探究性教育理念下的中学物理教学

探究性教育理念下的中学物理教学

一．物理教学需要什么样的教育理念？
1．教育理念——指导教育行为的思想观念和精神追求。
教育理念决定教育行为，决定教育模式，决定教育策略，更决定我们的教育观、学生观和质量观。当教师形成了相对稳定的教育理念后，他也就形成了对教育意义的理解，形成了对教师和学生之间关系的理解。
物理教育属于科学教育，科学的本质是求真、探究和创新。所以物理教育应该以探究性教育理念为指导。
高中新课程积极倡导探究性教育，“要改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息、获取新知识的能力、分析和解决问题以及交流与合作的能力。”
2．探究教学—— “是指学生用以获助知识，领悟科学家的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的种种活动。” 美国《国家科学教育标准》
（1）探究教学可分为狭义的探究性课堂教学模式与广义的探究性教育理念指导的课堂教学行为两类。在初中物理新课标中对狭义的探究教学模式规定了“六步程序”：提出科学问题、进行猜想与假设、制订计划与设计实验、获取事实与证据、检验与评价、表达与交流。从现行的中学教学内容看，狭义的探究性课堂教学不是目前高中物理课堂教学的主要模式。
（2）探究教学的理论基础——建构主义的学习与教学理论
探究性教学的理论基础主要来自布鲁纳的建构主义学习理论——学习是一种积极的过程，学习者在该过程中依靠现在和过去的知识建构新的思想和概念。教师应该努力鼓励学生自己去探究原理，教师和学生应该进行积极对话。
建构主义理论认为：知识是不能传递的，而是学生主动地建构获得的。学习是知识的建构过程，而不是对知识的记载与吸收。对于知识的形成，美国教育专家威金斯博士有明确的表述：所谓正式的知识都是思维加工的结果，是通过严谨的，持续的，但却又是个别化的工作才能够转化为知识的。
建构主义理论指导下的课堂教学通常具备这样的基本特征。
凸现学生中心，强化教学过程，注重师生对话，营造民主氛围。
二．为什么需要建立探究性的教育理念？
1．有利于唤起学生的兴趣与好奇心。
李远哲说过：科学家就是充满好奇心的长不大的儿童。这至少说明两点，一是说儿童的天性是好奇，二是说好奇在科学发现中起着不可或缺的作用。
丁肇中也说过：对于科学研究“最重要的是要有好奇心，对自己做的事情要感兴趣，要为之而勤奋与不懈地工作。”同样的道理，中学生学习物理学的原动力主要应该来自于对物理学的兴趣与好奇心。如果学生仅仅是依靠功利目标（如为了上一所好大学，为了将来谋一份工作等）指向而学习是远远不够的。因为只有功利目标指向的学习很少会有学习的乐趣，更多的是感到枯燥。试想，如果我们让学生学习物理的过程成为他们兴趣释放的过程，成为他们好奇心不断得到满足的过程，那么，他们学习物理学的过程也就成为了他们生活的组成部分，这样的学习必定是积极的与主动的。
传统的教学任务是传道、授业与解惑。在今天，传道、授业与解惑仍然是需要的，但又是不全面的，笔者认为至少还应该有激趣、启奇和求疑。探究性教育理念指导下的物理教学过程才可能是激趣、启奇和求疑的过程。
要在物理教学中唤起学生对物理学的兴趣与好奇心，必须对传统的教学内容及教学方式进行调整。必须关注实际，关注生活、生产与现代科技的发展，还物理学科的本来面目，多一点学生生活中的模型，多一点学生身边的事物，因为学生越是熟悉的事物，越容易产生亲切感，越容易产生兴趣与好奇心，越容易萌生学习的欲望。
（2）有利于学生主动建构并理解科学知识。
按照建构主义教学理论，学生的知识是在教师的有效指导下，由学生通过一系列复杂的心理活动主动建构的。诚然，传统的教学方法也能够使学生建立完整的知识结构，但是，这种知识结构大多是靠教师“灌”、学生“背”形成的，这种机械式的接受式学习建立的知识结构往往是暂时的、脆弱的，也是不深刻的，而通过学生主动建构产生的知识结构才是牢固的、持久的与内化的。
怎样才能让学生主动地建构起科学的完整的物理学知识体系呢？探究性的教学思想为学生主动建构知识提供了较好的平台。在探究性教学思想的指导下，教师通过创设挑战性的问题、提供必要的背景、演示生动的实验、设置简化的模型等情境，让学生在自由、宽松的氛围中走进物理世界，在愉悦的环境下通过独立思考或合作学习等方式建构物理学知识，在熟悉的生活背景与社会背景下运用物理知识。这样的学习方式无疑是有意义的和有效的学习。譬如在学习“白光是复色光”这一知识点时，教师可以向学生提出这样的探究问题——白光通过棱镜后形成的光谱是棱镜本身产生的？还是白光本身就是由七种单色光组成的？棱镜的作用到底是什么？学生在探究问题的过程中不仅会理解复色光的概念，同时，探究的过程与结果必定会使他们感到愉悦，因为他们的探究过程与300多年前牛顿进行的科学探究在本质上是一致的。
