新一輪的中學物理課程標準提倡探究性學習，探究性學習的關(guān)鍵是探究活動的設(shè)計。好的探究活動能使學生體驗到發(fā)現(xiàn)知識的過程，使學生真正理解知識、理解科學的本質(zhì)。然而，目前很多所謂的探究教學活動形式上是探究，實質(zhì)上是驗證性的實驗教學。在這樣的“探究教學”中，學生根本沒有能夠真正經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)知識的過程。而在中學的物理學習中，如果缺乏讓學生真正體驗知識發(fā)現(xiàn)的過程，也就不可能對科學本質(zhì)有正確的理解。因此，我們認為，在中學階段要選擇適當?shù)膬?nèi)容，設(shè)計成真正體現(xiàn)科學本質(zhì)的探究活動是非常必要的。那么，怎樣才能設(shè)計出體現(xiàn)科學本質(zhì)的探究活動呢?我們認為在探究活動的設(shè)計時應(yīng)該注意以下幾個問題。

一、探究活動的主題要精心選擇

1 活動主題要有知識性和教育性

就中學物理來說，不是所有的內(nèi)容都適合探究，也沒有必要對所有的內(nèi)容都進行探究。但是，如果學生在中學物理的學習中缺乏足夠的探究體驗，科學知識在他們的頭腦中很可能只是作為一個外來物存在，而沒有真正融入心靈，而且即使他們有幸地獲得了科學知識，但在獲得知識過程中的缺失很可能會使他們對科學的本質(zhì)，對科學的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生錯誤的印象……因此在中學物理教學中要選擇合適的內(nèi)容以深度探究的形式進行教學。哪些內(nèi)容適合進行深度的探究活動呢?我們認為，作為探究活動的內(nèi)容應(yīng)該具有知識性和教育性。所謂知識性是指以具體的學科知識為載體，有相對明確的結(jié)論或合理的解釋。所謂教育性是指活動應(yīng)有助于形成良好的價值觀，促進學生對科學和科學探究本質(zhì)的理解。那么哪些內(nèi)容滿足這樣的條件呢?一般說來，那些對學生來說具有一定的經(jīng)驗，但這些經(jīng)驗與科學概念相違背，容易形成前概念的知識比較適合。比如浮力大小、物體沉浮條件和密度等，因為這樣的內(nèi)容可以使學生開始于原來的經(jīng)驗，但又必須突破原來經(jīng)驗才能有所發(fā)現(xiàn)。經(jīng)常開展這樣高智力投入、體現(xiàn)科學本質(zhì)的活動能使教學深入學生的心靈，有利于學生對知識的理解，更重要的是這樣的活動更能夠促進學生對科學本質(zhì)的理解。

2 探究活動主題的來源要多樣化

選題的標準明確之后，主題的來源同樣是個棘手的問題。一般情況下，探究主題的來源有三個方面：第一是從教材中尋找主題。教材作為中學物理知識的主要載體，從教材中選擇合適的內(nèi)容進行探究活動的設(shè)計是教師最常用的渠道。比如剛才介紹的幾個主題都是從教材中提煉出來的。第二是從生活中尋找主題。新的物理課程標準的一個理念是：從生活走向物理，從物理走向社會。如果從生活中尋找與物理知識密切相關(guān)的主題，設(shè)計成探究活動可以很好地體現(xiàn)這一理念。比如熱水瓶保溫性能探究，常見工具、玩具的物理原理探究等都可以設(shè)計成比較好的探究活動。第三是從課堂的生成中尋找主題。所謂課堂的生成是指在教學活動中，師生、生生之間的互動中所產(chǎn)生的問題。課堂中生成的問題有時是出乎預(yù)料的，但它是學生真實的想法、一種認知上的矛盾。因此針對這些問題同樣可以設(shè)計出探究味十足的活動。

二、探究活動的設(shè)計要適合學生的知識水平

建構(gòu)主義認為，學習活動不是由教師向?qū)W生傳送知識，而是學生根據(jù)外在的信息，通過自己的背景知識來建構(gòu)自己知識的過程。學生并非空著頭腦進入教室，在日常學習生活中，他們已經(jīng)形成廣泛而豐富的經(jīng)驗和理解。這些經(jīng)驗和理解是學習的基礎(chǔ)。建構(gòu)主義者斷言，離開學習者的背景知識和經(jīng)驗來談“建構(gòu)”是毫無意義的。奧蘇伯爾也說過：科學學習中最重要的是學生知道了什么。由此可見，學生原有知識對于學習是至關(guān)重要的。因此，探究活動的設(shè)計應(yīng)適合學生的知識水平。那么如何才能做到這一點呢?首先，在設(shè)計活動之前要調(diào)查學生對這一知識都有哪些想法和經(jīng)驗。其次，根據(jù)學生的想法和經(jīng)驗設(shè)計活動。讓學生按自己的想法、經(jīng)驗去完成某個任務(wù)。比如“密度”的探究活動設(shè)計中，由于學生關(guān)于密度有很多想法，其中最普遍的就是把物體的“輕重”理解為密度。比如學生常常認為“鐵比木重”。這就是他們關(guān)于密度的原有觀念，也就是學生現(xiàn)有的知識水平。因此，密度的探究活動就可以讓學生對物品進行歸類(五個物品標上號碼，1、3、5是鐵，2、4是鋁，1的重量剛好等于2的重量，這5個物品都已經(jīng)涂上黑色，它們的體積關(guān)系為：2V₂2V₃＝V₄V₅，V₁最小)。這樣學生利用已有經(jīng)驗和知識能夠解決一些問題——對于相同體積的物品歸類時，比較重量是否相等；但對不同體積的物品歸類時，則碰到困難。從而意識到僅僅從重量來考慮還不行，必須尋找另一種方法——那就是同時考慮物體的體積和質(zhì)量，這樣密度概念的引入就水到渠成了。

