我看“科学探究”

孙燕萍　谢　宏

1、2、马鞍山市第二中学，安徽省马鞍山市243000

摘要：本文通过作者对于“科学探究”的认识，提出了在进行物理教学的过程中，如何开展探究式教学，如何选择探究课题。并以具体的案例进行了剖析。

关键词：科学探究；要素；科学素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2009)3(S)-0033-2お

当前，出现在广大中学物理教师口中频率最高的教育类词汇就是“科学探究”了。这反映了我们物理教师对课程标准的育人理念是赞同的，是积极支持教育改革的。但问题的另一方面是，我们在各级各类的教学公开课、研究课和示范课中都能听到“科学探究”，“科学探究”似乎成了物理课改的代名词，大家都乐意频频使用这个词汇。笔者在想，中学物理的每一节课都需要科学探究吗？常见的公开课、示范课都是科学探究课吗？如果不是，则只能说明我们许多教师对“科学探究”的意义还不理解，执行课程标准的育人理念还存在着误区。下面，笔者谈谈对“科学探究”的看法以及在教学中的一些做法，仅供参考。

看法一

科学探究有完整的形式。形式与教学内容的统一，有助于培养学生的科学实验能力、学科兴趣、创新意识以及提升学生的科学素养。

“科学探究”是课程标准中三个具体目标之一，是“过程与方法”的核心内容。它重在培养学生的科学认识方法、思维习惯、思维方式和自主学习的能力。它能优化学生的思维品质，培养学生思维的创造性，提升学生的科学素养。

课程标准指出科学探究有七个要素，分别是：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。笔者将这七要素分为三个层面。层面一由提出问题和猜想与假设两个要素组成，这是科学探究的大门。教师要精选教学内容，引导学生有据怀疑、有据假设和依据设想。大门开了，才能继续做事。比如：关于闭合电路欧姆定律的教学，教师可以依据电源的端电压随外电路电阻变化的现象，启发学生设想引起端电压变化的原因不仅与电源的外电路有关，还可能与内电路的电阻有关。再依据当外电路电阻趋于无限大时，路端电压趋于“不变化”的特点，引导学生思考“不变化”揭示了电源内部的哪种特性，而这种特性有何物理意义呢？……由此帮助学生形成科学的假设和设想。在这个层面，老师的引领、主导起关键作用。

因此，笔者建议按照以下三个标准选择探究课题：（一）突出教学重点，缓解难点。通过探究，使学生加深理解物理知识的重难点，为学好物理夯实基础。（二）可操作性强。课题要有实验背景，而且实验器材应简单、普通和便宜，以便能使更多的学生参与探究活动，为后继的“交流、合作”要素提供平台。（三）开放性广。所谓“开放”是指探究的方式不唯一，让学生多角度、多渠道的研究问题，以便于“评估”和“交流与合作”更好地实施。比如，以下几个探究课题是比较适当的：“物体的加速度与其质量与合外力的关系”、“外力做功对物体动能的影响”、“物体的动能和势能相互转化的关系”、“闭合电路的路端电压和电流的关系”以及“研究产生感应电流的条件”等等。

层面二由制定计划与设计实验、进行实验与收集证据跟分析与论证三个要素组成。与传统的教学实验比较，本层面更加要突出学生学习的主动性，使学生的探究欲望和好奇心能得到充分地满足。

层面三由评估跟交流与合作两个要素组成。主要是对探究目的的可行性和探究过程的可操作性予以分析和评价。笔者认为，对整个探究过程的合理性和正确性的评估只是形式，评估结果的正确与否不重要。我们希望通过层面三的平台，使更多的学生相互帮助、交流、合作、共同完成，以期培养学生的合作意识、交际能力和团队精神。这是课程标准和传统的教学大纲不一样的地方，也是新课程理念的特色所在。

