从深度探究走向深度理解

陈荣高

摘    要：通过教学让学生对所学知识达到深度理解是每位教师的追求。指出了初中物理课堂实施探究活动普遍存在的问题，倡议教师要引导学生进行深度探究。以“欧姆定律”的探究教学为例，用猜想前置、边探边究、自我探究等方法和策略来促进深度探究的开展，让深度学习落到实处。课堂之外，用问题来牵动学生反思，完善探究，让学生走向深度理解。

关键词：探究活动；深度探究；反思；深度理解

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2023）5-0005-5

学生能够对知识深度理解，是许多教师梦寐以求的事。笔者认为，深度探究就是一条走向深度理解的康庄大道。《义务教育物理课程标准（2022年版）》已经制定，再次强调了科学探究的重要地位，对教师提出了“注重科学探究，突出问题导向，强调真实问题情境，引导学生不断探索，提高分析问题、解决问题的实践本领和科学思维能力，发展核心素养”［１］的具体要求。尽管如此，目前初中物理课堂在实施探究活动时还是存在诸多不容忽视的问题。

1    初中物理课堂实施探究活动普遍存在的问题

1.1    探究活动边缘化——无探究

一些物理教师平时不注意研究课标，不愿意学习教育教学新理念，教学思想和观念陈旧，固守过时的教学方法，常常把复杂、灵动的教学活动局限于简单、固定的认识活动中，在教学活动中注重的是学生对物理知识的机械记忆、解题等，轻视学生情感体验，忽视科学素养培养，漠视创新思维形成。有的物理教师则认为，学生学习方式的转变是“鸡肋”，是可有可无的，踏踏实实地搞应试教学才是正道。探究教学是一种慢教学，有时还不能在有限的课堂教学时间内完成教学目标，若探究活动充分开展，教学进度可能会相对滞后，习题教学、课堂练习就会弱化。为了保障知识点讲授、习题训练，有的教师就干脆取消了探究学习活动。

1.2    探究活动形式化——假探究

某些物理课堂中，在短短的一个课时内，学生在老师的带动下，完成了探究学习的每个环节，做足了探究的“样子”，但细看还是存在大问题。比如，在实验环节，学生的动手能力还不强，实验仪器操作、数据读取等方面进展缓慢，就有教师让学生停止实验，然后亲自做实验，经过一番行云流水的操作，顺利采集了数据。探究的主体由学生变成了教师，学生由亲历者变成了观赏者，学习形式由“做中学”变成了“看中学”，这样的做法对学生的学习是毫无益处的，当然就不会取得良好的学习效果。再比如，有的教师采用小组合作学习的形式，但每个小组人数较多，在探究活动中就存在着少数人是参与者，真正地参与了学习活动，而多数人则是旁观者，走马观花，一无所获。

1.3    探究活动表层化——浅探究

新课程改革对物理教师提出了更严格的要求。课前，教师要巧妙地设计探究活动内容；课中，教师要布置一定的具有挑战性、趣味性的学习任务；课后，教师最好还能提出引起学生反思的有价值的问题，让学生带着问题走出教室，让探究活动延续到课外，让深度探究成为学生的学习习惯。初中学生在进行探究活动时，往往只注意到表象，不去认真思考、分析、深究。有些教师不注意引导学生进行科学探究，不去培养学生良好的探究习惯，课上就出现了只探不究的尴尬局面。有些教师则在引导学生探究时，没有触及规律的内部和本质，没有挖掘物理知识背后的思维價值，探究活动的内容及学生思维就浮于表面，像浮光掠影，无法深入。

2    深度探究，让深度学习真正发生

在平时的教学活动中，教师要杜绝无探究、假探究，也要注意避免浅探究，探究活动一定要充分发挥学生的能动性、想象力，做到深度探究。深度探究作为一种教学方式，无论是教学过程，还是教学目标，更多突出的是学生的学，以学生的自主探索、合作学习为主要特征。学习过程中，学生在原有的认知基础上，其元认知、动机、行为都能得到积极有效的参与。19世纪中叶，德国著名教育家第斯多惠就曾提出：“科学知识是不应该传授给学生的，而应当引导学生去发现它们，独立地掌握它们，一个坏的教师奉送真理，一个好的教师则教人发现真理”［４］。

