物理演示實(shí)驗(yàn)探究化結(jié)構(gòu)要素的建構(gòu)

顧江鴻 李春密

(1. 阜陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院,安徽 阜陽 236037； 2. 北京師范大學(xué)物理系,北京 100875)

物理演示實(shí)驗(yàn)因具有現(xiàn)象直觀、內(nèi)容新奇、形式多樣、取材方便、使用靈活、效果明顯等特點(diǎn),深受學(xué)生、教師、物理教育研究者的青睞.我國各版本物理課程標(biāo)準(zhǔn)(或教學(xué)大綱)都重視演示實(shí)驗(yàn).2017年版高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)把演示實(shí)驗(yàn)作為探究,認(rèn)為“演示實(shí)驗(yàn)是師生共同探究物理問題的學(xué)習(xí)方式”,[1]把演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)視為探究,拓寬了演示實(shí)驗(yàn)的教育功能.演示實(shí)驗(yàn)為何能進(jìn)行探究、如何在演示實(shí)驗(yàn)中實(shí)施探究等是在理論和實(shí)踐兩方面亟待回答的問題.在演示實(shí)驗(yàn)探究化研究中,我國物理教育工作者做過不少嘗試,如早在上世紀(jì)80年代林桐綽[2]就倡議把演示實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn);本世紀(jì)新課改后李春密研究團(tuán)隊(duì)[3]提出主體性探究式演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)策略等等.本研究將從實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵、科學(xué)哲學(xué)有關(guān)理論、課程標(biāo)準(zhǔn)的觀點(diǎn)分析演示實(shí)驗(yàn)探究化的可行性,并嘗試把演示實(shí)驗(yàn)探究化、建構(gòu)探究化演示實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)要素,以期在理論和實(shí)踐層面重新認(rèn)識演示實(shí)驗(yàn).

1 演示實(shí)驗(yàn)探究化可行性分析

有人認(rèn)為,實(shí)驗(yàn),特別是演示實(shí)驗(yàn)只是教學(xué)手段、教學(xué)工具,是僅能為建立科學(xué)理論提供證據(jù)的教具.例如,“演示實(shí)驗(yàn)只是一種輔助的教學(xué)形式,嚴(yán)格來說,只是一種直觀教具”.[4]而探究、探究式教學(xué)是個過程,包括提出問題、猜想與假設(shè)等環(huán)節(jié).探究、探究式教學(xué)是個過程,而實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)是個物品.據(jù)此認(rèn)為實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)不是探究.在這一觀念影響下,有人僅把實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)作為歸納某一種規(guī)律或概念,或者證偽某一種猜想假設(shè)提供直觀現(xiàn)象的手段、工具而已,作為探究、探究式教學(xué)的支撐手段.而在本質(zhì)上,實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)也是探究,下面從探究的特征、探究的日常概念、探究的哲學(xué)內(nèi)涵、以及實(shí)驗(yàn)工具化的原因進(jìn)行剖析.

1.1 探究基本特征:探究有程度強(qiáng)弱之分

科學(xué)探究既是指科學(xué)家研究自然界的過程,也是指學(xué)生經(jīng)歷像科學(xué)家探究自然界過程一樣的學(xué)習(xí)過程.在教學(xué)中,探究是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)科學(xué)(learning science)、學(xué)習(xí)理解科學(xué)(learning about science)、做科學(xué)(dong science)3方面目標(biāo)的有效方法.[5]在探究式教學(xué)的多個要素中,問題、證據(jù)、解釋、評價、交流等5個方面是探究的基本特征,根據(jù)這五個方面學(xué)習(xí)者自主參與的程度、教師和學(xué)習(xí)材料指導(dǎo)的程度可以判斷教學(xué)活動中探究性程度的強(qiáng)弱.[6]

