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1、科学探究物理教学的灵魂 【摘要】 随着现代教学改革的深化，科学探究已成为物理课堂教学的核心和灵魂。本文将从科学探究在物理课堂教学中的可行性和必然性进行分析，阐述科学探究在物理课堂教学中的应用和产生的效果,并就科学探究在物理课堂教学中的局限性而引发思考，以大胆创新探索把科学探究溶于网络教学之中。 【关键词】 科学探究 必然性 实效性 有效性 开放性 兴趣 发展性 思辩性 网络教学 虚拟物理实验室 【正文】 义务教育课程标准实验教科书物理是以探究活动为灵魂和核心的。新课程强调以物理知识、科技技能为核心，让学生经历物理探究的过程，学习物理探究的方法，培养学生物理探究精神，实践能力，创新意识；改革以课
2、本为主，实验为辅的传统教学模式，提倡多样化的教学方式，鼓励将现代信息技术，多媒体技术应用于物理教学。因此，科学探究也就成了新课程标准下物理课堂教学的主旋律了。 一、科学探究的可行性和必然性。 美国学者彼得森指出科学探究“它是一种系统的调查研究活动，其目的在于发现并描述物体和事物之间的关系。其特点是采用有秩序的和可重复的过程；简化调查研究对象的规模和形式；运用逻辑框架作解释和预测。探究的操作活动包括观察、提问、比较、推理、概括、表达、运用及其它活动。”科学探究的操作者不同，科学探究就有所不同。例如科学家探究是运用科学的方法，通过探索的途径去发现人们尚未认识的科学事物及其规律的过程，他们的目的是为
3、了发明新的事物或现象，推动科学的发展；而对于初中生而言就是将学生探索知识的过程变成模拟科学家搞科研的过程，是为了通过探究获取证据来证明，从而养成探究的习惯和掌握探究的方法。虽然两者不同，但科学家和学生在探究的本质上是相同的：即解决问题的一种思维方式。都要经历几个基本的环节：提出问题猜想或假设制定计划与收集数据分析与论证评估交流与合作。由此可见，科学探究作为一种课程目标，实质是一种思维方式和思维习惯、学习方式和一种能力系列。 科学探究在教学中实质上是一种模拟性的科学研究活动。具体说来它包括两个相互联系的方面：一是有一个以“学”为中心的探究学习环境；二是给学生提供必要的帮助和指导，使学生在探究中能
4、明确方向。 安德森在他主编的教学和教育百科全书中，对探究教学的几个方面作了高度的概括：探究教学的本质特征是指不直接把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉学生，取而代之，教师创造一种智力和社会交往环境，让学生通过探究发现有利于开展这种探究的学科内容要素和认知策略。 目前倡导、开展的创新教育，理论上轰轰烈烈，其重要意义已取得教育界内外人士的共识。问题在于如何落实到教学过程中呢？此次初中物理课程教改的基本理念之一是改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神，实践能力以及创新精神。物理教学实验是实现此理念的重要途径之一。我国现行的初中二年级物理课本根据
5、教学大纲的要求，仅安排了10个学生实验，而由义务教育物理课程标准实验教科书编写组编著，人民教育出版社出版的物理仅8年级教科书就设计了实验探究20项、实践活动24项。由此可看出新课程对探究性实验给予了足够的重视和空间。 二、科学探究的实用性和有效性。 德国教育学家第斯多惠指出：“一个坏的教师奉送真理，一个好的教师教人发现真理。” “一个真正的教师指点他的学生的，不是已投入了千百年劳动的现成大厦，而是促使他们去做砌砖的工作，同他们一起建造大厦，教他建筑。”我们让学生自己去尝试学习，能有效地挖掘学生创新的潜在意识、创新的欲望和激情，能促使每一个学生个性健全发展。学生在尝试学习中，自主学习能力、大胆的
6、猜测能力、勇于实验和实践的能力、逻辑思维能力、口头表达能力及团结协作精神等都能得到提高。学生的大胆“质疑辨析探究归纳”是教师把物理的教学过程设计成让学生再发现、再创造的过程。 （一）科学探究充分体现了教师的主导作用和学生的主体作用。 科学探究模式是在学生积极参与科学探索过程中，教师试图模拟科学家解决问题的过程，使学生体会科学家如何面对疑难情境，学会收集和加工需要的新资料，最终达到问题解决的探究过程，从而获得在真实生活情境中发现问题、解决问题的能力，它充分体现了素质教育课堂教学的基本特征；探究性教学强调在自学探究的基础上进行小组或班级的合作学习探究，把教学过程处理成师生间、学生间信息传递的互动过
7、程，进行多角度、多层面的交流，使每个学生都能发挥各自的优势，获得表现的机会，从而激起学习探究的兴趣；探究性教学尊重学生的主体地位和主体人格，教师的教完全是为了学生的学，师生之间民主平等，学生得以在和谐的教学氛围中获得良好的发展。此外，探究性教学对不同层次的学生提出不同的教学要求和不同的学习任务，教学要求有针对性，更为提高教学效益创造了条件。 因此，教师的主导完全是为了更好地发挥学生的主体作用，并通过学生主体的充分参与、主动探究和主体的发展反映出来。 （二）科学探究真正实现了课堂教学的开放性。 科学探究学习把学生置于一种动态、开放、主动、多元的学习环境中。这种学习环境是开放的，课上与课下结合，校