三、探究活動的設(shè)計要體現(xiàn)探究的核心

到底探究教學的核心是什么?要回答這個問題，我們先來看看科學家進行科學研究的過程。科學研究的根本任務(wù)是揭示自然現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，但客觀事物的本質(zhì)有一個暴露的過程，人們對它的認識也有一個發(fā)展的過程。當客觀事物的本質(zhì)尚未充分暴露，人們掌握科學資料不夠完備時，只有借助于假說的形式，提出猜測性的假定，才能進一步探索客觀事物的本質(zhì)和內(nèi)在的規(guī)律。這是科學發(fā)展的必由之路。自然科學就是沿著假說——理論——新假說——新理論這樣的途徑，不斷地向前發(fā)展的。一部科學發(fā)展的歷史，可以說是一部假說和理論不斷更迭的歷史。恩格斯也說過：只要自然科學在思維著，它的發(fā)展形式就是假說。從這里可以知道假說在科學發(fā)展過程中處于核心的地位，那么在探究活動的各個環(huán)節(jié)中的猜想假設(shè)也就是科學探究的核心。因此在科學探究活動中就要體現(xiàn)猜想這一環(huán)節(jié)。然而目前很多所謂的科學探究活動卻忽略了這一環(huán)節(jié)。

很多所謂的探究課往往出現(xiàn)探究到一半學生不知道如何繼續(xù)的尷尬現(xiàn)象。其中主要原因就是不善于激發(fā)學生的猜想。怎樣激發(fā)學生猜想呢?下面以物體沉浮條件的探究活動為例來說明。由于學生從小觀察到很多沉浮的現(xiàn)象，對于沉浮有了自己的理解，比如有的認為沉浮與物體的輕重有關(guān)、與物體的形狀有關(guān)、與物體密度有關(guān)等等，因此沉浮條件規(guī)律的探究活動就應(yīng)該從學生的這些經(jīng)驗開始，讓學生的經(jīng)驗面臨挑戰(zhàn)和沖突。當學生運用自己的經(jīng)驗來判斷又通過實驗驗證后，經(jīng)驗與現(xiàn)實發(fā)生激烈的沖突，一個有意義的問題“物體的沉浮到底跟什么因素有關(guān)”就會自然而然地提出來。由于學生思維水平較低，很難想到拿物體的重力和浮力的比較來決定它的沉浮。這時，學生的自主探究碰到巨大的困難，活動難以繼續(xù)。就在學生不知所措時，教師一手拿著掛有小石塊的細線放入水中，問小石塊受什么力?如果放手小石塊會怎樣?為什么?這樣學生就很容易提出“物體的沉浮可能與物體的重力和浮力的大小比較有關(guān)”這一猜想。

四、探究活動要有足夠的時間

眾所周知，知識技能、過程方法、情感態(tài)度價值觀已經(jīng)被列為中學物理教學目標的三個指標。因此，在一節(jié)課中這三個指標的落實情況自然成為評價中學物理課堂教學質(zhì)量的量度。然而，如果我們只將評價的眼光緊盯著一節(jié)課里面三個緯度的得與失，就會失去對于學生來說更精彩的東西。實際上，對于真正的高強度的探究活動來說，從問題的提出到猜想，再到設(shè)計實驗進行驗證，最后得出結(jié)論，學生都積極主動地參與。在這種深度的探究活動中，如果一味地追求時間性反而會丟掉學生發(fā)現(xiàn)知識的真實體驗過程，而這一過程是理解知識所必須的，同時也是最能體現(xiàn)科學本質(zhì)的環(huán)節(jié)。比如在浮力大小的探究活動中，由于學生對浮力的大小已有各種各樣的觀念。比如學生會認為：浮力的大小與物體的重量有關(guān)、與物體的密度有關(guān)、與物體的形狀有關(guān)、與物體空心實心有關(guān)。因此浮力的探究活動就應(yīng)讓學生的這些觀念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W觀念。然而，要讓學生從心靈深處放棄自己原有的觀念接受科學觀念并不是輕而易舉的事，必須經(jīng)歷觀念沖突，以及為尋找解決沖突的辦法而做的猜想假設(shè)，還有為檢驗猜想所做的證偽和證實的過程。這就是活生生的科學探究的過程。如果因為時間問題而省去了這樣的過程，那么發(fā)現(xiàn)阿基米德定律就純粹是實驗技能的訓(xùn)練。這比傳統(tǒng)的驗證性的實驗又好在哪里?而且，如果在中學階段缺乏這樣的過程，又怎么能讓學生對科學本質(zhì)有真正的理解。相反，如果在一個學期內(nèi)，選擇合適的內(nèi)容，開展一到兩次這樣高強度的探究活動，表面上看比原計劃多花了時間，但是學生通過這樣的活動真正體驗到發(fā)現(xiàn)知識的過程，體會到發(fā)現(xiàn)知識的樂趣，有助于學生對科學本質(zhì)的理解。因此，對于高強度的探究活動，要給予足夠的時間。

探究活動設(shè)計直接影響到探究教學的效果，一個好的探究活動能夠讓學生在獲取知識和技能的同時經(jīng)歷科學發(fā)現(xiàn)的過程。因此，在進行探究活動設(shè)計時首先，必須選擇好的主題。其次，要使活動設(shè)計適合學生的現(xiàn)有水平。再次，要使設(shè)計體現(xiàn)科學探究的核心。最后，要給予探究活動更靈活的時間和空間。只有這樣才能設(shè)計出能體現(xiàn)科學本質(zhì)的具有一定深度的科學探究活動。