1.2 實(shí)驗(yàn)的日常概念:實(shí)驗(yàn)本質(zhì)上是探究

在《現(xiàn)代漢語辭典》(第7版)中,實(shí)驗(yàn)作為動詞時是指“為了檢驗(yàn)?zāi)撤N科學(xué)理論或假設(shè)而進(jìn)行某種操作或從事某種活動”.實(shí)驗(yàn)作為名詞時,是指“實(shí)驗(yàn)的工作”.首先,這一解釋說明,不論是動詞還是名詞,實(shí)驗(yàn)不僅僅是操作的物品或器材,更重要的是指過程或活動,過程和活動包括驗(yàn)證新假說、形成新理論,和找出新證據(jù)、挑戰(zhàn)已有科學(xué)理論兩個階段.其次,作為活動和過程,實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)是多層次的,既包括器材、工具等物化的東西,也包括設(shè)計(jì)研究方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、分析現(xiàn)象和數(shù)據(jù)、論證與評價、交流與合作等過程性要素.因此,日常生活中的實(shí)驗(yàn)在本質(zhì)上就是科學(xué)家從事科學(xué)研究的過程,即科學(xué)家探究的過程,它應(yīng)當(dāng)包含探究的要素或環(huán)節(jié).

1.3 實(shí)驗(yàn)的科學(xué)哲學(xué)概念:實(shí)驗(yàn)是人類能動探究認(rèn)知對象的實(shí)踐活動

“實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)一定的研究目的,利用科學(xué)儀器,設(shè)備,人為地控制或模擬自然現(xiàn)象,使自然過程或生產(chǎn)過程以純粹的、典型的形式表現(xiàn)出來,以便在有利的條件下進(jìn)行觀察和研究的一種方法”.[7]實(shí)驗(yàn)是直接作用于研究對象,通過變革研究對象來認(rèn)識自然的科學(xué)認(rèn)識活動.科學(xué)實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)踐一樣,也是人類基本的社會實(shí)踐形式,是主體積極支配的對象-工具活動.實(shí)驗(yàn)活動包括研究者及其活動,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的手段(工具、儀器、實(shí)驗(yàn)裝置等),和實(shí)驗(yàn)研究的客體3部分.實(shí)驗(yàn)的這3部分內(nèi)容包含探究的全部要素或環(huán)節(jié).

1.4 課程標(biāo)準(zhǔn):演示實(shí)驗(yàn)是部分探究

美國國家研究理事會科學(xué)數(shù)學(xué)及技術(shù)教育中心在通過分析課堂探究的5個基本特征后認(rèn)為,演示實(shí)驗(yàn)也是探究,不過是“部分的探究活動”,[6]在演示實(shí)驗(yàn)中學(xué)生沒有經(jīng)歷提出問題環(huán)節(jié),不是完全探究.2017年版高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為“演示是師生共同探究物理問題的學(xué)習(xí)方式”,[1]肯定了演示實(shí)驗(yàn)是探究,明確了演示實(shí)驗(yàn)與探究的關(guān)系.但演示實(shí)驗(yàn)這一探究活動是師生共同完成的,學(xué)生的主體性沒有充分展示出來,這一探究不是完全的探究,只是部分的探究.要想在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)完全的探究,不僅需要在實(shí)驗(yàn)演示中讓學(xué)生經(jīng)歷問題、證據(jù)、解釋、評價、交流等5個主要環(huán)節(jié),還需要調(diào)動學(xué)生探究的主動性.

1.5 實(shí)驗(yàn)工具化背后的哲學(xué)原因:忽視“實(shí)驗(yàn)有其自己的生命”

