可能對(duì)科學(xué)本質(zhì)有正確的理解。因此，我們認(rèn)為，在中學(xué)階段要選擇適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，設(shè)計(jì)成真正體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的探究活動(dòng)是非常必要的。那么，怎樣才能設(shè)計(jì)出體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的探究活動(dòng)呢?我們認(rèn)為在探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

一、探究活動(dòng)的主題要精心選擇

1活動(dòng)主題要有知識(shí)性和教育性

就中學(xué)物理來(lái)說(shuō)，不是所有的內(nèi)容都適合探究，也沒(méi)有必要對(duì)所有的內(nèi)容都進(jìn)行探究。但是，如果學(xué)生在中學(xué)物理的學(xué)習(xí)中缺乏足夠的探究體驗(yàn)，科學(xué)知識(shí)在他們的頭腦中很可能只是作為一個(gè)外來(lái)物存在，而沒(méi)有真正融入心靈，而且即使他們有幸地獲得了科學(xué)知識(shí)，但在獲得知識(shí)過(guò)程中的缺失很可能會(huì)使他們對(duì)科學(xué)的本質(zhì)，對(duì)科學(xué)的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生錯(cuò)誤的印象……因此在中學(xué)物理教學(xué)中要選擇合適的內(nèi)容以深度探究的形式進(jìn)行教學(xué)。哪些內(nèi)容適合進(jìn)行深度的探究活動(dòng)呢?我們認(rèn)為，作為探究活動(dòng)的內(nèi)容應(yīng)該具有知識(shí)性和教育性。所謂知識(shí)性是指以具體的學(xué)科知識(shí)為載體，有相對(duì)明確的結(jié)論或合理的解釋。所謂教育性是指活動(dòng)應(yīng)有助于形成良好的價(jià)值觀，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)和科學(xué)探究本質(zhì)的理解。那么哪些內(nèi)容滿足這樣的條件呢?一般說(shuō)來(lái)，那些對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)具有一定的經(jīng)驗(yàn)，但這些經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)概念相違背，容易形成前概念的知識(shí)比較適合。比如浮力大小、物體沉浮條件和密度等，因?yàn)檫@樣的內(nèi)容可以使學(xué)生開(kāi)始于原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，但又必須突破原來(lái)經(jīng)驗(yàn)才能有所發(fā)現(xiàn)。經(jīng)常開(kāi)展這樣高智力投入、體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的活動(dòng)能使教學(xué)深入學(xué)生的心靈，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，更重要的是這樣的活動(dòng)更能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

2探究活動(dòng)主題的來(lái)源要多樣化

選題的標(biāo)準(zhǔn)明確之后，主題的來(lái)源同樣是個(gè)棘手的問(wèn)題。一般情況下，探究主題的來(lái)源有三個(gè)方面：第一是從教材中尋找主題。教材作為中學(xué)物理知識(shí)的主要載體，從教材中選擇合適的內(nèi)容進(jìn)行探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)是教師最常用的渠道。比如剛才介紹的幾個(gè)主題都是從教材中提煉出來(lái)的。第二是從生活中尋找主題。新的物理課程標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)理念是：從生活走向物理，從物理走向社會(huì)。如果從生活中尋找與物理知識(shí)密切相關(guān)的主題，設(shè)計(jì)成探究活動(dòng)可以很好地體現(xiàn)這一理念。比如熱水瓶保溫性能探究，常見(jiàn)工具、玩具的物理原理探究等都可以設(shè)計(jì)成比較好的探究活動(dòng)。第三是從課堂的生成中尋找主題。所謂課堂的生成是指在教學(xué)活動(dòng)中，師生、生生之間的互動(dòng)中所產(chǎn)生的問(wèn)題。課堂中生成的問(wèn)題有時(shí)是出乎預(yù)料的，但它是學(xué)生真實(shí)的想法、一種認(rèn)知上的矛盾。因此針對(duì)這些問(wèn)題同樣可以設(shè)計(jì)出探究味十足的活動(dòng)。

