“發(fā)現(xiàn)教學法”在高中物理教學中的實踐與研究

許華軍

浙江省蕭山中學

“發(fā)現(xiàn)教學法”在高中物理教學中的實踐與研究

許華軍

浙江省蕭山中學

一、研究的背景

1．新課程、新范式的要求。

新課程倡導“以學生為本”的核心理念，教師以學習合作者、引導者和參與者的身份走近學生、走進課堂。教師的教學活動應當是更有利于引導學生主動、富有個性地進行建構(gòu)性學習，更多地關注學生對過程的參與、體驗、感悟，使學習成為一種愉悅的情緒生活和積極的情感體驗。在教師教學方式的改變和主導下，“學生學習方式”也由單純的模仿、記憶和訓練向以動手實踐、自主探索與合作交流為主（包括必要的模仿、記憶）轉(zhuǎn)變。

當前，在杭州市教研室特級教師金鵬老師的引領下，各級各類學校在物理學科上全面推進“教學新范式”，探索導學理念下的“一科多模”的教學模式，而在具體實踐中“如何導”實際上也是一個可以不斷改進的過程。高中物理學科具有內(nèi)容多、系統(tǒng)性強等特點，導學模式也應該有顯著的學科特點?？紤]到物理是一門強大的由邏輯推理形成的學科，讓學生在“清楚、自然”的邏輯推理過程中不斷獲取新的物理發(fā)現(xiàn)、不斷提高物理學習能力和探究興趣是完全可能的。

2．高中物理學科特點的要求。

物理教學實質(zhì)上就是一個“物理發(fā)現(xiàn)”的過程，因此，就物理學科而言，在一些核心概念和主干知識的教學中采用“發(fā)現(xiàn)教學法”是提高教學有效性、提高學生思維能力、應對高考能力立意的命題方向等方面是切實可行且合乎情理的?？陀^地講，高中生已具備一定的物理基礎和邏輯能力；尤其是筆者所在學校屬省一級重點中學，學生的學習需求和學習方法更趨豐富多樣，如何讓學有余力的同學在知識的海洋中“揚帆前進”也是教師應該考慮的教學目的之一。

在本人多年教學的經(jīng)歷看，與物理主干知識（如力學、電磁學等）相關的考試題目千變?nèi)f化、層出不窮，這也表明生活和生產(chǎn)中不斷有物理問題、物理現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)。如果高考應試復習僅限于梳理已有知識信息，那么師生永遠只能跟著“高考指揮棒”轉(zhuǎn)，只能從事一些重復操練式的熟練性工作。但如果讓“發(fā)現(xiàn)教學法”走入物理教學，那么從應試角度也為“超越”高考指揮棒提供可能。

當然，“發(fā)現(xiàn)教學法”也并非十全十美，教學有法、教無定法；就不同的教材內(nèi)容、教學階段而言，“發(fā)現(xiàn)教學法”也未必都能適用。那么，面對那些物理教學內(nèi)容、哪些物理教學階段適宜用“發(fā)現(xiàn)教學法”呢，這也是課題研究的出發(fā)點之一。

二、研究的理性思考

1．發(fā)現(xiàn)教學法的內(nèi)涵。

從教學心理學講：學生學習方式分為接受和發(fā)現(xiàn)兩種。在接受學習中，學習內(nèi)容是以定論的形式直接呈現(xiàn)出來的，學生學習的心理機制是“同化”；而在發(fā)現(xiàn)學習中，學習內(nèi)容是以問題形式間接呈現(xiàn)出來，學生學習的心理機制是“順應”。

發(fā)現(xiàn)教學法亦稱假設法和探究法，是指教師在學生學習概念和原理時，不是將學習的內(nèi)容直接提供給學生，而是向?qū)W生提供一種問題情境，只是給學生一些事實(例)和問題，讓學生積極思考，獨立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應的原理和結(jié)論的一種方法。它的指導思想是以學生為主體，獨立實現(xiàn)認識過程。即在教師的啟發(fā)下，使學生自覺地、主動地探索科學知識和解決問題的方法及步驟；研究客觀事物的屬性；發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的起因和事物的內(nèi)部聯(lián)系，從中找出規(guī)律，形成自己的概念。教師扮演學習促進者的角色，引導學生對這種情境發(fā)問并自己收集證據(jù)，讓學生從中有所發(fā)現(xiàn)。

