中学物理探究活动设计应注意的几个问题

易其顺

新一轮的中学物理课程标准提倡探究性学习，探究性学习的关键是探究活动的设计。好的探究活动能使学生体验到发现知识的过程，使学生真正理解知识、理解科学的本质。然而，目前很多所谓的探究教学活动形式上是探究，实质上是验证性的实验教学。在这样的“探究教学”中，学生根本没有能够真正经历发现知识的过程。而在中学的物理学习中，如果缺乏让学生真正体验知识发现的过程，也就不可能对科学本质有正确的理解。因此，我们认为，在中学阶段要选择适当的内容，设计成真正体现科学本质的探究活动是非常必要的。那么，怎样才能设计出体现科学本质的探究活动呢?我们认为在探究活动的设计时应该注意以下几个问题。

一、探究活动的主题要精心选择

1活动主题要有知识性和教育性

就中学物理来说，不是所有的内容都适合探究，也没有必要对所有的内容都进行探究。但是，如果学生在中学物理的学习中缺乏足够的探究体验，科学知识在他们的头脑中很可能只是作为一个外来物存在，而没有真正融入心灵，而且即使他们有幸地获得了科学知识，但在获得知识过程中的缺失很可能会使他们对科学的本质，对科学的发生、发展产生错误的印象……因此在中学物理教学中要选择合适的内容以深度探究的形式进行教学。哪些内容适合进行深度的探究活动呢?我们认为，作为探究活动的内容应该具有知识性和教育性。所谓知识性是指以具体的学科知识为载体，有相对明确的结论或合理的解释。所谓教育性是指活动应有助于形成良好的价值观，促进学生对科学和科学探究本质的理解。那么哪些内容满足这样的条件呢?一般说来，那些对学生来说具有一定的经验，但这些经验与科学概念相违背，容易形成前概念的知识比较适合。比如浮力大小、物体沉浮条件和密度等，因为这样的内容可以使学生开始于原来的经验，但又必须突破原来经验才能有所发现。经常开展这样高智力投入、体现科学本质的活动能使教学深入学生的心灵，有利于学生对知识的理解，更重要的是这样的活动更能够促进学生对科学本质的理解。

2探究活动主题的来源要多样化

选题的标准明确之后，主题的来源同样是个棘手的问题。一般情况下，探究主题的来源有三个方面：第一是从教材中寻找主题。教材作为中学物理知识的主要载体，从教材中选择合适的内容进行探究活动的设计是教师最常用的渠道。比如刚才介绍的几个主题都是从教材中提炼出来的。第二是从生活中寻找主题。新的物理课程标准的一个理念是：从生活走向物理，从物理走向社会。如果从生活中寻找与物理知识密切相关的主题，设计成探究活动可以很好地体现这一理念。比如热水瓶保温性能探究，常见工具、玩具的物理原理探究等都可以设计成比较好的探究活动。第三是从课堂的生成中寻找主题。所谓课堂的生成是指在教学活动中，师生、生生之间的互动中所产生的问题。课堂中生成的问题有时是出乎预料的，但它是学生真实的想法、一种认知上的矛盾。因此针对这些问题同样可以设计出探究味十足的活动。

二、探究活动的设计要适合学生的知识水平

建构主义认为，学习活动不是由教师向学生传送知识，而是学生根据外在的信息，通过自己的背景知识来建构自己知识的过程。学生并非空着头脑进入教室，在日常学习生活中，他们已经形成广泛而丰富的经验和理解。这些经验和理解是学习的基础。建构主义者断言，离开学习者的背景知识和经验来谈“建构”是毫无意义的。奥苏伯尔也说过：科学学习中最重要的是学生知道了什么。由此可见，学生原有知识对于学习是至关重要的。因此，探究活动的设计应适合学生的知识水平。那么如何才能做到这一点呢?首先，在设计活动之前要调查学生对这一知识都有哪些想法和经验。其次，根据学生的想法和经验设计活动。让学生按自己的想法、经验去完成某个任务。比如“密度”的探究活动设计中，由于学生关于密度有很多想法，其中最普遍的就是把物体的“轻重”理解为密度。比如学生常常认为“铁比木重”。这就是他们关于密度的原有观念，也就是学生现有的知识水平。因此，密度的探究活动就可以让学生对物品进行归类(五个物品标上号码，1、3、5是铁，2、4是铝，1的重量刚好等于2的重量，这5个物品都已经涂上黑色，它们的体积关系为：2V₂2V₃＝V₄V₅，V₁最小)。这样学生利用已有经验和知识能够解决一些问题——对于相同体积的物品归类时，比较重量是否相等；但对不同体积的物品归类时，则碰到困难。从而意识到仅仅从重量来考虑还不行，必须寻找另一种方法——那就是同时考虑物体的体积和质量，这样密度概念的引入就水到渠成了。

