物理科學(xué)探究校本課程的實(shí)踐探索

吳康潑　李榮權(quán)

2012年9月，我校與廣西師范學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱師院）物理與電子工程學(xué)院科學(xué)探究俱樂部合作，在高一年級(jí)開設(shè)了物理科學(xué)探究校本課程，我校物理組具體負(fù)責(zé)組織實(shí)施。

成立于2009年的師院科學(xué)探究俱樂部，主要由該校三位大學(xué)教學(xué)論課程的教師指導(dǎo)，成員來自該校物理系在讀研究生和四年級(jí)本科生。俱樂部活動(dòng)的宗旨是學(xué)習(xí)科學(xué)探究的教學(xué)理論，研討科學(xué)探究的教學(xué)案例和教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)踐科學(xué)探究教學(xué)；通過“教中學(xué)教”的過程，指導(dǎo)物理師范生親近和理解科學(xué)探究，具備在課堂教學(xué)中實(shí)施科學(xué)探究教學(xué)的能力。俱樂部自成立以來，已經(jīng)在廣西科技館和南寧市的多所小學(xué)、初中舉辦過一系列的科學(xué)探究活動(dòng)，得到了學(xué)生和家長(zhǎng)的高度認(rèn)可。

一、我校校本課程的設(shè)計(jì)與教學(xué)安排

我校物理組在與該俱樂部充分協(xié)商的基礎(chǔ)上，決定按如下計(jì)劃實(shí)施我們的校本課程：在師院專業(yè)教師的指導(dǎo)下，由俱樂部成員組成授課教師小組，在我校高一年級(jí)組織兩個(gè)探究班（學(xué)生約100人）開展探究活動(dòng)；我校物理組的教師參與探究案例的設(shè)計(jì)與實(shí)施，對(duì)有關(guān)的教學(xué)活動(dòng)組織評(píng)課、反思，并參與課堂學(xué)習(xí)紀(jì)律的管理。

在具體實(shí)施的過程中，我們根據(jù)教學(xué)研究的需要，適時(shí)調(diào)整教學(xué)研究的內(nèi)容和方向。第一學(xué)期，我們重點(diǎn)組織課堂探究與課后反思、討論，時(shí)間安排在每周二下午第七、八、九三節(jié)課；第二學(xué)期，我們重點(diǎn)組織課堂教學(xué)見習(xí)與科技制作活動(dòng)，時(shí)間安排在周一或周五。我們最初設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容，有科學(xué)探究活動(dòng)“高腳杯發(fā)聲的奧秘”“浮沉子的奧秘”“水果電池的探究”“影響水果電池電流大小的探究”“做一個(gè)可控的電磁鐵”“直流電動(dòng)機(jī)的制作與探究”等，以趣味物理實(shí)驗(yàn)為主，還有科學(xué)制作“水火箭”“西羅噴泉”“走馬燈”等。在試行了一個(gè)學(xué)期之后，我們對(duì)物理課程的本質(zhì)進(jìn)行了深入思考，決定對(duì)課程內(nèi)容作出如下調(diào)整：將科學(xué)探究活動(dòng)由趣味物理實(shí)驗(yàn)拓展到與教材相結(jié)合的探究活動(dòng)，由定性分析拓展到定量分析，重視和培養(yǎng)學(xué)生在探究中的合作與表達(dá)，引導(dǎo)教師和學(xué)生加強(qiáng)對(duì)探究活動(dòng)本身的學(xué)習(xí)和反思。

二、我校校本課程實(shí)施的兩大亮點(diǎn)

雖然師院的科學(xué)探究俱樂部已經(jīng)成立多年，但在高中開展科學(xué)探究俱樂部活動(dòng)還是首次；而我校在高中課改后也是首次在我們物理組確立開展科學(xué)探究教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。在沒有任何現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可以參照的情況下，我們以巨大的熱情堅(jiān)持了一個(gè)學(xué)期的“趣味物理實(shí)驗(yàn)”的摸索，第二個(gè)學(xué)期之后，我們開始修訂科學(xué)探究課程的價(jià)值取向。我們認(rèn)為，傳授正確的物理知識(shí)只是基本要求，教會(huì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)和探究的方法才更有價(jià)值。如果學(xué)生以后不再學(xué)習(xí)物理，他們可能很快會(huì)忘記學(xué)過的物理概念、規(guī)律，但如果因我們精心的教學(xué)而習(xí)得了科學(xué)的方法和科學(xué)的思想，那么，我們將終生為之自豪。實(shí)踐證明，學(xué)生對(duì)調(diào)整后的課程非常滿意，我們的教學(xué)效果也非常好。

