用科学方法构建探究教学模式

罗秀艳 尹金枝 武文双 刘立伟

摘要：新一轮课程改革强调学生的全面发展，要求以学生的认知发展规律来组织教学。物理教学需要更加灵活和科学的教学方式，如何进行探究教学就成为亟需解决的问题。通过对科学活动与教育中探究活动的比较，尝试以科学方法理论来构建物理探究模式。

关键词：教学模式；科学方法；探究

一、科学中的探究与教学中的探究

（一）科学中的探究

一位地质学家在华盛顿州海岸发现一片死了多年仍直立在地上的西洋杉树林，同时在其它州的也发现了类似的死树林。他对这种现象提出疑问：是什么导致了大面积树林死亡呢？

他用14C放射性探测法测量发现它们是死于300年前。由于没有发现火山沉积物和发生过虫害的迹象，科学家开始考虑可能是海水的原因。他想到了可能是地震引起的海啸淹死了树木。调查中沉积物里的沙子和化石以及研究潮汐的同行的记录证明了地质学家的解释。他进一步研究发现，过去千余年间，在太平洋西北海岸产生巨大海啸的地震多次发生。这位地质学家的调查使政府把对新建筑物抗震力的设计要求提高了50%。

（二）教學中的探究

格瑞在五年级任教。秋天，几个学生很兴奋的把她拉到窗边，问她为什么并排长着的三棵树，一棵叶子掉光了；中间那棵叶子发黄且参差不齐；第三棵树叶茂密苍翠呢？

她请同学们提出各自的解释：与光照有关；太多水的缘故；地下有有毒的物质；三棵树年龄不同；有害虫。格瑞请把同学们按照自认为正确的解释分成小组，例如“水组”，“季节组”，“害虫组”等，并要求每一组制定计划并开展调查。

在接下来的三周，各小组开始调查。首先他们找到了购买树苗的原始单据，发现三棵树苗的树龄相差无几。“害虫组”没有找到可以证明这些树可能遭受虫害的证据。“水组”观察发现：没有叶子的那棵树几乎一直淹在水里；中间那棵有时被淹；那棵长满绿叶的树周围地面潮湿，但从来没被淹。格瑞给了大家本小册子《栽培健康植物》。学生读后明白了当植物的根部被水包围时，无法从周围的空间吸取空气。

“水组”继续工作，发现树基一端较低导致了树根被淹。最终学校管理员采取了改进措施。

（三）二者的比较

科学中的探究和教育中的探究都经历了同样的过程：起因于观察，产生疑问；运用知识形成解释，并提出新的问题；利用他人的成果支持自己的解释；发表自己的调查结果，最后是结果产生的影响。它们同样是复杂的学习活动，需要明确假设、运用批判性思维和逻辑思维、考虑各种可能的解释。由此我们可以认为探究教学是一种模拟科学活动过程的教学。

二、理论基础

（一）教学模式

教学模式是依据教育思想和教学规律而形成的在教学过程中比较稳固的教学程序及其方法的策略体系。教学模式通常包含以下五个因素：理论基础；教学目标；操作程序；实现条件（手段和策略）；评价。由于我们认为探究教学是一种模拟科学活动过程的教学，可以考虑用科学方法论来构建探究教学模式。

（二）方法论

方法论是关于认识世界和改造世界的方法的理论，研究某一具体学科，涉及某一具体领域的方法理论是具体科学方法论。这些方法可以归纳为两类，即假说的方法和模型的方法。

假说方法：许多事物、现象、规律和原因无法直接获得，人们根据已知的科学规律和科学事实提出一种推测性、尝试性的说明。这种说明就是假说，假说只有被事实检验后才能成为理论。用假说方法的过程：问题—提出假说—检验假说—形成该问题的科学理论。

模型方法：许多事物不便于直接研究或无法直接研究，人们根据事物之间的相似性进行理想化处理，找到可以方便研究或近似研究的替代物，然后根据替代物的研究情况，得到对事物原型的认识。模型方法表示为：原型事物—建立模型—运用模型—检验模型—形成对事物的认识。

三、案例

将牛顿的假说—演绎方法运用到教学中，就形成了假说—演绎的探究模式：

问题—收集事实—形成假说—推论—检验推论—结论

提出要研究的课题；通过实验、观察收集有关实例；归纳形成假说；从假说出发，得到推论或预测；实验进行检验。

应用案例：探究“压力的作用效果”

提出问题：压力产生的效果与那些因素有关？

让学生利用铅笔、橡皮泥等器材做实验，回忆日常提重物、背书包等现象。对上述现象进行分析、归纳，形成假说：压力越大，受力面积越小，压力的效果越大。

由上述假说，推断出可能有如下的现象发生：将木桌倒过来面朝下放在沙子上，木桌下陷的深度将变小。装订本子时，锥子要用较大的力才能扎透厚纸。盖高楼时，必须要有宽大的地基，否则将会楼梯下陷。

利用实验室的器材进行模拟实验，检验上述推论的正确性：在小木板上钉四个长钉当作腿充当木桌，进行模拟实验。用图钉代替锥子实验。用砖头当做高楼、木板当做地基、沙子当做地面进行模拟实验……

通过实验，发现实验现象与推论预测的现象完全一致，证明了假说的正确性。最终得出结论：压力产生的效果与压力、受力面积有关。压力越大、受力面积越小，压力的效果越明显。

通过对科学方法论构建的探究教学模式还需要实践的检验。同时我们还应该注意教学模式的局限性，就像物理规律是在一定的条件下得出的规律，其必有一定的局限性。而教学模式不能孤立、僵硬的使用，要针对使用条件，根据不同的教学内容与教育对象，对各种教学模式进行有针对性的组合。

参考文献：

[1]罗星凯，张琴美等译.科学探究与国家科学教育标准—教育学的指南[M].北京：科学普及出版社，2004.

（作者单位：河北联合大学迁安学院）