2．國內(nèi)外研究綜述。

發(fā)現(xiàn)教學法的思想淵源可上溯到古希臘哲學家蘇格拉底的：“產(chǎn)婆術”的教學方法和近代西方教育家盧梭、第斯多惠、斯賓塞等人的教學思想，然而當代各國教師廣泛采用此法乃是美國教育家布魯納積極倡導的結(jié)果。1950年代末,美國教育學家布魯納提出將這樣一種新型的啟發(fā)式教學法稱為發(fā)現(xiàn)法,后來也有人把它稱為引探式教學法或探索式教學法的。主張學生在掌握知識結(jié)構(gòu)的同時,更要學會獨立地發(fā)現(xiàn)問題、探究問題和解決問題的方法。主張在教學中充分運用科學史的材料,讓學生積極參與經(jīng)歷和體會一下發(fā)現(xiàn)的過程,認識到知識是一個過程,而不是一些現(xiàn)成的教條。無疑這對啟動學生的思維,并逐步形成正確的科學態(tài)度是非常有意義的。

在20世紀80年代，隨著改革開放，國外的教育思想、心理學被介紹到中國，布魯納的發(fā)現(xiàn)法也傳入到中國，隨即我國開始了對發(fā)現(xiàn)法的理論研究和教學實驗。學者們討論了發(fā)現(xiàn)法的進一步發(fā)展及發(fā)現(xiàn)法的局限性，并把發(fā)現(xiàn)法與講授法進行比較，且提出對發(fā)現(xiàn)法的辯證有效的應用。進入2000年，我國的課程改革逐步深入。推進素質(zhì)教育、發(fā)展創(chuàng)新教育、終身教育已成為現(xiàn)代教育的基本理念。發(fā)現(xiàn)式教學能夠有效地培養(yǎng)學生探究新知識的能力，促進他們逐步樹立起正確應對環(huán)境挑戰(zhàn)并構(gòu)建有意義的生存方式的探究精神、創(chuàng)新精神、開拓精神、建設精神。這些將構(gòu)成學生終身發(fā)展的基礎。

3．發(fā)現(xiàn)教學法的理論依據(jù)。

（1）布魯納的認知發(fā)現(xiàn)理論。布魯納的認知發(fā)現(xiàn)理論認為，學習一門學科包含著三個差不多同時發(fā)生的過程：一是新知識的獲得；二是知識的轉(zhuǎn)化；三是知識的評價。新知識的獲得是與已有知識經(jīng)驗、認知結(jié)構(gòu)發(fā)生聯(lián)系的過程，是主動認識理解的過程，通過同化或順應使新知識納入已有的知識結(jié)構(gòu)。知識的轉(zhuǎn)化是對新知識進一步的分析和概括，使之轉(zhuǎn)化為另一種形式，以適應新的任務。評價是對知識轉(zhuǎn)化的一種檢驗，看對知識的分析概括是否恰當，運算是否正確等。

布魯納提出，發(fā)現(xiàn)是達到目標的最好手段，學習的本質(zhì)在于發(fā)現(xiàn)。無論是學生獨立進行的發(fā)現(xiàn)學習，還是在教師的指導幫助下進行的發(fā)現(xiàn)學習，都可以鍛煉學生的思維，使學生的理智發(fā)展達到最高水平。采用發(fā)現(xiàn)法教學的根本目的在于促進學生在獲取知識的同時發(fā)展思維能力、獨立思考和發(fā)現(xiàn)問題能力以及創(chuàng)造精神。與杜威的活動理論相比較，布魯納的發(fā)現(xiàn)學習的教學觀在很大程度上推動了發(fā)現(xiàn)教學理論的發(fā)展，并且基本上促成了發(fā)現(xiàn)法教學理論的形成。