二、探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)要適合學(xué)生的知識(shí)水平

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)活動(dòng)不是由教師向?qū)W生傳送知識(shí)，而是學(xué)生根據(jù)外在的信息，通過(guò)自己的背景知識(shí)來(lái)建構(gòu)自己知識(shí)的過(guò)程。學(xué)生并非空著頭腦進(jìn)入教室，在日常學(xué)習(xí)生活中，他們已經(jīng)形成廣泛而豐富的經(jīng)驗(yàn)和理解。這些經(jīng)驗(yàn)和理解是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。建構(gòu)主義者斷言，離開(kāi)學(xué)習(xí)者的背景知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)談“建構(gòu)”是毫無(wú)意義的。奧蘇伯爾也說(shuō)過(guò)：科學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的是學(xué)生知道了什么。由此可見(jiàn)，學(xué)生原有知識(shí)對(duì)于學(xué)習(xí)是至關(guān)重要的。因此，探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)適合學(xué)生的知識(shí)水平。那么如何才能做到這一點(diǎn)呢?首先，在設(shè)計(jì)活動(dòng)之前要調(diào)查學(xué)生對(duì)這一知識(shí)都有哪些想法和經(jīng)驗(yàn)。其次，根據(jù)學(xué)生的想法和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)。讓學(xué)生按自己的想法、經(jīng)驗(yàn)去完成某個(gè)任務(wù)。比如“密度”的探究活動(dòng)設(shè)計(jì)中，由于學(xué)生關(guān)于密度有很多想法，其中最普遍的就是把物體的“輕重”理解為密度。比如學(xué)生常常認(rèn)為“鐵比木重”。這就是他們關(guān)于密度的原有觀念，也就是學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平。因此，密度的探究活動(dòng)就可以讓學(xué)生對(duì)物品進(jìn)行歸類(五個(gè)物品標(biāo)上號(hào)碼，1、3、5是鐵，2、4是鋁，1的重量剛好等于2的重量，這5個(gè)物品都已經(jīng)涂上黑色，它們的體積關(guān)系為：2V₂2V₃＝V₄V₅，V₁最小)。這樣學(xué)生利用已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)能夠解決一些問(wèn)題——對(duì)于相同體積的物品歸類時(shí)，比較重量是否相等；但對(duì)不同體積的物品歸類時(shí)，則碰到困難。從而意識(shí)到僅僅從重量來(lái)考慮還不行，必須尋找另一種方法——那就是同時(shí)考慮物體的體積和質(zhì)量，這樣密度概念的引入就水到渠成了。

三、探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)探究的核心

到底探究教學(xué)的核心是什么?要回答這個(gè)問(wèn)題，我們先來(lái)看看科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的過(guò)程?？茖W(xué)研究的根本任務(wù)是揭示自然現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，但客觀事物的本質(zhì)有一個(gè)暴露的過(guò)程，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)也有一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。當(dāng)客觀事物的本質(zhì)尚未充分暴露，人們掌握科學(xué)資料不夠完備時(shí)，只有借助于假說(shuō)的形式，提出猜測(cè)性的假定，才能進(jìn)一步探索客觀事物的本質(zhì)和內(nèi)在的規(guī)律。這是科學(xué)發(fā)展的必由之路。自然科學(xué)就是沿著假說(shuō)——理論——新假說(shuō)——新理論這樣的途徑，不斷地向前發(fā)展的。一部科學(xué)發(fā)展的歷史，可以說(shuō)是一部假說(shuō)和理論不斷更迭的歷史。恩格斯也說(shuō)過(guò)：只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說(shuō)。從這里可以知道假說(shuō)在科學(xué)發(fā)展過(guò)程中處于核心的地位，那么在探究活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中的猜想假設(shè)也就是科學(xué)探究的核心。因此在科學(xué)探究活動(dòng)中就要體現(xiàn)猜想這一環(huán)節(jié)。然而目前很多所謂的科學(xué)探究活動(dòng)卻忽略了這一環(huán)節(jié)。