（一）形成了課堂教學(xué)和校本課程相結(jié)合的教學(xué)模式

在第二個(gè)學(xué)期調(diào)整教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)容之后，我們將科學(xué)探究活動(dòng)由趣味物理實(shí)驗(yàn)拓展到與教材相結(jié)合的探究活動(dòng)。結(jié)合對(duì)教材的分析，我們發(fā)現(xiàn)，物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)探究的方式有如下區(qū)分：

盡管科學(xué)探究的方式因不同的教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)模式而不同，但物理實(shí)驗(yàn)已經(jīng)毫無疑問成為高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容和進(jìn)行科學(xué)探究的重要手段。

1.讓實(shí)驗(yàn)探究貫穿課程始終

新課標(biāo)教材的編寫與大綱版教材有很大的差異，借助實(shí)驗(yàn)探究科學(xué)規(guī)律的設(shè)計(jì)意圖十分明顯。例如：第一章給出時(shí)間、位移、速度等基本概念之后，引入了“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，接著給出了加速度的概念；第二章圍繞著打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的運(yùn)用，展開了對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究；第四章把“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這個(gè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)為一個(gè)課時(shí)，到第二課時(shí)才討論牛頓第二定律。

教材一方面對(duì)那些通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出規(guī)律的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)了具體的實(shí)驗(yàn)探究，另一方面也對(duì)偏重于定性分析和邏輯推理的教學(xué)內(nèi)容采用了實(shí)驗(yàn)探究的設(shè)計(jì)。以《牛頓第一定律》一課為例，因?yàn)榻滩闹邪死硐雽?shí)驗(yàn)和物理學(xué)史的內(nèi)容，我們?cè)诮淌谠撜n內(nèi)容時(shí)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了探究教科書中所涉及的科學(xué)規(guī)律、驗(yàn)證物理學(xué)發(fā)展史中重大發(fā)現(xiàn)的探究活動(dòng)兩個(gè)“探究過程”，并形成了如下教學(xué)環(huán)節(jié)：

2.提升理論探究能力

課程目標(biāo)對(duì)“過程與方法”這一維度的要求如下：“通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用?！倍锢斫炭茣写嬖谥罅课唇?jīng)實(shí)驗(yàn)探究過程而得出的概念和規(guī)律，要求我們?cè)诮虒W(xué)中重視邏輯推理、物理模型的建立和數(shù)學(xué)工具的運(yùn)用。

在進(jìn)行校本課程教學(xué)研究的過程中，我們逐漸認(rèn)識(shí)到，科學(xué)實(shí)驗(yàn)其實(shí)并不是科學(xué)探究的本質(zhì)特征。理論推導(dǎo)的整個(gè)過程，同樣能讓學(xué)生“經(jīng)歷”完整的科學(xué)探究的過程。以必修2第七章《機(jī)械能守恒定律》的教學(xué)為例：教材首先從重力做功和重力勢(shì)能的變化過程開始，引導(dǎo)學(xué)生討論功和能的關(guān)系，并通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方式定義了重力勢(shì)能的表達(dá)式；然后在功、能關(guān)系的討論中利用極限思想探究出彈性勢(shì)能的表達(dá)式；接著通過實(shí)驗(yàn)探究得到了動(dòng)能與物體的速度二次方成正比，指出實(shí)驗(yàn)并沒有得到動(dòng)能的表達(dá)式，說明實(shí)驗(yàn)測(cè)量只是達(dá)到目的的一個(gè)橋梁，實(shí)驗(yàn)并不能解決一切問題；最后在《動(dòng)能定理》一節(jié)，把實(shí)驗(yàn)思路轉(zhuǎn)換成理論性研究，通過數(shù)理推導(dǎo)得出動(dòng)能的表達(dá)式，同時(shí)得出動(dòng)能定理。整個(gè)章節(jié)的教學(xué)過程，既讓學(xué)生完整經(jīng)歷了科學(xué)探究的過程，又讓學(xué)生體會(huì)到了運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)在研究自然科學(xué)中的優(yōu)勢(shì)；不僅使學(xué)生對(duì)科學(xué)概念和科學(xué)規(guī)律的理解更為全面、準(zhǔn)確，也使學(xué)生了解了科學(xué)研究的方法，提高了思維能力。