（3）有利于学生掌握科学方法及建构物理知识的基本能力。
能够再生知识的知识就是力量。因为知识是人们分析实际问题解决实际问题的基本工具。但单纯地强调知识的学习是远远不够的，学习的目标应该是多元的（或多维的），比接受知识更重要的目标应该是，知识是从哪里来的？知识是怎样来的？知识的作用是什么？知识是怎样联系的？知识是怎样发展的？等等。
科学方法的载体是知识。学生的物理思想方法应该在学生建构物理知识，分析与解决实际物理问题的过程中培养；而物理学科能力应该是学生在掌握物理学科方法基础上的内化，方法则是能力的外显。方法获取与能力提高的主要渠道是科学的训练与心理的感悟，而感悟应该贯穿于探究的过程和探究后的反思。
与学习其他学科一样，学习物理学需要有必要的训练支撑，因为物理解题的过程是使学生掌握科学方法的重要途径，然而，物理解题绝不是掌握物理思想方法的唯一途径。培养学生物理思想方法的主渠道是物理教学的过程，我们应该将科学方法的教育与能力的内化渗透于物理学教学的全过程之中，特别需要通过体现探究性理念的教学过程加以贯彻。譬如说“瞬时速度”概念的建构过程就应该渗透微分的思想和隔离的思想；而“平均速度”的建构过程则需要渗透隔离与等效的思想等等。
（4）有利于培养学生的非智力品质，实现智力与非智力的协调发展。
非智力品质是什么？一般认为非智力品质包含：意志、毅力、信心、态度、情感等。当今，相当一部分中学生的非智力品质不够健全，原因固然很多，其中非常重要的一个原因是，传统的教学模式过于重视接受式学习，甚至太多地采用了“灌”、“填”的教学方式。在物理教学中，丰富多彩的物理学往往被简化为枯燥的概念和条文式的定理，物理教学则被异化为高度抽象的物理解题，长期以往必然会严重地压抑学生对物理学的兴趣和热情。
意志、毅力等与人先天的因素有关，但后天的环境影响也是非常重要的。探究性的教学理念强调学生学习主动性与自觉性的培养与激发，突出了老师指导下的学生主观能动性的激发。当学生内在的学习积极性提高后，学生在学习过程中遇到的挫折与困难有时反而可能会激发起他战胜困难的信心和求知的勇气。
（5）有利于使学生理解科学的本质，培养学生的科学精神。
科学教育的任务是什么？是要使学生理解科学的本质，并培养学生的科学素养和人文素养，这是科学教育的最高境界。
科学的本质是什么？科学的本质在于求真、探究与创新。科学发展的进程就是人们对客观世界进行不懈地探究创新的过程。物理学的历史同样反映了无数物理学家对物理学的探究与创新。今天的中学生就是未来科学的探究者，让他们在学习物理学的过程中理解科学的本质，对于他们立志献身科学事业无疑是必要的。
科学素养是什么？科学素养包括科学知识、科学思维、科学方法、科学态度和科学精神。
科学知识是经验的积累，是对事实、规则的认识等。
科学知识的产生依赖于科学思维，科学知识的发展促进科学思维。科学思维则是逻辑的。逻辑思维的严密性保证了思维前后的连贯性、一致性。如动量定理是以牛顿定律为前提的，只要这个前提正确，那么通过逻辑推理得到的动量定理也就正确。
科学方法是研究自身的正确方法。科学方法是实证的，即一定的科学知识是可以通过实验方法进行验证和重复的。爱因斯坦在1953年所写的一封信中指出：西方现代科学的发展是以两项伟大成就作为基础的，一是形式逻辑，二是系统实验。中学阶段所讲的物理方法，如隔离法、等效法、微元法、代替法、整体法、虚拟法、外推法、转化法、模型法等都是应用范围较窄的科学方法，但这些方法对学生思维品质的优化是非常重要的。
科学态度就是求真的态度，实事求是的态度。
科学精神就是敢于追求真理，对科学事业的执著和顽强，尊重客观世界，具有怀疑的态度、批判性的思维和创造性的精神。物理学家费尔曼指出，在科学中，怀疑是举足轻重的。
科学教育中还含有人文素养的培养。物理教师不能将物理教学只理解成若干物理知识点的教学，更不能理解成是物理习题的教学，而是要将物理科学上升到文化的高度去认识，物理科学本身是一种文化，物理科学发展的历程更是一部充满神奇的文化发展史。教育培养的人既要有知识，更要有文化。如果我们认识到这一点，我们就会克服物理教学过于重视知识性、逻辑性和系统性，而忽视或缺少对物理科学自身文化内涵教育的不良现象。物理教师应该从文化的高度去理解与实践探究性物理教学，使学生在学习物理知识的过程中陶冶情操，增强他们的社会责任感。譬如在学习“天然放射现象”这一内容时，教师可以向学生适时介绍居里夫人寻找镭元素的艰辛历程，使学生既了解居里夫妇探究的科学方法，也了解居里夫妇对科学追求的执著精神。“镭只是一种元素，它属于世界所有；科学应当为大众服务，它应当属于全人类。”她说过的这句话一定会给学生留下深刻的印象。