以提升学生探究能力为重点——“物理教学的基本特征”之四，本文主要内容关键词为：之四论文,基本特征论文,物理教学论文,能力论文,为重点论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
“物理教学的基本特征”教学理论的核心内容是：“物理教学要坚持以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点的基本特征。”
“以提升学生探究能力为重点”是“物理教学的基本特征”教学理论的核心内容之一。物理教学为什么要以提升学生探究能力为重点？现代教育观中物理探究能力的内涵是什么？新课程背景下如何有效地培养和提升学生的探究能力？这是教研员、物理教师关注的问题。
一、新课程将科学探究放在重要位置
1.新课程将科学探究放在重要位置
《基础教育课程改革纲要》对“教学过程”提出：“教师在教学过程中应与学生积极互动、共同发展，要处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中学习，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。”
《普通高中课程物理课程标准》（实验）在课程基本理念中指出：“在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化。高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。”
在课程总目标中指出：“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。”
新课程将科学探究放在重要位置既有重要的现实意义，又有深远的历史意义，符合社会发展对人才的需求。
2.探究能力是创新能力的重要基础
培养和提升学生的探究能力，这不是新课程中的一句口号。我们国家已经实现“人口大国向人力资源大国的转变”，在科学发展观的统领下，正在向人力资源强国迈进。到2020年我国要进入创新型国家行列。为实现上述目标，培养数以千万计的专门人才和一大批拔尖创新人才的任务迫在眉睫。培养人才的关键在教育。教育可以超越现实，教育可以创造未来。
近日，美国总统奥巴马在第一次国会讲话中指出：“我们必须要清楚，今天在教育上超越我们的国家，未来也将在经济上超越我们。”
以人为本，促进人的全面、持续、和谐发展的重要目标是实现人的生命价值。而生命价值在于人要能够能动地改变自己，能动地发展自己，能动地适应社会发展的需要。这些“能动”的重要基础是探究能力。
具有探究能力的人，才能不断地更新、完善知识结构，不断地更新技能，不断地提出和解决新的问题，不断地进行创新工作，创新生活。探究能力是创新能力的重要基础。
高中物理教育要培养和提升学生的探究能力，为培养创新型人才打好基础。
二、物理学科教学中科学探究的本质内涵
1.什么是科学探究
1.1 关于探究
为了搞清什么是科学探究，我们首先来认识什么是探究？按照汉语大词典中的解释，探究是指：“探索研究；探寻追究，即多方寻求答案，解决疑问，探求事物的真相、性质、规律等。”
从探究的界定中，我们看到，探求事物的真相、性质、规律是探究的本质内涵。
1.2 关于科学探究
按照一般的理解，科学探究应是探究的“子集”。科学探究的对象应该是自然界。
科学探究指的是，科学家用来研究自然界并根据研究所得事实证据提出各种解释的过程。
2.物理学科教学中的科学探究
物理教学中的科学探究与科学家经历的探究是不同的。物理学科教学中所说的科学探究应指的是：“学生在建构知识、领悟科学研究方法、形成科学观念的过程中所进行的各种活动。”因此，在实施科学探究的教学方式中，《普通高中物理课程标准》（实验）中所提出的关于科学探究的七个要素就不一定面面俱到。
在实施科学探究的教学方式中，应当使学生进行积极、独立、深入地思考。教学过程中教师可以代替学生“说”，可以代替学生“写”，可以代替学生“做”，但是唯一不能代替的是“想”，教师不可能代替学生去“想”。没有学生独立“想”的经历，学生就不可能自主建构知识，因为任何知识的建构必须经过独立思考才能完成。
其次，在实施科学探究的教学方式中要让学生亲自经历探究过程，因为只有经历过程才能更好地体会、感悟和理解其中的方法。科学方法是实践中的思想认识和操作行为，不经过实践无法感悟方法，无法理解方法，无法掌握方法。