當(dāng)然，理論探究的課堂教學(xué)，設(shè)計(jì)不好，很容易讓我們“退回”到傳統(tǒng)教學(xué)中的單向灌輸狀態(tài)。因而，下一步，我們將對(duì)此課題進(jìn)行更為深入的思考和研究。

3.探究形式多樣化

課改專家唐果南教授對(duì)探究形式曾有過這樣一段精煉的論述：“物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出了科學(xué)探究的幾個(gè)要素（‘提出問題‘猜想與假設(shè)‘制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)‘進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)‘分析與論證）……‘要素不同于‘環(huán)節(jié)。一個(gè)過程缺少必要的環(huán)節(jié)會(huì)中斷；而課程標(biāo)準(zhǔn)指出的要素是科學(xué)探究的標(biāo)志，一個(gè)具體的教學(xué)過程只要具有一兩個(gè)這樣的要素，它就有了探究性。也就是說，學(xué)習(xí)時(shí)的科學(xué)探究不一定是‘完整的。因此，也不能苛求教師在課堂教學(xué)中都要展現(xiàn)‘完整的科學(xué)探究?！?

在進(jìn)行校本課程教學(xué)的過程中，我們對(duì)唐教授的觀點(diǎn)深表認(rèn)同：形式多樣，不拘形式，不求“完整”！這無疑給我們廣大的一線教師在關(guān)鍵處松了綁，解放了我們的思想，放開了我們的手腳，讓我們得以按照課程的本質(zhì)去理解課程，遵照課改的本質(zhì)去實(shí)施課改。

（二）教師在校本課程實(shí)施過程中的專業(yè)心理成長(zhǎng)

在實(shí)施課改之初，我們?cè)?jīng)天真地以為，科學(xué)探究就是讓學(xué)生自己或者老師帶著學(xué)生去做實(shí)驗(yàn)，最好學(xué)生自己能得出結(jié)論，實(shí)在不行再由老師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)。更直白地說，我們是想著給學(xué)生玩一玩、體驗(yàn)一下，然后還得由老師講，最后還是由老師逼著學(xué)生去做練習(xí)。這樣的理解也曾順帶引發(fā)了我們很多消極的聯(lián)想，比如：如果沒有實(shí)驗(yàn)條件，就不探究了；如果課時(shí)比較緊，就不探究了；如果學(xué)生表現(xiàn)不好，就更用不著探究了。因?yàn)?，?shí)實(shí)在在地，我們面臨著這樣一個(gè)巨大的困難，就是學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件很差：實(shí)驗(yàn)器材老舊，學(xué)校長(zhǎng)期不夠重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平不高……

將近兩年的校本課程的教學(xué)實(shí)踐，有力地促進(jìn)了老教師的自我提升，同時(shí)也帶動(dòng)了青年教師的專業(yè)成長(zhǎng)。我們找到了方向，有了自己的一些體會(huì)。尤其重要的是，我們一直在不斷地剖析自己的教學(xué)心理，反思自己的教學(xué)行為，體驗(yàn)研究的過程，積累探究教學(xué)的感受和收獲。對(duì)于科學(xué)探究，我們經(jīng)歷了“排斥—迷惘—接受—認(rèn)同”的心理過程，在教學(xué)觀念中逐漸明確了“實(shí)驗(yàn)探究和理論探究并重，情感體驗(yàn)和態(tài)度價(jià)值觀自然形成”的思想，在教學(xué)行為上初步形成了“課堂教學(xué)和校本課程相結(jié)合”的模式。