有人把實(shí)驗(yàn)僅作為教學(xué)手段、教學(xué)工具,這是把實(shí)驗(yàn)工具化.實(shí)驗(yàn)被工具化,一方面原因是科學(xué)教育目標(biāo)的“衰減”,把學(xué)習(xí)科學(xué)、學(xué)習(xí)理解科學(xué)、做科學(xué)3方面目標(biāo)“衰減”為科學(xué)知識學(xué)習(xí)目標(biāo);另一方面是忽視實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立性.加拿大科學(xué)哲學(xué)家伊恩·哈金(Ian Hacking)[8]在分析大量科學(xué)史料后發(fā)現(xiàn),科學(xué)史常被描述為科學(xué)理論進(jìn)化史;在傳統(tǒng)科學(xué)史中理論科學(xué)家為主角,而實(shí)驗(yàn)科學(xué)家常常受到冷落、被忽視.哈金的“新實(shí)驗(yàn)主義”(new experimentalism)提出“實(shí)驗(yàn)有其自己的生命(experimentation has a life of its own)”,他認(rèn)為實(shí)驗(yàn)并不是依附于理論,它能“創(chuàng)造現(xiàn)象”,有其自身的獨(dú)立性,有自己的生命.“實(shí)驗(yàn)有其自己的生命”提醒我們,物理不僅僅有概念、理論、公式組成的骨架,還應(yīng)該包含由實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)象、生活中真實(shí)的物理情境構(gòu)成的有生命的血肉;學(xué)習(xí)物理不是為了遠(yuǎn)離生活的考試,而是為了培養(yǎng)時代所需要的實(shí)踐能力、為了塑造時代所需要的責(zé)任擔(dān)當(dāng).物理教學(xué)內(nèi)容不僅僅只是物理概念,物理規(guī)律,理論等知識;還包括探究過程,物理方法,科學(xué)本質(zhì),和物理學(xué)發(fā)展、當(dāng)代科技所面對的人文情懷等等.

總之,實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)符合科學(xué)探究的特征,在本質(zhì)上是探究.如何拓展實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)的探究功能,使演示實(shí)驗(yàn)像探究一樣讓學(xué)生經(jīng)歷提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)研究方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析與論證、交流評估與反思等探究式教學(xué)的環(huán)節(jié).這就需要把演示實(shí)驗(yàn)探究化,把演示實(shí)驗(yàn)作為過程,向演示活動的兩端延伸,恢復(fù)演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的探究要素.

2 演示實(shí)驗(yàn)探究化結(jié)構(gòu)要素

實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)在本質(zhì)上是探究.用探究定位演示實(shí)驗(yàn),這是對演示實(shí)驗(yàn)的重新認(rèn)識.這就需要用探究的理念反觀演示實(shí)驗(yàn),從探究的視角重新設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué),把演示實(shí)驗(yàn)探究化.演示實(shí)驗(yàn)探究化不僅能拓寬演示實(shí)驗(yàn)的教育功能,而且能促進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)、探究式教學(xué)的發(fā)展.下面從演示實(shí)驗(yàn)探究化的含義、要素、結(jié)構(gòu)、流程等方面對其結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行展示.

2.1 演示實(shí)驗(yàn)探究化的含義

演示實(shí)驗(yàn)探究化是結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),根據(jù)探究式教學(xué)的理念,把演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)流程、教學(xué)結(jié)構(gòu)向探究的起點(diǎn)、終點(diǎn)延伸,向探究式教學(xué)改造,尋找具有演示實(shí)驗(yàn)特色的探究式教學(xué)模式,使演示實(shí)驗(yàn)具有探究式教學(xué)的主要特征,讓學(xué)生在概念轉(zhuǎn)變的同時,也經(jīng)歷科學(xué)探究的過程.這一改變不僅能重新認(rèn)識演示實(shí)驗(yàn),發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的作用;而且能促進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)在理論和實(shí)踐層面的提升;還能促進(jìn)探究式教學(xué)的應(yīng)用和推廣.

2.2 探究化演示實(shí)驗(yàn)的7個要素

經(jīng)過多年的研究,美國國家研究理事會2012年發(fā)布了《K-12科學(xué)教育框架:實(shí)踐、跨學(xué)科概念、核心概念》(A Framework for K-12 Science Education: Pratice, Crosscutting Concepts,and Core Idea)一書;[9]同樣在我國,在總結(jié)十幾年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,教育部頒布了2017年版高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).[1]根據(jù)以上兩份文件中科學(xué)探究的要素或環(huán)節(jié),已有演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略中的預(yù)測、觀察、解釋等環(huán)節(jié),[10，11]以及基于立德樹人,培養(yǎng)以物理理念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的物理核心素養(yǎng)新理念,把演示實(shí)驗(yàn)探究化的結(jié)構(gòu)要素概括為情境與問題、預(yù)測與觀察、現(xiàn)象與數(shù)據(jù)、結(jié)果與證據(jù)、論證與結(jié)論、解釋與交流、評估與反思等7個方面.