2.1    拓展时空，猜想前置

“欧姆定律”的教学采用传统的讲授式教学方法，一个课时就可以完成。采用深度探究，一个课时是来不及完成的，必须向课堂外拓展时间和空间。要把“电路中的电流与哪些因素有关”这个猜想环节置于上课之前，让学生先去猜想，并且要设计方案（实例、实验）来证明猜想的合理性。学生是乐意猜想和求证的，他们设计了众多的行之有效的方案，表1节选了8个较为优秀的设计方案。

常规课堂上的猜想是一种短、平、快的猜想，这样的猜想急促而短暂，流于形式，根本无法唤起学生的深度思考。把猜想置于课前，在更为宽松的环境里，学生更愿意冥思苦想，更有利于发挥他们的聪明才智。学生可以独立思考，也可以组队合作，可以通过多种途径去获得帮助，通过举证实例或设计方案，以物说理，从而提出明确、精准、有效的猜想。

2.2    质疑改进，边探边究

通过猜想，最终确定一段电路中的电流应该是与这段电路两端的电压和这段电路的电阻有关，涉及到三个物理量的关系，必然要采用控制变量的研究方法。先控制电阻不变，研究电流与电压的关系；再控制电压不变，研究电流与电阻的关系。先选择第一个问题入手，控制电阻不变，改变电压，研究电流与电压的关系。一段电路可以是一个用电器，比如小灯泡、电阻器。先展示图1电路，改变电池组电池的节数来改变小灯泡两端的电压，只要电池节数达到三节，就可以采集三组数据。结果马上被有经验的学生否定，毫不犹豫地说出理由：灯泡两端电压发生改变，灯泡的亮度（灯丝温度）会发生变化，灯泡的电阻是会明显变化的，要把小灯泡更换成电阻稳定不变的电阻器。电路如图2所示，改变电池组电池的节数来改变定值电阻两端的电压，就可以收集多组数据，从而发现规律。学生们认为此方案可行，就开始实验，选用定值电阻、电池组、电流表等组装电路，改变电池节数，从而得到多组数据，如表2所示。

当展示这组数据时，马上有学生提出质疑，数据是有问题的，其中电流用电流表测得，应该是可靠的。在“电压和电压表的使用”这一节中，他们已经获得了经验，电阻获得的电压其实是小于电源电压的，为了使测得的电压数据可靠，必须要使用电压表测量。于是，电路中必须要在定值电阻两端并联一只电压表，电路改进如图3所示。重新实验，仍旧多次改变电池节数，得到了新的数据，如表3所示。

实验中的电池组有三节电池，可以通过加减电池节数来改变电压。如果电源是一个恒压电源，通过改变电池节数的方法改变电压显然是不可行的，那应该怎么办呢？实验最关键的是要能改变定值电阻两端的电压，在用滑动变阻器改变小灯泡的亮度时，通过移动滑片，改变了通过小灯泡的电流，其实也改变了小灯泡两端的电压。那么，如果在电路中再串联一个滑动变阻器，不就可以改变定值电阻两端的电压吗？实验电路改进如图4所示。通过移动滑动变阻器的滑片，得到了数据，如表4所示。

这个实验电路，可以获得更多组的实验数据，有利于学生发现电阻不变时电流与电压更为具体的关系。到此，才算真正解决了第一个问题，引导学生作出I-U图像，分析图像，得出结论：电阻不变时，电流与电压成正比。以上探究，教师只提供了一个电路的“雏形”，让学生质疑，由学生改进，边探边究，迸发的是学生的智慧及想象力，这样的探究才是真正的深度探究。

2.3    思维跃升，自我探究

有了第一个问题的深度探究作铺垫，学生的思维得到了充分的活跃和提升，第二个问题的探究展开就要顺利得多。在遭遇“电阻改变，如何控制电阻两端电压不变”的挑战时，有学生竟然能意识到滑动变阻器既然可以改变同一个定值电阻两端的电压，那么滑动变阻器也可以控制阻值不同的定值电阻两端的电压相同，学生马上进行实验尝试且成功了。他把这个信息传递开来，各小组纷纷进行尝试，也都成功了。学生们并没有依仗教师，自行解决了探究遇到的难题，深度探究悄然发生，深度学习无形铺开，出乎教师的意料。这样的探究，这样的学习，为深度理解奠定了最坚实的基础。一样的电路，不一样的作用，实验数据如表5所示，作出I-R图像，探究结论为：电压不变时，电流与电阻成反比。