也就是说，科学探究课是有其特定的形式和内涵的。并不是说，用了“科学探究”一词的课就是科学探究课。当然，这个问题还存在着另一方面的理解。现在，笔者请各位同行换一种方式思考科学探究。假如完全按照科学探究的七个要素选择、设计探究课题，那么中学物理可提供选择的素材是很少的，而且教学设计也非常耗时，这就是具备标准形式的科学探究课多出现在重要的公开课和观摩课上，而日常实际教学则廖廖无几的原因所在。因此，笔者承认科学探究七要素是设计、评价探究课的最好依据，但唯科学探究标准形式的探究课，与日常的教学实际脱节，约束了科学探究思想的广泛应用，反过来也限制了课程标准理念的推广，容易演变为新课改的一个美丽、时尚但不适用的名词和概念。

看法二

科学探究的七要素是形式，这种形式承载着一种教学思想，即让学生通过动脑、动手、怀疑问题、分析问题，进而获得知识，并同时获得获取知识的方法和能力，而这种能力恰是良好科学素养的一部分。符合这种思想的课就可以视为探究课。从这个意义上说，科学探究课可以包括七要素，也可以只突出其中的若干要素。课时长度可以是一节课或者更多，也可以短一点，甚至老师的几句话，就能体现科学探究的思想。这样松绑，科学探究的内容选择范围就广泛了，不受七要素标准形式的制约，也不受是否有实验的约束，教师可以简捷、灵活、创造性地使用教材，以突出科学探究的思想才是教学的核心。笔者相信，这也是制定课程标准的教育专家的由衷想法。

下文是笔者在《电场强度》的教学中，努力呈现科学探究思想的做法。

……

师：同学们，我们在政治课中已经知道物质的定义，即“独立于意识之外的，能够被人的感觉所感知的，不为人的意志所转移的客观实在”。我们也知道电场的许多性质符合上述物质的定义（举生活中常见的例子简单证明之），所以电场是一种物质。电场的物质性最明显的特征是对放入其间的电荷有力的作用。

演示：用丝绸摩擦过的玻璃棒做为场源电荷，让带电的通草小球靠近玻璃棒，学生可明显观察到通草球会受到电场力的作用。

师：为了表示电场对电荷的力的作用性质，物理学中引入电场强度（E）这个物理量。由电场的物质性可以推断，电场中某点的电场强度具有客观实在性即唯一性，与外界的影响无关，这是我们定义电场强度的最好依据。既然电场的物质性表现在电场对放入其间的电荷有力的作用，我们设想用试探电荷在电场中某点所受的电场力来表示电场在该点的电场强度，即E=F（板书）。

进一步质疑，这种设想符合电场强度的物质性吗？

让学生思考。

师：假设设想合理，那么带电量不同的试探电荷在电场中同一点因其受的电场力不同（由演示观察可得）而电场强度不同，由此推得电场强度不仅与电场有关，还与外界的试探电荷有关。这和用电场强度来描述电场的物质性以及电场中某点的电场强度的唯一性是相悖的。所以，上述用电场力来定义电场强度的设想（E=F）是不合理的。

再进一步，请同学们分析上述设想不合理的原因。

师：显而易见，不合理的原因是电场力F中有试探电荷电量的影响。不同试探电荷的电量q不同，在电场中同一点的电场力F亦不同，如果认为E=F，则电场强度的物质性肯定会受到破坏。

师启发：怎样才能消除试探电荷电量q的影响呢？我们寻找的定义电场强度的方法既要突出电场对放入其间试探电荷力的作用性质，同时又不能受试探电荷电量的影响。同学们可以回想初中所学习的对密度和电阻的定义方法——比值法……，从而顺利导出用比值法定义电场强度，即E=F/q。

笔者认为，此案例用了假设、分析论证和逻辑推理的思维方法，重在培养学生的抽象思维能力，是符合课程标准中所提倡的科学探究的教学思想的。

总之，科学探究的七个要素是评价、设计优质探究课的重要依据。我们教师应把科学探究的思想融于日常的教学过程中，灵活、简捷、创造性地使用教材，为切实提升学生的科学素养做出有意义的贡献。

(栏目编辑邓 磊)