（三）對(duì)學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)自然達(dá)成

我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，科學(xué)探究對(duì)于引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)積極情感、形成科學(xué)的態(tài)度和正確的價(jià)值觀三方面都有著明顯的促進(jìn)作用，而且，這種引導(dǎo)是自然而然達(dá)成的。

例如，在開展“水果電池”這一課題的科學(xué)探究活動(dòng)時(shí)，學(xué)生最初并不感興趣，覺得“水果可以提供電流”這是在初中甚至早在小學(xué)時(shí)期就已經(jīng)知道的“常識(shí)”，沒有什么探究?jī)r(jià)值，抱著一種不以為然的態(tài)度。在實(shí)施這個(gè)探究活動(dòng)的過程中，我們不是簡(jiǎn)單地介紹這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要性，而是設(shè)計(jì)了一系列的問題，使用指導(dǎo)卡片引導(dǎo)學(xué)生從水果的甜度、極板材料的金屬活動(dòng)性、極板與水果的接觸面積等角度去探究水果電池的電流大小與什么因素有關(guān)。這些問題讓學(xué)生意識(shí)到自己對(duì)水果電池的認(rèn)識(shí)是真的不夠深入和全面，于是“自然而然地”激發(fā)了好奇心與探究欲。在對(duì)以上問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過程中，學(xué)生對(duì)科學(xué)的認(rèn)知又一次“自然而然地”經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單的了解過渡到定性分析原因的過程，最終得到了“如何通過定量分析發(fā)現(xiàn)規(guī)律”的科學(xué)思維方法的訓(xùn)練。在“測(cè)量電流大小”“制作水果電池供電電路”等教學(xué)環(huán)節(jié)，問題研討、小組競(jìng)賽、成果展示等豐富的教學(xué)活動(dòng)，不斷地激發(fā)并鼓舞著學(xué)生的探究熱情，讓學(xué)生在活動(dòng)中學(xué)會(huì)了如何與他人交流與分享，并“自然而然地”形成了敢于堅(jiān)持正確觀點(diǎn)、勇于修正錯(cuò)誤的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)了主動(dòng)合作、樂于合作的團(tuán)隊(duì)精神，以及熱愛科學(xué)的情感。學(xué)生在課后反思時(shí)感慨：“成功路上會(huì)有無數(shù)次失敗，我們要堅(jiān)持，不斷地動(dòng)手探究?！?/p>

又如，在制作電磁鐵的實(shí)驗(yàn)中，有個(gè)小組做了很多次實(shí)驗(yàn)，最終制成的電磁鐵僅僅吸起了幾枚小鐵針，對(duì)此，學(xué)生的情緒很是低落，下課時(shí)間快到了，這個(gè)小組正準(zhǔn)備偃旗息鼓放棄實(shí)驗(yàn)，我們的指導(dǎo)老師發(fā)現(xiàn)后，沒有馬上告訴學(xué)生問題所在，也沒有給他們講述科學(xué)家們克服困難的故事，更沒有批評(píng)學(xué)生，而是放下身段，陪著學(xué)生一起動(dòng)手，從每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟到每一個(gè)人負(fù)責(zé)的項(xiàng)目，引導(dǎo)大家反復(fù)檢查、實(shí)驗(yàn)，最后學(xué)生們終于發(fā)現(xiàn)：都是銅線接頭沒有打磨好惹出的禍！問題解決了，實(shí)驗(yàn)成功了，學(xué)生們?cè)诮?jīng)歷了失敗和挫折之后品嘗到成功的喜悅，不僅懂得了“失敗是成功之母”的道理，更從指導(dǎo)老師的身上體會(huì)到了不怕困難、勇于克服困難的堅(jiān)忍不拔的意志對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要。老師以身示范，其作用遠(yuǎn)比簡(jiǎn)單的說教自然而有效。

看到學(xué)生在科學(xué)探究校本課程教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中的進(jìn)步，我們由衷地感到欣慰。每當(dāng)我們?cè)谡n堂中看到學(xué)生專注的眼神和那認(rèn)真細(xì)致地檢查器材、埋頭奮筆推算的身姿，聽到學(xué)生堅(jiān)定的表述、會(huì)心的笑聲時(shí)，我們的心里會(huì)充滿了歡樂和自豪。學(xué)期末，當(dāng)我們對(duì)“物理科學(xué)探究”這門課程進(jìn)行學(xué)情問卷調(diào)查時(shí)，我們欣喜地看到，學(xué)生對(duì)這門課程給予了高度的評(píng)價(jià)，并表達(dá)出了充分的喜愛，100%的學(xué)生“喜歡”，92%的學(xué)生“還想?yún)⒓印?。我們從學(xué)生的答卷中讀出了信心、睿智、幽默、收獲、成長(zhǎng)。