在实施科学探究的教学方式中还应当让学生实践具体的操作行为。因为意识和观念必须经过认识科学知识、运用科学方法解决问题并通过具体的行为才能逐步形成，灌输和说教很难使人们形成意识和思想观念。
毛主席曾说：“你要知道梨子的滋味，你就得变革梨子，亲口吃一吃。”我想，这就是实践行为的重要性。
三、中学生探究能力的本质内涵
新课程倡导科学探究的教学方式，重要目的之一是培养和提升学生的探究能力。高中生探究能力的本质内涵是什么？只有认识探究能力的本质内涵，教学中才能有针对性地培养和提升学生的探究能力。高中生的探究能力的本质内涵应包括如下三个重要方面。
1.形成探究问题
形成探究问题应成为探究能力的一个重要方面。形成探究问题，是实施探究的第一步。如果没有发现问题、不能明确地提出问题和科学规范地表述问题，科学探究便无从谈起。学生进行的探究活动始终围绕所探究的问题而开展。有了明确、具体的探究问题，才能使探究活动具有明确的方向，使探究活动沿着制订的探究方案一步一步地进行，才能在有限的时间内，完成阶段性的探究任务。
发现问题，提出问题是极具创造性的行为，它比在已有问题下寻求解决问题的方法更具创造性和挑战性。探究的终极目标之一，就是发展学生的创造力，而发现问题和提出问题对实现这一目标有着重要的作用。
1.1 问题意识
高中生正处在为全面发展打基础，为全面发展形成能力的阶段，处在一个童心未泯的阶段，处在富有激情、充满理想的阶段，他们在发现问题、提出问题方面具有很大潜能。教学中要培养学生发现问题和提出问题的能力，首要是要培养学生的问题意识。
问题意识是指注意观察、注意记录的意识和提出问题的意识。有了观察的意识，才会自觉地观察自然界的各种现象，才会自觉观察身边实际发生的事情，才会自觉地看书、看报、上网查询等。有了记录的意识，才能用各种方式进行记录，如用笔、手机、电脑、照相机、录像机等记录。注意观察，本身就是学习。如果能够在观察中记录，就能很好地积累。学习能力的提高，很大程度上取决于积累。能在观察中思考、交流，并提出问题和科学地表述问题，这些都是重要的探究能力。
1.2 问题来源
课堂教学中形成的探究问题，大多是教材中的问题。当然也可以是教材以外的问题，可以是来自学生身边的、来自生产实践中的、来自科学技术领域中的问题。问题可以由老师提出，可以由学生提出，也可以由小组学生共同讨论后提出。
1.3 质疑精神
对日常生活动中遇到的问题，或听别人讲述的问题，或在网上呈现的问题等，要能够进行思考，不能过分轻信他人的说法和结论。对结论要有敢于质疑的精神，要有对这个结论形成的过程、采用的方法进行了解的意识。要有亲自进行研究或与同伴共同进行研究的意识。
2.实施探究过程
有效实施探究过程成为探究能力的另一个重要方面。实施探究过程的重要一步是制订科学、合理、可行的探究方案。
2.1 探究方案
在制定探究方案时，要把对问题的猜想与假设落实到具体的探究方案中。探究方案可以是一个人设计完成，也可以由小组中几个成员共同设计完成。制订探究方案时，要有所依据的物理学知识，要明确收集信息的途径和方式，要确立分析数据的思路和选择处理数据的手段，要有关键性的探究步骤。
形成探究方案的过程，是将知识、技能和方法进行组合并应用在一个具体问题的过程中。这对提高学生分析问题、解决问题的探究能力具有积极而且重要的作用。
2.2 合理分工
探究活动常常以小组为单位进行，探究活动中同学之间要互相配合，因此，在进行探究活动之前要进行合理的分工。
分工的原则是：要使每一个学生都能参与探究活动，并尽可能地发挥每一个学生的作用。
分工的方式：可以由教师根据每个学生的特长、进行指定性安排；可以由学生以自荐的方式进行分工；也可以由学习小组长进行指定或商量式的安排。
分工的作用：组内进行了分工，实质上是明确了每个人的职责，在探究过程中使每一个学生都各司其职。
2.3 收集数据
探究过程中，要能够科学地收集实验数据。数据的采集、记录，可采用纸质书写、计算机输入或照相、摄像等方式。
探究过程中，除了理解探究方案，掌握探究步骤，培养正确使用实验仪器的基本技能之外，更为重要的是要有实事求是的科学态度。
2.4 分析论证
探究过程中，要能够在实验数据的基础上进行分析和论证，得出相应的结论。
高中学生在分析、处理实验数据的思路和方法方面相比初中生有了很大的提高。对测量数据的处理可以采用具体定量计算的方式，可以是字母运算的方式，可以是列表或图象的方式；可以用手工，也可以用计算机进行处理。这为发展学生的逻辑思维和逻辑推理能力提供了一个很好的途径。在分析处理数据时，对事实与假设之间出现的差异要能够做出合理的判断，能够发现新的问题。