（2）前蘇聯(lián)的教學理論。前蘇聯(lián)教育家贊科夫超越了凱絡夫的傳統(tǒng)教育學理論，融合了維果斯基的最近發(fā)展區(qū)理論，提出了非常具有時代特色的教學理論思想，即通過教學促進學生的一般發(fā)展。贊科夫這的種理論為現(xiàn)代的發(fā)現(xiàn)法教學思想的進一步發(fā)展注入了新的生命力。著名教育家蘇霍姆林斯基提出要讓每個學生站起來的教育論斷，使學生在成功的歡樂中充滿信心的學習，讓課堂成為輕松而富有創(chuàng)造的學習情境。這就把我們的研究視角轉(zhuǎn)向了師生課堂互動和情感交織的人本領域上來，從而促進了發(fā)現(xiàn)法的教學研究更加全面、深入地開展。

（3）再創(chuàng)造教學理論。荷蘭著名的教育權威弗萊登塔爾從物理學習的角度出發(fā)，提出了具有深遠影響的再創(chuàng)造教學理論。學生首先要參與這個活動，感覺創(chuàng)造的需要，才有進行再創(chuàng)造的可能。這種理論揭示出學生學習的發(fā)現(xiàn)歷程和科學家的發(fā)現(xiàn)歷程相比，是一種再創(chuàng)造的過程，這兩個過程存在著差異。我們可以認為這一主張是對布魯納提倡的發(fā)現(xiàn)學習的極端主張的一次中和，也使發(fā)現(xiàn)法教學在科學化的道路上又前進了一大步。

4．發(fā)現(xiàn)教學法的本質(zhì)特征。

從學生學習角度看，與發(fā)現(xiàn)教學法對應的學習方法包含：發(fā)現(xiàn)學習、探究學習、研究性學習等。盡管它們在適應范圍和學習層次上有一定區(qū)別，但在本質(zhì)特征上是一致的，包含如下特點：

（1）問題性。倡導以問題為中心的學習，問題是這種學習方式的核心，能否提出對學生具有挑戰(zhàn)性和吸引力的問題并使學生產(chǎn)生問題意識，是進行發(fā)現(xiàn)教學的關鍵。問題意識在學生心里造成一種懸而未決但又必須解決的求知狀態(tài)，會激發(fā)學生強烈的學習愿望。問題是發(fā)現(xiàn)的起點和主線、也是發(fā)現(xiàn)的歸宿。

（2）過程性。學生的學習過程和科學家的探索過程在本質(zhì)上是一樣的，都是一個發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。這個過程一方面是暴露學生各種疑問、困難、障礙和矛盾的過程，另一方面是展示學生聰明才智、獨特個性、創(chuàng)新成果的過程。盡管在過程中會遭遇挫折和失敗、花費大量時間和精力仍一無所獲，但從人的能力和智慧發(fā)展的內(nèi)在要求看，這種過程是一種不可量化的“長效”、難以言語的豐厚回報。

（3）開放性。與接受式學習“目標單一化、過程程序化、評價標準化”相比，發(fā)現(xiàn)性學習是一種開放的學習；其特點是學習目標整體化、學習過程個性化、學習評價多元化。在發(fā)現(xiàn)性教學中，關注知識但更注重能力、關注認知但更注重情感體驗，不僅允許對問題的解決可以有不同答案，而且鼓勵學生獨辟蹊徑，其評價具有開放性。

三、發(fā)現(xiàn)教學法的操作策略

1．以示范引領發(fā)現(xiàn)的過程。

教師在課堂上或課外作發(fā)現(xiàn)性學習的示范引領，一方面讓學生了解探究發(fā)現(xiàn)的基本方法、體驗探究的樂趣；另一方面也要對學生不同的發(fā)現(xiàn)結(jié)果本著發(fā)現(xiàn)的結(jié)論是否應用廣泛、是否有價值、是否達到教學目標為原則實施客觀的予以評價，讓學生對知識目標有清晰、正確地認識。在學生經(jīng)過發(fā)現(xiàn)過程、體驗過程、感受發(fā)現(xiàn)意義、形成表象以后，教師要及時地幫助整理、補充和完善，使之規(guī)范化，納入學生的認知系統(tǒng)，形成完整的物理理論體系，為其掌握應用奠定堅實的基礎。