三、問題與對(duì)策

（一）完整的模式追求

在我們教研組，幾乎所有的高中老師都帶過4次以上的畢業(yè)班，對(duì)原有知識(shí)結(jié)構(gòu)和高考都十分熟悉，已經(jīng)形成了相對(duì)穩(wěn)定的教學(xué)模式。當(dāng)我們嘗試著開展科學(xué)探究時(shí)，我們必須養(yǎng)成新的教學(xué)習(xí)慣。最大的問題是需要全新備課，而且是在短時(shí)間內(nèi)對(duì)課程進(jìn)行完整度相當(dāng)高的整體規(guī)劃。目前，我們已初步建立起“課堂教學(xué)和校本課程相結(jié)合”的教學(xué)模式，但這只能算是觀念上的初步轉(zhuǎn)變，有了一些粗淺的認(rèn)識(shí)。只有當(dāng)全體教師不斷激發(fā)出自我對(duì)物理教學(xué)的熱情、能夠獲得學(xué)校和上級(jí)部門的更多支持以后，我們才有可能盡快搭建起包括科學(xué)評(píng)價(jià)在內(nèi)的完整的體系和更為規(guī)范的操作模式。

（二）亟需有效的培訓(xùn)

盡管我們與師院科學(xué)探究俱樂部合作開設(shè)了“物理科學(xué)探究”校本課程，雙方在理論和實(shí)踐上互有補(bǔ)充，但對(duì)于一線的教師而言，得到系統(tǒng)和完整的理論指導(dǎo)還是太少。原因有三：一是教師自身主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)實(shí)踐的積極性不高；二是學(xué)校教務(wù)和科研部門提供的培訓(xùn)機(jī)會(huì)很少；三是不少培訓(xùn)機(jī)會(huì)往往停留在通識(shí)層面，對(duì)具體的學(xué)科問題少有深入的專題培訓(xùn)。

（三）教學(xué)條件的缺乏和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒂?jì)算機(jī)技術(shù)的缺陷

科學(xué)探究對(duì)實(shí)驗(yàn)室提出了很高的要求。按照教材安排，幾乎每一小節(jié)都會(huì)涉及演示實(shí)驗(yàn)；如果再考慮校本課程要求的大量實(shí)驗(yàn)，師生在實(shí)驗(yàn)室的探究時(shí)間將大大增加。即便所有的實(shí)驗(yàn)都是物理老師自行去實(shí)驗(yàn)室做前期準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件也不能滿足這些課程對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的要求。要真正解決這一問題，除了物理教師要發(fā)揮自己的聰明才智，在現(xiàn)有條件下盡量巧妙地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的設(shè)計(jì)之外，還有賴于學(xué)校對(duì)教研組和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的資金投入。

另外，先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)（頻閃技術(shù)、氣墊技術(shù)、傳感技術(shù)等）和計(jì)算機(jī)技術(shù)的缺陷，也常常使我們的科學(xué)研究教學(xué)陷入困境。

通過近兩年的實(shí)踐和探索，我們對(duì)科學(xué)探究的理論和實(shí)踐有了初步的認(rèn)識(shí)，也對(duì)開展科學(xué)探究教學(xué)的艱巨性、長(zhǎng)期性和各種困難有了一定的認(rèn)識(shí)和思想準(zhǔn)備，我們最真切的感受就是“在路上”。我們的工作“在路上”，我們需要各方有識(shí)之士的大力支持，需要廣大教師和學(xué)生積極參與、共同探索，才能迅速融入廣西新課程改革之中，為我區(qū)的高中課改助力。我們已經(jīng)在路上，并將繼續(xù)在科學(xué)探究的路上勠力前行。

（責(zé)編 白聰敏）