重视物理科学探究过程培养学生科学素养与科学方法

付理才

《基础教育课程改革纲要》明确指出：“改变课程实施过于强调接受学习，死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与，乐于探究，勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”要真正落实这些要求，必须深入开展课堂教学改革，开展以探究为核心的教学，使高中物理教学充分体现科学探究的思想。

一、科学探究的理解及其建构主义理论基础

建构主义的学习与教学理论的基本观点认为：知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定情景即文化背景下，借助他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得。建构主义强调学习的主动性、社会性和情境性，他们提出：

1.一方面要提供建构理解所需的基础，另一方面要给学生广阔的建构空间，让他们针对具体情境采用适当策略，寻求适合于高级学习的教学途径。

2.在问题解决中学习。应该让学生就学科内容提出问题，具有对知识的好奇，想知道“事情为什么是这样的”，然后探索，寻找答案，解决自己认识上的冲突，通过这种活动使学生加深对知识的理解。

3.情景性学习。学习应着眼于解决生活中的实际问题，在具体情境中进行，学习效果应在情景中评估。

4.合作学习与交互式教学。

二、科学探究的意义与功能

1.科学探究与物理知识的建构是统一的过程。

用科学探究的思想指导物理教学不是忽视物理知识的学习，而是注重学生对物理知识的自主建构过程，科学探究与知识的建构是在同一过程中发生的。国内外物理教育的大量研究结果表明，学生学习科学知识的过程是在原有认识的基础上自主建构知识的过程，学生的原有认识和在探究过程中产生的认知冲突在物理知识的建构过程中有十分重要的作用。

2.科学探究是物理学的基本思想和基本方法。

高中物理课堂教学中的科学探究是要通过高中物理教材中发现问题的过程分析，指导学生主动思考发现与物理学有关的问题，并学习从物理学角度较明确地表述这些问题，进而设计方案研究这些问题。从物理学的发展历程看，伽利略开创了实验探究的先河，他对力和运动关系的实验探究和科学推理堪称科学探究的典范。牛顿经过对天体运动的长期思考和理论探究，最终发现了万有引力定律，将地面上物体的运动规律与天体的运动规律统一起来，是科学探究里程中的一座不朽丰碑。电磁感应现象是法拉第从十几年的大量实验中探究出的19世纪最伟大的发现，也是整个科学史上最伟大的发现之一。麦克斯韦方程组则是理论思维的结晶。物理学革命的标志——量子论和相对论的创立，都是科学探究的辉煌成就。因此，科学探究是物理学的基本思想和基本研究方法。

3.科学探究能激发学生学习物理的内在动机，使学生有效地学习物理。

在探究过程中，学生要明确研究的问题，自己收集和分析信息，做出假设或预测；要在老师的指导下，在共同讨论证据、比较结论及把自己的结论和科学知识进行比较和建立联系的过程中，获得新的观点和新的思维方式，主动地构建、修正或放弃自己原有的认识和解释，从而扩展对科学的理解和认识。这个过程涉及深层次思维过程结构的重组和元认知意义上的建构，可以提高学生质疑、推理和批判性思考的能力，增强他们对自己学习的控制和责任感，从而更有效地学习物理。

三、从科学探究过程中培养学生科学素养与科学方法的途径

1.创设科学探究问题情境。

教师通过挖掘教材，以问题为契机，精心设计，释疑解惑，帮助学生实现探究知识目标。教师可以对一些探究的物理问题创设一些情境，或者创设一些任务，让学生在完成任务的过程中运用科学思维，自己提炼出应探究的科学问题。例如，学生在学习电磁感应的知识后，对电磁感应中电能的来源产生疑惑。我就在《电磁感应中的能量转化》一节的教学中设计了这样一些问题：为什么线框在非匀强磁场中的摆动会很快减弱？能量又是如何转化的呢？通过这些问题的层层设问和探究，不断激发学生的思维火花，突出学生主体地位和教师主导地位。在探究式教学中教师要善于把教材中既定的物理观点转化为问题，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生真正成为意义的主动建构者。

2.激发学生学习物理的内在动机，充分发挥学习的潜能。

在探究过程中，学生要明确研究的问题，自己收集和分析信息，做出假设或预测；要在老师的指导下，在共同讨论证据，主动构建知识。这个过程涉及深层次思维过程结构的重组和元认知意义上的建构，可以提高学生质疑、推理和批判性思考的能力。

3.让学生学会疑问。

如何确保高中物理探究性教学朝着既定目标进行？尽管教师精心设计的研究路径具有一定的导向作用，但由于探究性问题具有较大的思维空间和发散性，教师应根据学生探究活动的实际情况，运用认知策略，通过灵活而恰当的提示引导学生进行疑问式的反思，使探究性教学既是一个目标导向的过程，又是一个自我调节与反思总结的过程。

总之，物理科学作为一种完备的知识体系，其本身就是科学探究活动的结果。在物理课堂中培养学生的科学精神就是把科学探究引入课堂，在教师的指导和启发下，通过学生自主、独立地探索活动，有效感知和理解物理规律，获得情感体验，掌握解决问题的方法。学生在完成探究的过程中，要经历发现和提出问题、对问题进行猜想与假设、制订计划，设计实验、进行实验，搜集证据、分析证据，得出结论、反思结果等一系列的活动，从中获得失败与痛苦、成功与喜悦的独特感悟与体验，感受探索的魅力，促进对物理知识的理解与掌握。从探究过程中学会学习，学会思考，学会合作，学会探究，从而培养学生的科学素养与科学方法，这正是现代教育的目标。