2.3 探究化演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)

探究化演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)要素如圖1所示.在圖1中最下面是指學(xué)生的日常經(jīng)驗(yàn)、前概念和已有的科學(xué)概念,這是學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn),也是教師進(jìn)行教學(xué)的起點(diǎn)和立足點(diǎn).最上面是科學(xué)事實(shí)、科學(xué)概念,是教學(xué)的終點(diǎn),是認(rèn)知領(lǐng)域的目標(biāo).在這上下兩者之間是學(xué)生從前概念到科學(xué)概念轉(zhuǎn)變所經(jīng)歷的探究過程.在探究過程的兩側(cè)是交流,這表示探究的過程是在師生、生生、小組,或全班充分交流的環(huán)境中進(jìn)行的.

圖1 探究化演示實(shí)驗(yàn)要素結(jié)構(gòu)圖

2.4 探究化演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)流程

探究化演示實(shí)驗(yàn)的大致流程如下：教師根據(jù)學(xué)生的日常經(jīng)驗(yàn)、前概念和已有科學(xué)知識,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇或制作教具、設(shè)計(jì)教學(xué)流程.上課時,教師創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情境,在教學(xué)情境中教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題.教師介紹實(shí)驗(yàn)器材和演示的內(nèi)容,學(xué)生根據(jù)自己的日常經(jīng)驗(yàn)和已有的認(rèn)知預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并在小組和全班進(jìn)行交流.教師演示實(shí)驗(yàn),學(xué)生觀察,教師引導(dǎo)學(xué)生觀察記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù).對實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.由實(shí)驗(yàn)分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,結(jié)果與學(xué)生已有的其他證據(jù)一起通過論證得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.如果在對探究過程進(jìn)行評估和反思時發(fā)現(xiàn)新的問題,或者證據(jù)不足,探究就需回到起點(diǎn)開始新的探究.得出結(jié)論后,用新結(jié)論對學(xué)生的日常經(jīng)驗(yàn),前概念進(jìn)行解釋.論證、評估與反思不僅在由結(jié)果證據(jù)到結(jié)論階段需要,在實(shí)驗(yàn)的所有階段都需要,所以在圖1中,論證、評估與反思指向?qū)嶒?yàn)的所有要素.

3 演示實(shí)驗(yàn)探究化的思考

演示實(shí)驗(yàn)探究化是一系統(tǒng)工程,其復(fù)雜性一方面體現(xiàn)在探究化演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)多,探究化演示實(shí)驗(yàn)涉及到探究和演示實(shí)驗(yàn)兩個教學(xué)方法的所有要素.另一方面體現(xiàn)在在探究化演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)時,需正確理解探究化演示實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵與外延,正確使用探究式教學(xué)的策略和方法等等.下面重點(diǎn)從如何看待探究化演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生前概念、情境創(chuàng)設(shè)、結(jié)果與結(jié)論、論證等幾點(diǎn)進(jìn)行討論.

3.1 需正視探究化演示實(shí)驗(yàn)的局限

探究化演示實(shí)驗(yàn)是把演示實(shí)驗(yàn)探究化,利用探究來拓展演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能,在不具備學(xué)生“動手”的條件下,實(shí)現(xiàn)學(xué)生“動腦”,讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過程.需正視的是探究化演示實(shí)驗(yàn)畢竟是改良版的演示實(shí)驗(yàn),在實(shí)際教學(xué)中是教師代替學(xué)生“動手”;而探究是學(xué)生既“動腦”,又“動手”的過程,學(xué)生“動手”除了能提高學(xué)生的參與性、提高學(xué)生的操作思維能力外,還與STEM教育、工程技術(shù)教育培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神有共通之處.因此,在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中盡量體現(xiàn)探究的同時,還應(yīng)該盡量創(chuàng)造條件開展探究式教學(xué).演示實(shí)驗(yàn)探究化是在實(shí)驗(yàn)器材、班級人數(shù)、場地等條件不足的情況下的改良措施,教師可以采用讓學(xué)生在課后自制學(xué)具的方式來彌補(bǔ)學(xué)生動手操作的短板.例如,在彈性碰撞教學(xué)中教師演示碰撞球裝置,課后可以組織學(xué)生用玻璃球自制碰撞球,也可以讓學(xué)生用硬幣代替球進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)操作和拓展研究.

