“科学探究”物理课堂教学模式初探，本文主要内容关键词为：教学模式论文,课堂论文,物理论文,科学论文，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。
《面向21世纪上海市中学物理学科教育改革行动纲领》对中学物理教育的功能作了清晰的概括：以物理学的知识体系为载体，以创新精神和实践能力为重点，以提高学生的科学素质为目标。其中特别强调了强化物理知识的形成过程和应用过程，强调体验、认识和运用科学研究的过程和方法，最终达到全面提高素质、发展个性、形成特长的目的。
“科学探究”物理课堂教学模式的着眼点正是强化物理知识的形成过程，强调学生对科学探究的过程体验。
1 模式的基本涵义
根据认知心理学和创造心理学的理论，无论是物理知识体系的构建，还是物理问题的实验探究，都要重视学生的内心体验与主动参与，通过创设与教材内容有关的情境，利用各种条件，把学生带入情境，让他们在情境中实地捕捉各种信息，产生各种疑问，分析信息并引出各种设想，引导他们在亲身体验中探求新知，开发潜能。
2 模式的功能指向
学生在知识、观察、概念和问题的指引下，运用那些与构造物理学说有关的认知技能和操作技能，逐步形成科学探究的能力；确定问题的能力；根据实验现象提出假设并运用假设去解释所有的相关实验的能力；交流和辩护的能力；判断假设是否得当并评估自己对概念理解的能力。
3 模式的理论基础
《行动纲领》明确指出：教学过程从强调论证知识的结论向获取知识的科学过程转化，从强调单纯积累知识向探求知识方向转变的物理教育改革确立了现代物理教学观。重视科学过程和重视能力培养，构成了现代物理教育的基本原则。
著名物理学家和物理教育家韦斯科夫说：“科学不是死记硬背的知识、公式、名词。科学是好奇，是不断发现事物和不断询问‘为什么’，科学的目的是发问。他主要是询问的过程，而不是知识的获得。”
古希腊哲学家德谟克利特曾经指出：教育力图达到的目标不是完备的知识，而是充分的理解。物理学家劳厄说得更透彻：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力。教育无非是一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下来的东西。”
国际物理教育委员会前主席焦塞姆说：“最好的老师，是让学生知道他们自己是自己最好的老师。”
4 教学策略和设计
大师们的教诲都阐明了一个道理：对知识形成过程的了解和对科学探究过程的体验比记住知识更重要。因此，教师的首要任务在于营造生动活泼的教学气氛，使学生形成探求创新的心理愿望和性格特征，教师在备课时首先要考虑为学生创设探索情境通过创设与教材内容有关的情境，要精心设计物理概念和规律的形成过程和应用过程，形成“参与——体验——内化——外延”的物理课堂教学新模式，即“科学探究”物理课堂教学模式。下面是我们在物理课堂教学中的一个案例。
液体表面的性质
本例讲授的单元涉及开发学生对物质特性的理解力，主要是液体表面的特性，引导学生去探究液体表面有什么特性，是怎么形成的，通过研究建立概念，使学生亲身体验科学探究的过程，理解科学探究。活动的重点是让学生对科学现象提出假设、用假设去解释更多科学现象。（泉水可以用地下水代替，也可以直接用自来水代替。）
由于学生在初中已学过液体的密度和浮力，为了了解学生已有的知识、理解力和可能存在的模糊概念，徐老师准备了一组演示实验。一个透明玻璃缸，里面装了大半缸水，还准备了木块、泡沫塑料、分币、铁块等。当学生的注意力都集中到讲台上后，教师把准备好的物品一件件往水里放，然后问道：“你们看到了什么？能解释这些现象吗？”
学生很快回答：木头和泡沫塑料比水轻，所以浮在水面。硬币和铁块比水重，所以沉在水底。
难道木块就一定比硬币轻吗？教师问道。
这一提问促使学生仔细思考，可以澄清和纠正学生头脑中模糊、错误（这种模糊和错误主要来自于生活经验）的概念，引起学生对密度和浮力的回忆。学生的讨论开始了：物体的沉浮与密度有关，密度比水小的物品浮在水面上，密度比水大的物品沉入水底。浮、沉的原因是比较浮力和重力谁大谁小，沉入水底的物品所受重力大于浮力，浮在水面上的物体所受重力等于浮力。