對于學習過程中，學生存在的問題，教師可以從作業(yè)中得到及時反饋，而教師對于學生習題中存在的問題要積極面對，不要逃避，在習題課中不必每題都講，對于正確率極高的題目，報個答案一筆帶過，而對于錯誤率極高的題目要重點講，指出學生存在的錯誤觀點，如何解決，最好再同類型的題型得到及時訓練，這樣學生就會感覺有所得，否則不分重點，每題用同樣的方法講，簡單題學生不要聽，難題講不透，浪費了大量的時間，例如，就力學中的受力分析這一塊，很早就學了，但實際上學生掌握的情況并不理想，到了后期的力學綜合題就會吃大虧，而很多參考書上提到受力分析的順序總是千篇一律，重力（電場力、磁場力）、已知外力、彈力、摩擦力，而筆者對學生的受力分析作業(yè)進行的統(tǒng)計結(jié)果，最容易遺漏就是彈力。筆者就這一問題，看了很多書，請教過很多老師，最后得到一種行之有效的方法，就是在分析彈力、摩擦力這幾個接觸力之前，再加上一個環(huán)節(jié)，找研究對象與外界存在幾個接觸點，當然不是說有幾個接觸點就有幾個彈力，有無彈力還要根據(jù)與其接觸物體的形變以及研究對象自身的運動狀態(tài)來判斷，然后分析好一個彈力，緊跟分析摩擦力，最好把靜摩擦和動摩擦標明，緊跟著再分析下一個接觸點的情況，照葫蘆畫瓢。

例題：L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖所示.若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計空氣阻力.則木板P的受力個數(shù)為().

A.3B.4C.5D.6

評析：此題在分析的時候，研究對象是P，那么P除了受到重力以外，還有幾處與外界接觸，P與斜面算一處，有支持力，緊跟有滑動摩擦力（因為整體勻速下滑），第二處接觸點是P與Q之間，Q對P有向下的壓力，緊跟無摩擦力（P上表面光滑)，第三處接觸點是P與彈簧之間，彈簧被壓縮（因為Q平衡），所以對P有一個沿板向下的彈力，共受5個力。這樣的受力分析，學生很有章法可循，而且不容易漏掉一些力。

再比如用整體法受力分析時，同學們的受力分析圖就更加混亂了，往往把內(nèi)力也當成外力進行分析了，筆者就這一問題也思考過，后來覺得這種方法可以較好地解決該問題。

例如：一個質(zhì)量為m物體靜止在靜止在質(zhì)量為M斜面上，傾角為θ，斜面靜止在粗糙地面上，所有接觸面動摩擦因數(shù)都是μ，求地面對斜面體的支持力與摩擦力。

評析：此題當然可以用隔離法做，但較為麻煩，用整體法做卻是異常簡單，為了杜絕引入內(nèi)力，可以將二者的重合線擦掉，再進行受力分析，自從用了該方法后，學生對整體法受力分析的正確率明顯提升。