美国教育心理学家布鲁纳认为，在教学过程中，学生本该是一位积极的探究者［５］。教师的作用并不是向学生提供现成的知识，而是要帮助学生创设能够使其独立探究的情境。在物理教学过程中，教师要做好引导，循循善诱，让学生自己去思考，高度参与知识获得的过程，发挥小组或团队的力量，让深度学习真正发生。

3    课后反思，深度理解

课堂学习完成，但探究还不能结束。想要让学生深度理解课堂所学内容，就必须让学生带着问题离开课堂，将探究继续延伸到课外，使反思成为他们的习惯。课堂教学结束时，教师可以布置这样的问题：你的探究顺利吗？在实验操作方面，你遇到困难了没有？你有没有办法解决？

课后，学生进行积极的反思，他们的反思也产生了颇为丰硕的成果。针对这个问题，有学生结合自己的体验，提出了研究电流与电阻的关系时，要控制电阻两端电压不变，其实是很难做到的。以控制2.4 V不变为例，刚闭合开关时，滑动变阻器的滑片处于阻值最大处，定值电阻两端的电压比较小，然后移动滑片，定值电阻两端的电压逐渐增大，发现很难使电压表的读数正好为2.4 V，电压不是略大就是略小。为什么会这样，这里就需要学生去再探究。课后重新做实验，探寻缘由，发现这是滑动变阻器的结构问题。当定值电阻的电压靠近2.4 V时，再推动滑片，滑片具有惯性，非常容易推过头，电压就会超过2.4 V，往回推，电压又小于2.4 V。如果勤学苦练，增强动手能力，提高实验技能，情况就会有改善。

學生还发现，滑动变阻器并不能连续改变接入电路的电阻值，和电阻箱一样，它也是断断续续改变电阻值的。如图5所示，实验时的滑动变阻器，其最大电阻值是20 Ω，线圈在瓷筒上绕了160圈左右，每圈的电阻大约是0.125 Ω，即调节时，滑片滑过，接入线圈长度至少改变一圈，电阻值的最小变化量是0.125 Ω。电阻箱的最小变化量是0.1 Ω，有的电阻箱甚至可以达到0.01 Ω，而且它在调节接入电阻时不会受到惯性及摩擦力的影响，更容易让电压表的读数达到所需的数值。综上所述，为了减小操作上的难度，让实验顺利进行，不妨用电阻箱代替滑动变阻器，电路如图6所示。

反思也是深度探究的重要组成部分，反思的目标是再生长。在问题的驱动下，学生再次发挥主观能动性，去解决此前探究存在的问题，完善此前探究存在的不足，去发觉物理知识背后的思维价值，要让学生勇于思考、善于思考，甚至向权威发起挑战。

现代建构主义学说认为，学习要在活动中进行建构，要求学生对自己的活动过程不断进行反省、概括和抽象。这里的反省指反思和领悟，而反思是对自我的思维过程和结果进行再认识的思维过程，它是学习过程中必不可少的重要环节，真正的领悟、深度的理解只有在充足的反思基础上才能实现。反思，磨砺了学生的求真精神，锤炼了他们的思维品质；反思，为促成深度理解增添了最强动力，助力学生迈进深度理解之门。

4    结  语

学生通过教学活动获得一定的物理知识，如果学生只知道知识，没有理解知识的真谛，是属于低层次的教学效能。让学生经历有效猜想、自主建构、归纳总结、发现规律、自我反思等过程，掌握探究活动的基本策略，发展探究能力和创新思维，对知识点能深度理解，这才是高层次的教学追求。深度探究就是这样，带着学生走向深度理解。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］蔡铁权，郑瑶.构建“观念为本”的物理教学设计模式——物理观念教育思考之七［J］.浙江师范大学学报（自然科学版），2021，44（1）：100-108.

［3］陈为.思想品德课探究学习活动存在的问题及其解决［Ｊ］.思想政治课教学，2007（10）：21-23.

［4］钱铭. 第斯多惠：德国教师培养之父［N/OL］.中国教师报，2015-04-01（13）.http：//www.chinateacher.com.cn/zgjsb/html/2015-04/01/content_106049.htm.

［5］杰罗姆·布鲁纳.布鲁纳教育论著选[M].邵瑞珍，张渭城，译.北京：人民教育出版社，2018.

（栏目编辑    赵保钢）