三、探究活动的设计要体现探究的核心

到底探究教学的核心是什么?要回答这个问题，我们先来看看科学家进行科学研究的过程。科学研究的根本任务是揭示自然现象的本质和规律，但客观事物的本质有一个暴露的过程，人们对它的认识也有一个发展的过程。当客观事物的本质尚未充分暴露，人们掌握科学资料不够完备时，只有借助于假说的形式，提出猜测性的假定，才能进一步探索客观事物的本质和内在的规律。这是科学发展的必由之路。自然科学就是沿着假说——理论——新假说——新理论这样的途径，不断地向前发展的。一部科学发展的历史，可以说是一部假说和理论不断更迭的历史。恩格斯也说过：只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。从这里可以知道假说在科学发展过程中处于核心的地位，那么在探究活动的各个环节中的猜想假设也就是科学探究的核心。因此在科学探究活动中就要体现猜想这一环节。然而目前很多所谓的科学探究活动却忽略了这一环节。

很多所谓的探究课往往出现探究到一半学生不知道如何继续的尴尬现象。其中主要原因就是不善于激发学生的猜想。怎样激发学生猜想呢?下面以物体沉浮条件的探究活动为例来说明。由于学生从小观察到很多沉浮的现象，对于沉浮有了自己的理解，比如有的认为沉浮与物体的轻重有关、与物体的形状有关、与物体密度有关等等，因此沉浮条件规律的探究活动就应该从学生的这些经验开始，让学生的经验面临挑战和冲突。当学生运用自己的经验来判断又通过实验验证后，经验与现实发生激烈的冲突，一个有意义的问题“物体的沉浮到底跟什么因素有关”就会自然而然地提出来。由于学生思维水平较低，很难想到拿物体的重力和浮力的比较来决定它的沉浮。这时，学生的自主探究碰到巨大的困难，活动难以继续。就在学生不知所措时，教师一手拿着挂有小石块的细线放入水中，问小石块受什么力?如果放手小石块会怎样?为什么?这样学生就很容易提出“物体的沉浮可能与物体的重力和浮力的大小比较有关”这一猜想。

四、探究活动要有足够的时间

众所周知，知识技能、过程方法、情感态度价值观已经被列为中学物理教学目标的三个指标。因此，在一节课中这三个指标的落实情况自然成为评价中学物理课堂教学质量的量度。然而，如果我们只将评价的眼光紧盯着一节课里面三个纬度的得与失，就会失去对于学生来说更精彩的东西。实际上，对于真正的高强度的探究活动来说，从问题的提出到猜想，再到设计实验进行验证，最后得出结论，学生都积极主动地参与。在这种深度的探究活动中，如果一味地追求时间性反而会丢掉学生发现知识的真实体验过程，而这一过程是理解知识所必须的，同时也是最能体现科学本质的环节。比如在浮力大小的探究活动中，由于学生对浮力的大小已有各种各样的观念。比如学生会认为：浮力的大小与物体的重量有关、与物体的密度有关、与物体的形状有关、与物体空心实心有关。因此浮力的探究活动就应让学生的这些观念转变为科学观念。然而，要让学生从心灵深处放弃自己原有的观念接受科学观念并不是轻而易举的事，必须经历观念冲突，以及为寻找解决冲突的办法而做的猜想假设，还有为检验猜想所做的证伪和证实的过程。这就是活生生的科学探究的过程。如果因为时间问题而省去了这样的过程，那么发现阿基米德定律就纯粹是实验技能的训练。这比传统的验证性的实验又好在哪里?而且，如果在中学阶段缺乏这样的过程，又怎么能让学生对科学本质有真正的理解。相反，如果在一个学期内，选择合适的内容，开展一到两次这样高强度的探究活动，表面上看比原计划多花了时间，但是学生通过这样的活动真正体验到发现知识的过程，体会到发现知识的乐趣，有助于学生对科学本质的理解。因此，对于高强度的探究活动，要给予足够的时间。

探究活动设计直接影响到探究教学的效果，一个好的探究活动能够让学生在获取知识和技能的同时经历科学发现的过程。因此，在进行探究活动设计时首先，必须选择好的主题。其次，要使活动设计适合学生的现有水平。再次，要使设计体现科学探究的核心。最后，要给予探究活动更灵活的时间和空间。只有这样才能设计出能体现科学本质的具有一定深度的科学探究活动。