在學生經(jīng)過發(fā)現(xiàn)過程、體驗過程、感受發(fā)現(xiàn)意義、形成表象以后，教師要及時地幫助整理、補充和完善，使之規(guī)范化，納入學生的認知系統(tǒng)，形成完整的物理理論體系，為其掌握應用奠定堅實的基礎。當然，這需要老師在發(fā)現(xiàn)學生中的問題后，正面地積極地應對，多數(shù)學生在某個知識點上掌握的不足，其實也從側(cè)面折射出教師講解時的不到位，甚至也有可能教師自身掌握上的不足，其實再好的老師都不可能把每個知識點掌握得100%的好，正可謂“師不必賢于弟子”，但作為一個對學生認真負責的教師，對于學生中存在的疑惑不回避，師者“傳道授業(yè)解惑”，現(xiàn)階段傳道主要是班主任在做，而任課老師的主要職責是傳授知識與答疑解惑，尤其是答疑解惑，筆者所在的省一級重點中學，學生多數(shù)知識掌握得很好，但對于學生中主動提出來的問題，我都是認為多數(shù)問題都是及其珍貴的，老師們應認真對待，常有老師跟我說笑，這屆學生中問的問題，在上一屆學生中也同樣遇到過，當時因為某些事情耽擱了，一直沒有解決它，時間一長，學生與老師都就遺忘了，筆者認為，學生提出的問題，一般老師不能及時答復的，都是蠻有深度的問題，去認真思考一下，解決它，一輩子受用，有人說：判斷一個好的駕駛員不僅是看他會不會在馬路上開車，更應是看他在遇到緊急情況下處理問題能力。同樣判斷一個好的老師了，不僅是看他會不會上課，而更應是看他解決學生存在問題的能力。

2．以評價強化發(fā)現(xiàn)的體驗。

任何系統(tǒng)知識的獲得,都是經(jīng)過大量的嘗試錯誤、體會領悟、比較各種可能性并進行選擇,進而達到理性的認識才得到的。這往往是一個全方位的、開放性的活動。我們能從這里學到觀察、實驗、比較、分析,從而發(fā)現(xiàn)事物之間的相互關系,歸納、整理資料以構(gòu)建知識體系。

發(fā)現(xiàn)教學法中教師科學合理的評價能強化學習體驗，提高學習效果。比如，有時候?qū)W生解題遭遇挫折時教師應及時評價挫折生成原因，發(fā)現(xiàn)新的解題思路，以幫助學生體驗解題過程思維調(diào)控的策略。如下例：

一彈簧秤的秤盤質(zhì)量m1=1.5kg，盤內(nèi)放一質(zhì)量為m2= 10.5kg的物體P，彈簧質(zhì)量不計，其勁度系數(shù)為k=800N/m，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，如圖所示?，F(xiàn)給P施加一個豎直向上的力F，使P從靜止開始向上做勻加速直線運動，已知在最初0.2s內(nèi)F是變化的，在0.2s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少？（g=10m/s2）

評析：此題的關鍵在于二者何時發(fā)生分離。（課堂實錄）

思路1：二者剛要分離時，彈簧處于原長。

教師分析：若剛要分離時對物塊分析的話，只受到重力和F，沒有了支持力，此時加速度仍為原先向上的加速度，而對托盤受力分析的話，只受重力，加速度為向下的g，也就是說在此刻之前，加速度已經(jīng)不同了，那說明早就分離了。

教師反問：二者剛要分離時，會不會剛好處于托盤重力與彈簧彈力平衡時？

學生思考回復：也不可能，方法同上。

思路2：二者剛要分離時，彼此間的彈力為零，但速度、加速度仍相同，此位置應處于托盤重力與彈簧彈力平衡偏下處。

解析：依題意，0.2 s后P離開了托盤，0.2 s時托盤支持力恰為零，此時加速度為：

a=（F大-mg）/m①

(式中F大為F的最大值)此時M的加速度也為a. a=（kx-Mg）/M②所以kx=M（g+a）③原來靜止時，壓縮量設為x0，則：

kx0=（m+M）g④而x0-x=at2/2⑤由③、④、⑤有：

即mg-Ma=0.02ak

a=mg/（M+0.02k）=6 m/s2⑥⑥代入①：

Fmax=m（a+g）=10.5（6+10）N=168 N

第二，施肥時間和方法。小麥的施肥時期和方法也有著局限性，存在區(qū)域差距，小麥施肥應分成底肥和追肥兩種，以某縣舉例：當前傳統(tǒng)播肥使用量少，玉米秸稈是麥季使用有機肥的有效途徑，秸稈還田的條件上，根據(jù)目標施肥，將氮肥、鉀肥和磷肥均作為底肥施入，使用方法是撒于表面進行翻耕，有利于發(fā)揮肥效。因為氮素的積累量是在小麥的全育期，同時氮肥易揮發(fā)和流失，所以在小麥施肥過程中應將氮肥作為追肥在拔節(jié)時期追施，方法可使用隨水沖施。另外，觀察土壤養(yǎng)分是否豐缺，主要觀察是否添加微量元素肥料。

F最大值為168 N.