很多所謂的探究課往往出現(xiàn)探究到一半學(xué)生不知道如何繼續(xù)的尷尬現(xiàn)象。其中主要原因就是不善于激發(fā)學(xué)生的猜想。怎樣激發(fā)學(xué)生猜想呢?下面以物體沉浮條件的探究活動(dòng)為例來(lái)說(shuō)明。由于學(xué)生從小觀察到很多沉浮的現(xiàn)象，對(duì)于沉浮有了自己的理解，比如有的認(rèn)為沉浮與物體的輕重有關(guān)、與物體的形狀有關(guān)、與物體密度有關(guān)等等，因此沉浮條件規(guī)律的探究活動(dòng)就應(yīng)該從學(xué)生的這些經(jīng)驗(yàn)開(kāi)始，讓學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)面臨挑戰(zhàn)和沖突。當(dāng)學(xué)生運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷又通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)發(fā)生激烈的沖突，一個(gè)有意義的問(wèn)題“物體的沉浮到底跟什么因素有關(guān)”就會(huì)自然而然地提出來(lái)。由于學(xué)生思維水平較低，很難想到拿物體的重力和浮力的比較來(lái)決定它的沉浮。這時(shí)，學(xué)生的自主探究碰到巨大的困難，活動(dòng)難以繼續(xù)。就在學(xué)生不知所措時(shí)，教師一手拿著掛有小石塊的細(xì)線放入水中，問(wèn)小石塊受什么力?如果放手小石塊會(huì)怎樣?為什么?這樣學(xué)生就很容易提出“物體的沉浮可能與物體的重力和浮力的大小比較有關(guān)”這一猜想。

四、探究活動(dòng)要有足夠的時(shí)間

眾所周知，知識(shí)技能、過(guò)程方法、情感態(tài)度價(jià)值觀已經(jīng)被列為中學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)的三個(gè)指標(biāo)。因此，在一節(jié)課中這三個(gè)指標(biāo)的落實(shí)情況自然成為評(píng)價(jià)中學(xué)物理課堂教學(xué)質(zhì)量的量度。然而，如果我們只將評(píng)價(jià)的眼光緊盯著一節(jié)課里面三個(gè)緯度的得與失，就會(huì)失去對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)更精彩的東西。實(shí)際上，對(duì)于真正的高強(qiáng)度的探究活動(dòng)來(lái)說(shuō)，從問(wèn)題的提出到猜想，再到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，最后得出結(jié)論，學(xué)生都積極主動(dòng)地參與。在這種深度的探究活動(dòng)中，如果一味地追求時(shí)間性反而會(huì)丟掉學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)的真實(shí)體驗(yàn)過(guò)程，而這一過(guò)程是理解知識(shí)所必須的，同時(shí)也是最能體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的環(huán)節(jié)。比如在浮力大小的探究活動(dòng)中，由于學(xué)生對(duì)浮力的大小已有各種各樣的觀念。比如學(xué)生會(huì)認(rèn)為：浮力的大小與物體的重量有關(guān)、與物體的密度有關(guān)、與物體的形狀有關(guān)、與物體空心實(shí)心有關(guān)。因此浮力的探究活動(dòng)就應(yīng)讓學(xué)生的這些觀念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)觀念。然而，要讓學(xué)生從心靈深處放棄自己原有的觀念接受科學(xué)觀念并不是輕而易舉的事，必須經(jīng)歷觀念沖突，以及為尋找解決沖突的辦法而做的猜想假設(shè)，還有為檢驗(yàn)猜想所做的證偽和證實(shí)的過(guò)程。這就是活生生的科學(xué)探究的過(guò)程。如果因?yàn)闀r(shí)間問(wèn)題而省去了這樣的過(guò)程，那么發(fā)現(xiàn)阿基米德定律就純粹是實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練。這比傳統(tǒng)的驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)又好在哪里?而且，如果在中學(xué)階段缺乏這樣的過(guò)程，又怎么能讓學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)有真正的理解。相反，如果在一個(gè)學(xué)期內(nèi)，選擇合適的內(nèi)容，開(kāi)展一到兩次這樣高強(qiáng)度的探究活動(dòng)，表面上看比原計(jì)劃多花了時(shí)間，但是學(xué)生通過(guò)這樣的活動(dòng)真正體驗(yàn)到發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程，體會(huì)到發(fā)現(xiàn)知識(shí)的樂(lè)趣，有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。因此，對(duì)于高強(qiáng)度的探究活動(dòng)，要給予足夠的時(shí)間。

探究活動(dòng)設(shè)計(jì)直接影響到探究教學(xué)的效果，一個(gè)好的探究活動(dòng)能夠讓學(xué)生在獲取知識(shí)和技能的同時(shí)經(jīng)歷科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。因此，在進(jìn)行探究活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)首先，必須選擇好的主題。其次，要使活動(dòng)設(shè)計(jì)適合學(xué)生的現(xiàn)有水平。再次，要使設(shè)計(jì)體現(xiàn)科學(xué)探究的核心。最后，要給予探究活動(dòng)更靈活的時(shí)間和空間。只有這樣才能設(shè)計(jì)出能體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的具有一定深度的科學(xué)探究活動(dòng)。