8、内与校外结合，小组内与小组外互补。学生的思维过程，是建立在自己对问题的感性认识和初步的理性思维基础上的，同时在交流过程中，又接触到其他小组对问题的感性认识和理解。 例如：在学生学习完力和机械一章后，教师提出如下问题让学生解决：在某建筑工地上，一辆卡车陷到了泥里，将如何才能把卡车从泥里拖上来？首先让学生分组讨论，然后进行交流，最后归纳得出6种方法：直接把卡车从泥地里拖出来；增大车轮与地面之间的摩擦；减少卡车对地面的压强；利用杠杆把卡车从泥地里撬出来；利用滑轮组把卡车从泥地里拉出来；请一辆吊车把卡车从泥地里吊上来。通过科学探究，训练了学生应用已有物理知识解决物理问题，将物理知识应用于生产、生活实际
9、，增强了教学的开放性，不仅改变了学生学习的时间和空间，更重要的是它给学生提供了更多获取知识的方式和渠道，培养了学生良好的思维习惯和终身探索的乐趣。 （三）科学探究有助于激发学生的学习兴趣和投身科学的情感。 在科学探究性随堂实验教学中，教师创设条件，让学生从“做”中“学”，同时教给学生有效的学习策略，使知识网络化，既可以使那些在教学中出现的问题迎刃而解，又有利于发挥学生的主动性，通过让学生自己动手来学习知识，提高了他们的积极性，克服了课堂教学“满堂灌”的现象。探究性随堂实验教学还增加了学生动手、探究的机会，采取边教边实践的方式进行，以利于学生仔细观察，提高观察、实验和探究能力，以及用所学的物理知
10、识分析、解决问题的能力。促进学生动手（自己动手做）、动脑（通过自己观察、思考、分析、得出结论）、动口（将自己的认识用口头表达出来）学习物理。这样做体现以人为本，以学生为主体，与实践相结合的新的教学理念，体现物理课的特色，使物理课显得生动活泼，提高学生学习物理的兴趣和积极性。随堂探究性实验不同于演示实验或分组实验，它可以只是一个猜想，一个动作或只是探究步骤的一部分。比如探究“摩擦生热”的随堂实验，只需一个猜想、加一个搓手的动作，就使学生感受到成功探索带来的喜悦；再如探究“固体传声”的随堂实验，也只需一个小小的动作就行了。 学生自主科学探究，通过学生模拟科学家的探究过程，以自身的亲身体验感受科学探
11、索之旅，从而培养学生科学探索的情感和素养。 例如：义务教育物理课程标准实验教科书编写组编著的物理（9年级），人民教育出版社出版，2001年12月第1版的第十二章第三节科学探究：摩擦力中探究摩擦力的大小跟哪些因素有关部分。其教学目标是：1) 知道滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关；2) 培养学生实验探究的能力和做对比实验的能力及归纳概括能力;c) 培养学生科学的态度、树立严谨的学风，既用联系的观点看问题，还要具体问题具体分析。 具体做法：1、针对课题让学生提出一些问题：如什么是滑动摩擦力？滑动摩擦力产生的条件是什么？滑动摩擦力跟哪些因素有关？实验时如何确定滑动摩擦力的大小？等等。2、学生探究：学生自
12、己设计实验方案，教师为其提供实验器材和场所。3、“探究”后汇报：学生将小组探究的结果和新的“发现”进行小组交流。4、课题总结：学生通过探究发现滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关，也与接触面之间的压力有关。此外，本次“探究”中有些学生提出了新问题：滑动摩擦力与接触面的大小有关吗？这时，就鼓励学生以此为课题继续探究：在原有器材的基础上把正方形木块换成长方形木块，重做上述实验，学生通过实验得出滑动摩擦力大小与接触面积无关。 三、科学探究的发展性和思辩性。 科学探究伴随着新的课程改革而进入课堂，由于传统教学的影响和制约，于是在实施过程中还存在很大的局限性。这就要求我们广大教育工作者本着继承和发挥的辩证唯
13、物观，正确处理好传统的“接受性学习”与现行的“研究性学习”、“演示实验”与“科学探究”的关系，因“地”、因“材”制宜地开展科学探究活动。 （一）开放物理实验室，为学生科学探究创造条件。许多物理教师已有切身感受：实施新的课程标准，开展科学探究学习，受到时间和空间的多重制约为了让学生亲自探究，往往因控制不好时间而影响教学进度，这正是使得科学探究流于形式的无奈原因。要解决这一茅盾，就只有另辟溪径开放学校物理实验室，让学生利用课余时间开展科学探究活动。 （二）利用网络虚拟仿真物理实验室，实现科学探究的延伸。 随着现代教育信息化的普及，网络教学已成为现代教育的象征，这也为开展科学探究活动提供了机会，如“天空教室”、“仿真物理实验室”等软件功能强大，为我们开展科学探究等研究性学习活动提供了条件，从而使科学探究从课堂延伸到了课外，从学校延伸到了校外，从传统型的实验室探究拓展到了现代的网络式探究，从“人人”的互动模式拓展到了“人机人”的互动 从探究过程中学会学习，学会思考，学会合作，学会探究，这正是现代教育的目标。素质教育是一项系统工程，应当全方位地推进，才能奏效。转变教育思想，更新教育观念，推动教学改革，努力学习和研究探究性教学，使科学探究在物理课堂教学中“灵光”闪烁。