剛起動時F為最小，對物體與秤盤這一整體應用牛頓第二定律得

F小+kx0-（m+M）g=（m+M）a⑦

④代入⑦有：

Fmin=（m+M）a=72 N

F最小值為72 N.

同學追問：在計算F最小值時，它是這樣思考的，初始狀態(tài)物體受力平衡，即物體的重力與托盤的支持力平衡，施加一個F后，F(xiàn)即為物體的合外力，存在Fmin=Ma=63N，并非72N？

同學思索中……

突然同學中冒出了一個人張同學（現(xiàn)已被浙江大學錄?。┱f“托盤與物體間的彈力此時發(fā)生變化了。因為如果此彈力不變的話，物體此刻具有向上加速度，而托盤沒有，所以盤與物體間的彈力此時一定發(fā)生變化了，而且一定變小了”。

下面響起了熱烈的掌聲……

教師追問：為什么剛施力瞬間，分析二者整體，彈簧彈力不會發(fā)生突變呢。

從而引發(fā)出一個新的問題，“怎樣的彈力會發(fā)生突變，怎樣的彈力不會發(fā)生突變？”

……

像這樣一環(huán)扣一環(huán)，學生解題遭遇挫折時教師應及時評價挫折生成原因，又不斷去解決它，學生不僅僅是在聽課，而且切實參與到了其中，就像是在欣賞一部引人入勝的偵探小說，在不知不覺度過了一節(jié)課。

四、實施發(fā)現(xiàn)教學法的成效與反思

1．課題研究成效。

通過“發(fā)現(xiàn)教學法”，充分發(fā)揮學生個體主觀能動性，讓學生在實踐中獨立完成某些學習任務；從而對知識本身作深入探討，了解來龍去脈，悟出它們之間深層的聯(lián)系，并在反思中調(diào)整，查漏、補缺，并能結(jié)合現(xiàn)實的情況，深化發(fā)展。通過課題研究，促進學生物理化思考的習慣,善于運用物理的思維方式去觀察、分析日常生活現(xiàn)象，去解決可能遇到的現(xiàn)實問題。

通過課題研究，改進教師的教學方式。通過“發(fā)現(xiàn)教學法”的適時實施，在某些重點、難點問題上幫助學生決定學習目標、創(chuàng)設豐富的教學情境，指導學生形成良好的學習習慣，掌握學習策略和發(fā)展認知能力，真正做好“學習促進者”的角色。高考的選拔性決定了高考有一定的難度，要求學生有解決新問題的能力；物理高考的能力立意化強調(diào)大學新生必須具備進一步學習和探究物理的潛力。而通過“發(fā)現(xiàn)教學法”，恰恰順應這兩點需求。

2．課題研究反思。

發(fā)現(xiàn)教學法的優(yōu)越性體現(xiàn)于以下幾方面：（1）有利于激發(fā)學生的智力潛力；（2）有利于培養(yǎng)學生的自我激勵的內(nèi)在動機；（3）有利于學生獲得解決問題的能力、探索的技巧；（4）有利于增強學生的責任心。但發(fā)現(xiàn)教學法也存有“花費時間長、不利與學生掌握系統(tǒng)的知識，不利與學生加強基本技能的訓練、缺乏經(jīng)驗的教師難于隨機應變解決學生所發(fā)生的問題，難于控制教學時間”等弊端。因此在教學中如何恰當?shù)剡\用發(fā)現(xiàn)法是一個充滿實踐智慧的話題，也體現(xiàn)了教師的學科教學知識。

[1]周小山．教師教學究竟靠什么：談新課程的教學觀[M]．北京：北京大學出版社，2002．