3.2 教師把握學(xué)生前概念的準(zhǔn)確度是衡量探究化的標(biāo)準(zhǔn)

演示實(shí)驗(yàn)與探究式教學(xué)的區(qū)別除了學(xué)生不能在課堂上親自“動手”操作器材外,再一點(diǎn)是在演示實(shí)驗(yàn)中,研究方案是教師事先設(shè)計(jì)、教具是教師事先選定的.而在探究式教學(xué)中,研究方案是學(xué)生自己設(shè)計(jì)完成的,也就是“動腦”過程.教師只有對學(xué)生前概念把握得越細(xì)致、越全面,才能更周密地安排演示內(nèi)容,才能更精準(zhǔn)地預(yù)設(shè)學(xué)生可能的預(yù)測,才能有效提高學(xué)生探究的欲望和效果,才能達(dá)到學(xué)生“動腦”的效果.如在經(jīng)典的微小形變放大實(shí)驗(yàn)中,[12]當(dāng)擠壓橢圓形玻璃瓶學(xué)生看到液柱上升,用鐵制品敲擊玻璃瓶發(fā)聲,打消學(xué)生懷疑“瓶子是玻璃的”這一疑慮;然后再從長軸擠壓玻璃瓶使液柱下降,糾正學(xué)生認(rèn)為形變是由于“熱脹冷縮”產(chǎn)生的錯誤想法.這一經(jīng)典的演示實(shí)驗(yàn)之所以能流傳下來,其精髓就在于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者精準(zhǔn)把握到學(xué)生關(guān)于微小形變的前概念.要使教師事先準(zhǔn)備的設(shè)計(jì)比學(xué)生需要的設(shè)計(jì)還準(zhǔn)確.這不僅需要教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),更需要教師的教學(xué)智慧.

3.3 創(chuàng)設(shè)“真”物理情境

2017年課程標(biāo)準(zhǔn)提出,物理概念的建立、物理規(guī)律的探究、應(yīng)用知識解決問題應(yīng)結(jié)合實(shí)際情境.[13]在探究化演示實(shí)驗(yàn)中,情境的設(shè)置對問題的提出也非常重要,問題的提出分學(xué)生自己提出、教師啟發(fā)下學(xué)生提出、教師提出等不同層次.只有當(dāng)教師根據(jù)學(xué)生的前概念,認(rèn)知水平,利用學(xué)生感興趣的情境設(shè)定未知的、矛盾的場景時,學(xué)生才可能自己提出問題,使探究引向深層次的“動腦”階段.在情境創(chuàng)設(shè)時,情境需是“真”物理情境,“真情境”才能把學(xué)生的情感與認(rèn)知活動有機(jī)結(jié)合起來,讓物理符號學(xué)習(xí)與生活連接,讓情感伴隨認(rèn)知活動,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,用情感激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力.物理真情境應(yīng)該與學(xué)生生活緊密相聯(lián)系的,是學(xué)生生活中有用的場景.

在一次大學(xué)三年級物理學(xué)專業(yè)《物理教學(xué)論》考試中有道題目,要求學(xué)生利用電梯設(shè)計(jì)物理計(jì)算題.在答卷中發(fā)現(xiàn)很多常識性的錯誤,如一個同學(xué)的題目是這樣的,“家住20層的溫馨坐電梯下樓.電梯以10m/s2加速度向下,20s后到達(dá)底層,求小明家高多少米?”.這道題目從物理的角度分析問題不大,但是從生活常識來看,有很大問題.誰家的電梯以重力加速度下降,這種電梯坐上去就是跳樓自殺呀!如果以題目給出的加速度,電梯20s到達(dá)地面,電梯運(yùn)行了2000 m,2 km高的樓房,這看來是來自外星球的高樓.這說明物理學(xué)習(xí)已經(jīng)遠(yuǎn)離了學(xué)生的個人生活,學(xué)習(xí)物理除了應(yīng)付考試外,對學(xué)生個人而言還能剩下什么?浙江省實(shí)施新高考后，選物理的學(xué)生驟減,甚至家長、老師勸學(xué)生棄選物理,物理教育工作者對此扼腕嘆息,但其中的原因在此也可以找到蛛絲馬跡.