3.进行交流展示
探究过程中的交流与展示是探究能力的重要体现，是一项探究任务的重要阶段，这个阶段是收获、分享、提高的时节。通过交流与展示，同学之间互相学习、互相欣赏、互相借鉴、互相启发、互相质疑。对探究过程中的问题和不足之处做出改进，对探究的结论做必要的修正等等。为做好展示交流活动，要形成恰当的探究报告。
3.1 探究报告
探究报告中，应体现“事实+理性”的原则。“事实+理性”是科学探究中的基本方法。探究所得的结论，都应该是在事实基础上进行理性分析的结果。这种研究方法要贯穿在整个探究活动之中。
3.2 同伴交流
探究活动中，同学之间要进行沟通和交流（学会同龄人对话），要互相理解和协助。沟通和交流、理解和协助是确保本组的探究获得成功和分享的基础。
获得探究结论后，要有展示探究成果的意识和能力。要有接受他人质疑的心理准备。
展示与交流，可以培养学生的合作意识与合作能力，培养学生的表达能力，使学生获得成功和分享的体验。
3.3 质疑与修正
展示与交流的过程中，要有欣赏他人探究活动和探究结果的良好心态。同时要有接受他人质疑的心理准备，能够以平常心听取他人的意见。要和同学进行坦诚交流，敢于提出不同意见，能够修改和完善探究报告，甚至修改探究方案。
综上所述，要通过具体的行为和过程，使学生建构知识，感悟方法。通过具体的行为和过程培养学生的合作意识和合作能力，使学生养成习惯、形成意识、完善品格。通过具体的行为和过程培养和提升学生的探究能力，创新精神和实践能力。
四、课堂教学中有效培养和提升学生的探究能力
1.科学探究首先应该是一种教育理念
课堂教学中要有效培养和提升学生的探究能力，重要的是教师要转变教育观念。要将科学探究作为一种教育理念。同时科学探究也是一种教学方式、教学目标、教学内容和学习方式。探究是人类之本能，科学探究规范了人们的探究行为，物理教学中的探究能使学生学习和感悟科学探究的本质。
将科学探究作为教育理念就要将这种理念贯穿在整个教学过程之中：要用科学探究的理念进行教学设计，理解学生的认知过程，指导学生的行为，使学生感悟科学方法，促使学生形成科学观念。
例如，门头沟大峪中学的朱景林老师在《宇宙航行》课上，组织全班学生画图，从高山上水平抛出物体，且速度逐次增大，画物体逐次运动的轨迹图。结果出现如图1所示的各种轨迹。观察学生画图的过程，能鲜明感到学生在画轨迹的过程中经历的探究活动。
图1
这种教学设计反映了教师的教育理念。朱老师将科学探究的理念贯穿在教学过程之中。
将科学探究作为一种教育理念，广大教师在教学行为、教学方式、教学评价等方面就会发生变化。就能够有针对性地培养学生的探究能力。
2.教师要有较强的问题意识
课堂教学中要培养学生的探究能力，要求教师要有较强的问题意识。教师有了较强的问题意识，才能自觉地进行观察和记录，敏锐地形成问题，才能恰当地将学习内容以问题情景的方式向学生进行展示，以便使学生提出相应的物理问题。这样才能潜移默化地培养学生的问题意识。教师不断地增强问题意识，能够加快自己的专业成长、促进综合素质的提高。
例如，一位高三教师在复习课中向学生展示了如图2所示的嫦娥一号运行、变轨和环绕的模拟动画视频后，向学生提出问题：“整个过程中，我们能够研究和解释什么问题？”这个问题一经提出，引起了学生的积极思考。学生提出了很多可以研究和解释的问题，如加速升空、变轨、正常运行、回收等问题。课堂上教师对上述问题都设计了具体的问题情景，供学生建立物理模型并进行研究和解释。显然，这位教师具有较强的问题意识，能够将自己关注到的科技问题，带到课堂上，并以问题情景的方式使学生形成研究的问题，有效地培养了学生的探究能力。
3.让学生经历探究过程
学生的探究能力体现在具体的学习过程中，在探究和解决具体问题的过程中，在具体的行为中逐步提升。让学生亲身实践探究活动，是提升探究能力的重要基础。
图2
例如，北京四中的李德胜老师在《探究小灯泡的伏安特性曲线》一节课上，组织学生进行实验探究。在学生的认知结构中，他们熟悉限流电路，因此开始设计的实验方案自然采用限流电路，如图3所示。学生描绘出的伏安特性曲线如图4所示。课上李老师组织学生观察实验曲线。学生提出1.5伏以下没有测量电压值。如何解决这个问题呢？经过讨论，学生提出不同的解决方案。如换用不同的电池进行组合，从而获得小电压，多数学生认为应当换一个阻值大的滑动变阻器。课上经过演示实验，学生见证了仅换大阻值的滑动变阻器解决不了问题。经过李老师的启发，学生设计出分压电路。通过进一步实验探究，同学们得出比较完善的伏安特性曲线。