教师知道这时已完全唤醒了学生对密度、浮力概念的记忆，也为下一个实验产生悬念作好了铺垫，他接下去又做了一个实验，他取出一个玻璃杯和一瓶水，并特别说明这瓶水是专门从杭州虎跑泉打来的泉水，这瓶水非常神奇。学生的注意力一下子被集中了。教师在杯中倒满了泉水，小心奕奕地把一枚硬币放在水面上，奇迹出现了，硬币居然浮在水面上。
你们看到了什么？教师问道，泉水的密度比硬币大吗？
学生的讨论很热烈，有各种各样的解释，有些学生发生了争执，但谁也说服不了谁。
教师把学生分成四人一组，为他们提供了一只玻璃杯，一瓶泉水和一枚硬币，请他们重复教师刚才的实验，仔细地观察，并记录下液面的形状。
每个组都成功地把硬币浮在了水面上，看到了硬币下方的水面微微有些凹陷，有些组甚至把两枚硬币叠在一起浮在水面上，水面的凹陷看得更清楚了，大多数的组经过观察和讨论，感觉到硬币浮在水面不是由于密度问题，他们猜测在泉水表面存在一层类似于薄膜样的东西，是它托住了硬币，学生对泉水充满了神奇感。
如果用自来水能托住硬币吗？教师又问道。
大多数学生对自来水缺乏信心。我们为什么不试试呢，教师边建议边为每个组发一瓶自来水。实验的结果出乎大多数学生的意料，硬币也成功地浮在了水面上。
是不是任何液面都有类似于薄膜样的东西呢？有学生大胆地提出，教师微笑着点头，接下去问道，液体表面的什么特性导致在液面出现这种不是薄膜但又类似于薄膜存在的现象呢？
教师拿出一个铁丝制的小圈，小圈中有一根松驰的线，把圈内面积分为两半，在肥皂液中蘸一下后举起，铁丝圈蒙上了一层薄膜，在阳光下折射出各种色彩，线处在薄膜中间，仍呈松驰状态。徐老师拿起针，把右边的薄膜刺破，线立即向左侧拉紧了，重新蘸肥皂液后，再刺破左侧薄膜，线又向右侧拉紧了，教师请学生记住实验现象。
接下去教师向学生解释液面的概念：液体与空气的接触面、液体与其他液体的接触面、液体与其他介质的接触面。随后他拿出一只盛有透明液体（酒精和水的混合液）的玻璃杯，用滴管小心地滴入一些金黄色的植物油，非常漂亮的一幕呈现在学生面前，油滴不论大小，均呈圆球状悬浮在透明液体中。这些油滴为什么不呈现别的形状？球体有什么特别的地方？
球体的构成全部是曲面。有学生回答。
想得很好，大部分几何体都有平直面，但椭球体不也是全部由曲面构成吗？教师进一步问到。
在相同体积下，球体有最小表面积。又有学生回答。
非常正确。教师给予充分肯定。接着他让学生小组讨论，根据上述实验现象，对液体表面具有的特性提出假设。几分钟后，大部分组有了自己的想法，教师设了一个论坛，让各组发表观点，最后综合起来，大致有两种观点：（1）液体表面有弹性， 较明显地表现在硬币实验和肥皂膜实验。（2）液体表面要尽量收缩， 较明显地表现在肥皂膜实验和油滴实验。
教师意识到学生已经开始运用科学研究的方法，他不急于给出结论，引导学生继续沿着研究的思路走下去。教师提示两大阵营的学生比较两种观点，分别用两种观点再对三个实验进行解释，探究一下这两种观点统一起来的可能性。
第二天教师又组织了一次讨论，学生们的讨论意见渐渐趋向一致，两种观点趋向统一，弹性是由于收缩引起的，就像橡皮筋或橡皮膜，拉长以后由于收缩而表现出弹性，液体表面具有收缩的趋势，因而表现出一种力（表面张力），正是这种力托住了硬币，正是这种力把细线拉向左侧或右侧，正是这种力使液体的表面积尽可能地小。
有了对问题的共识后，教师介绍了许多液体表面的收缩特性在生活中的事例，并请学生们在生活中加以观察，他估计这些事例会帮助学生加深对液面概念和表面张力概念的理解。
教师另外拿出一满杯水，在杯口处存在液面，接着他用一根小棒搅水，破坏了刚才的液面，同时倒掉半杯水，待水面恢复平静后，这半杯水的表面是不是也具备液面的特性？答案是肯定的。再把水倒掉一半，仍然形成液面，仍然具有收缩的特性。为什么最上层的液体会形成收缩的特性，原因是什么？液体表面张力本质上属于什么力？教师提示与分子的相互作用有关，建议学生们查阅资料进一步研究，并且告诉学生，这一项研究超出了大纲，如感到困难可以不研究。
最后教师请学生们注意自己的下述能力：根据实验现象提出假设、运用假设去解释所有的相关实验、交流和辩护、判断假设是否得当、评估自己对液面等概念及科学探究的理解。