3.4 正確區(qū)分結(jié)果與結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)中,結(jié)果與結(jié)論是不同的,結(jié)果是指實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)的分析,結(jié)論是從推理的前提中推論出來的判斷.結(jié)果是客觀,結(jié)論有主觀的因素.例如,把一張紙對折,裁成大小、形狀相同的紙片,把其中一片揉成紙團(tuán).讓紙團(tuán)和紙片從相同高度落下,紙團(tuán)比紙片先落地.紙團(tuán)比紙片先落地就是實(shí)驗(yàn)結(jié)果.通過受力分析,得出空氣阻礙了紙片的下落;進(jìn)而得出如果物體不受空氣阻力,不同物體下落的速度將是相同的,這是實(shí)驗(yàn)的結(jié)論.但在實(shí)際教學(xué)中,特別是在職前教師的實(shí)習(xí)中,他們經(jīng)常混淆結(jié)果與結(jié)論,由實(shí)驗(yàn)演示直接得出結(jié)論,而忽視論證分析過程.如在覆杯實(shí)驗(yàn)中,在演示杯子翻轉(zhuǎn)過來,塑料片沒有掉下來以后,實(shí)習(xí)生就直接說,是大氣壓力作用在塑料片上.大氣壓是存在的,但不是僅憑觀察現(xiàn)象就能看出來的,還需要由結(jié)果到結(jié)論的分析論證過程.

3.5 重視探究中的論證

學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是概念轉(zhuǎn)變的過程,在學(xué)習(xí)之前,學(xué)生已根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)形成自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu),能合理地解釋自己的生活經(jīng)驗(yàn),在課堂上,當(dāng)教師演示的現(xiàn)象與學(xué)生的預(yù)測不一致時,學(xué)生的認(rèn)知發(fā)生沖突,根據(jù)喬治·波斯納(George Posner)提出的概念轉(zhuǎn)變理論,學(xué)生的認(rèn)知將發(fā)生改變.但大量教學(xué)實(shí)踐表明,即使學(xué)生的認(rèn)知發(fā)生沖突,學(xué)生的認(rèn)知也未必發(fā)生改變.這就需要教師利用社會建構(gòu)有關(guān)策略,組織學(xué)生在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不同環(huán)節(jié),以個人、小組、全班等不同形式進(jìn)行論證、交流、評價,這樣才能實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變.目前,科學(xué)探究中的論證(Agumentation)已引起我國科學(xué)教育界的關(guān)注,我國學(xué)者已把操作性較強(qiáng)的ADI和PCRR兩種論證模型介紹到我國,這將推進(jìn)科學(xué)論證在我國的研究與應(yīng)用.[14]

本研究利用實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵和科學(xué)哲學(xué)對實(shí)驗(yàn)的理解,分析了演示實(shí)驗(yàn)探究化的充分性,在此基礎(chǔ)上,提出了演示實(shí)驗(yàn)探究化觀點(diǎn),探究化演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)要素和對演示實(shí)驗(yàn)探究化實(shí)踐的思考.演示實(shí)驗(yàn)探究化是拓展演示實(shí)驗(yàn)教育功能的新路徑、規(guī)范演示實(shí)驗(yàn)流程的新思路,它將提高演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果,促進(jìn)探究式教學(xué)的開展,同時對規(guī)范職前教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的培養(yǎng)提供了新的方向.本研究對演示實(shí)驗(yàn)探究化在理論層面進(jìn)行了深入的探討,并在實(shí)踐層面進(jìn)行思考,但仍需在實(shí)踐中具體化、細(xì)化.另外,職前教師、一線教師演示實(shí)驗(yàn)探究化能力的培養(yǎng)、培訓(xùn)還需要在實(shí)踐層面積淀和反思.