图3
图4
李老师组织的探究活动，符合学生的认知规律和认知心理，因为李老师并不是将分压电路强加于学生；教学中，有效地培养了学生的问题意识，在组织学生观察采用限流电路所得到的实验曲线的过程中，学生提出数据点分布不够均匀的问题，并提出相应解决办法；教学中，教师提高了学生分析问题和解决问题的能力，学生提出问题后，能够提出一些解决方法。学生在上述具体的探究活动中，探究能力得到了提升。
4.设计和组织好展示与交流活动
笔者始终认为，学习活动的最高境界应包括同学之间的互相欣赏。因为欣赏是在相互学习、相互理解和沟通的基础上形成的心理状态。这种心理状态能够进一步激发学生的探究欲望，能够促进学生身心的健康成长。
教师在组织学生进行探究活动时，要将展示与交流活动设计和组织好，力争在展示交流过程中，同学之间达到互相欣赏的境界。
例如，北京顺义牛栏山一中的曲海涛老师在《探究验证机械能守恒定律的实验方法》的课上，很好地组织了学生的展示与交流活动。从课题名称可以看出，这节课既不是机械能守恒定律的新授课，也不是一般的验证机械能守恒定律的实验课，而是探究课。探究什么呢？探究“验证机械能守恒定律的实验方法”。
上课开始，曲老师讲几句话，就使学生明确了要进行的学习活动，即利用实验室已有的器材设计验证机械能守恒定律的实验方案。不愧是牛栏山一中实验班的学生，不长的时间，就设计出实验方案。5个实验方案分别如下：
①利用打点计时器、重锤和纸带等器材完成实验；
②利用光电门、传感器、小钢球、刻度尺等仪器和器材完成实验；
③利用气垫导轨、光电门、传感器、小车、钩码等仪器和器材完成实验；
④利用单摆、传感器等仪器和器材完成实验；
⑤利用机械能守恒定律演示器完成实验。
学生在阐述实验方案时，头脑清楚、思路敏捷、表达流畅，而且还带有幽默。其中一个小组的学生代表汇报时说到：“你们组的实验显示了科技的力量，我们组的实验则显示人的智慧。”对于实验方案，学生现场提出了一些问题，如小球下落经过光电门的时候，下落的距离用的是小球的直径；而实际遮光的距离并不一定达到小球的直径；再如重锤下落过程中纸带与打点计时器之间的摩擦如何影响实验结果等。
实验方案的展示，开阔了学生的视野，拓展了学生的思维。听课的教师也很受启发。验证机械能守恒定律，学生居然能设计出这么多的实验方案。技术的发展，数字化程度的提高，为教学提供了多样化的便利条件。
实验方案汇报之后，同学们开始了实验验证。实验过程中同学之间分工明确，配合默契。课的最后，老师请完成实验验证的小组进行汇报。汇报过程中，同学们都听得很认真，而且还提出一些有价值的质疑。对于质疑，同学们力图进行解释，有的解释正确，有的解释不能自圆其说，有的解释甚至发生一些错误。但全班同学，没有冷场，没有漠然，没有不屑一顾。一节课，自始至终处于畅所欲言的状态之中，并且精神饱满地在完成学习任务。我们感到，这节课对学生来说，学习已不是负担，而是享受。
整个上课过程，全班同学处于一种研究的状态，自信的状态，享受学习的状态。同学们在设计实验方案中开拓了思路，在实施实验中培养了技能，在展示交流中享受了成功。他们是在进行一种创造性的活动。图5所示，学生在介绍实验方案。
图5
这些情况充分显示了，提升学生探究能力的根本目的在于：播种一种行为，收获一种习惯，树立一种意识，这就是探究的意识，这比什么都重要。因为知识就是力量→能力比知识更重要→而意识比能力更有价值。有了探究的意识，让学生终身受益，将对一个民族创新精神的塑造，提供根本的保证。
五、结束语
课程改革实践中，广大一线教师不断探索，勇于创新，创设了丰富多彩的问题情景，展示了大量极具特色的物理实验，提出了大量使师生深入思考的物理问题，组织了多种行之有效的探究活动，这些均已成为北京市优质的教育资源，并逐渐向全国推介。
北京市物理学科在改革的实践中无论从教学理论层面，还是实践层面都做出了一定的探索，也取得了一定成绩。有效地提高了学生的科学素养，促进了教师的专业成长，为首都的基础教育课程改革解出了贡献！
截至本期，笔者对《物理教学的基本特征》的教学理论的核心内容，从“之一”到“之四”作了介绍。所做的相关阐述，可能会存在许多不足之处，恳请同志们提出宝贵意见。