羅秀艷 尹金枝 武文雙 劉立偉

摘要：新一輪課程改革強調(diào)學生的全面發(fā)展，要求以學生的認知發(fā)展規(guī)律來組織教學。物理教學需要更加靈活和科學的教學方式，如何進行探究教學就成為亟需解決的問題。通過對科學活動與教育中探究活動的比較，嘗試以科學方法理論來構(gòu)建物理探究模式。

關(guān)鍵詞：教學模式；科學方法；探究

一、科學中的探究與教學中的探究

（一）科學中的探究

一位地質(zhì)學家在華盛頓州海岸發(fā)現(xiàn)一片死了多年仍直立在地上的西洋杉樹林，同時在其它州的也發(fā)現(xiàn)了類似的死樹林。他對這種現(xiàn)象提出疑問：是什么導(dǎo)致了大面積樹林死亡呢？

他用14C放射性探測法測量發(fā)現(xiàn)它們是死于300年前。由于沒有發(fā)現(xiàn)火山沉積物和發(fā)生過蟲害的跡象，科學家開始考慮可能是海水的原因。他想到了可能是地震引起的海嘯淹死了樹木。調(diào)查中沉積物里的沙子和化石以及研究潮汐的同行的記錄證明了地質(zhì)學家的解釋。他進一步研究發(fā)現(xiàn)，過去千余年間，在太平洋西北海岸產(chǎn)生巨大海嘯的地震多次發(fā)生。這位地質(zhì)學家的調(diào)查使政府把對新建筑物抗震力的設(shè)計要求提高了50%。

（二）教學中的探究

格瑞在五年級任教。秋天，幾個學生很興奮的把她拉到窗邊，問她為什么并排長著的三棵樹，一棵葉子掉光了；中間那棵葉子發(fā)黃且參差不齊；第三棵樹葉茂密蒼翠呢？

她請同學們提出各自的解釋：與光照有關(guān)；太多水的緣故；地下有有毒的物質(zhì)；三棵樹年齡不同；有害蟲。格瑞請把同學們按照自認為正確的解釋分成小組，例如“水組”，“季節(jié)組”，“害蟲組”等，并要求每一組制定計劃并開展調(diào)查。

在接下來的三周，各小組開始調(diào)查。首先他們找到了購買樹苗的原始單據(jù)，發(fā)現(xiàn)三棵樹苗的樹齡相差無幾?！昂οx組”沒有找到可以證明這些樹可能遭受蟲害的證據(jù)。“水組”觀察發(fā)現(xiàn)：沒有葉子的那棵樹幾乎一直淹在水里；中間那棵有時被淹；那棵長滿綠葉的樹周圍地面潮濕，但從來沒被淹。格瑞給了大家本小冊子《栽培健康植物》。學生讀后明白了當植物的根部被水包圍時，無法從周圍的空間吸取空氣。

“水組”繼續(xù)工作，發(fā)現(xiàn)樹基一端較低導(dǎo)致了樹根被淹。最終學校管理員采取了改進措施。

（三）二者的比較

科學中的探究和教育中的探究都經(jīng)歷了同樣的過程：起因于觀察，產(chǎn)生疑問；運用知識形成解釋，并提出新的問題；利用他人的成果支持自己的解釋；發(fā)表自己的調(diào)查結(jié)果，最后是結(jié)果產(chǎn)生的影響。它們同樣是復(fù)雜的學習活動，需要明確假設(shè)、運用批判性思維和邏輯思維、考慮各種可能的解釋。由此我們可以認為探究教學是一種模擬科學活動過程的教學。

二、理論基礎(chǔ)

（一）教學模式

教學模式是依據(jù)教育思想和教學規(guī)律而形成的在教學過程中比較穩(wěn)固的教學程序及其方法的策略體系。教學模式通常包含以下五個因素：理論基礎(chǔ)；教學目標；操作程序；實現(xiàn)條件（手段和策略）；評價。由于我們認為探究教學是一種模擬科學活動過程的教學，可以考慮用科學方法論來構(gòu)建探究教學模式。

（二）方法論

方法論是關(guān)于認識世界和改造世界的方法的理論，研究某一具體學科，涉及某一具體領(lǐng)域的方法理論是具體科學方法論。這些方法可以歸納為兩類，即假說的方法和模型的方法。

假說方法：許多事物、現(xiàn)象、規(guī)律和原因無法直接獲得，人們根據(jù)已知的科學規(guī)律和科學事實提出一種推測性、嘗試性的說明。這種說明就是假說，假說只有被事實檢驗后才能成為理論。用假說方法的過程：問題—提出假說—檢驗假說—形成該問題的科學理論。

模型方法：許多事物不便于直接研究或無法直接研究，人們根據(jù)事物之間的相似性進行理想化處理，找到可以方便研究或近似研究的替代物，然后根據(jù)替代物的研究情況，得到對事物原型的認識。模型方法表示為：原型事物—建立模型—運用模型—檢驗?zāi)Ｐ汀纬蓪κ挛锏恼J識。

三、案例

將牛頓的假說—演繹方法運用到教學中，就形成了假說—演繹的探究模式：

問題—收集事實—形成假說—推論—檢驗推論—結(jié)論

提出要研究的課題；通過實驗、觀察收集有關(guān)實例；歸納形成假說；從假說出發(fā)，得到推論或預(yù)測；實驗進行檢驗。

應(yīng)用案例：探究“壓力的作用效果”

提出問題：壓力產(chǎn)生的效果與那些因素有關(guān)？

讓學生利用鉛筆、橡皮泥等器材做實驗，回憶日常提重物、背書包等現(xiàn)象。對上述現(xiàn)象進行分析、歸納，形成假說：壓力越大，受力面積越小，壓力的效果越大。

由上述假說，推斷出可能有如下的現(xiàn)象發(fā)生：將木桌倒過來面朝下放在沙子上，木桌下陷的深度將變小。裝訂本子時，錐子要用較大的力才能扎透厚紙。蓋高樓時，必須要有寬大的地基，否則將會樓梯下陷。

利用實驗室的器材進行模擬實驗，檢驗上述推論的正確性：在小木板上釘四個長釘當作腿充當木桌，進行模擬實驗。用圖釘代替錐子實驗。用磚頭當做高樓、木板當做地基、沙子當做地面進行模擬實驗……

通過實驗，發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象與推論預(yù)測的現(xiàn)象完全一致，證明了假說的正確性。最終得出結(jié)論：壓力產(chǎn)生的效果與壓力、受力面積有關(guān)。壓力越大、受力面積越小，壓力的效果越明顯。

通過對科學方法論構(gòu)建的探究教學模式還需要實踐的檢驗。同時我們還應(yīng)該注意教學模式的局限性，就像物理規(guī)律是在一定的條件下得出的規(guī)律，其必有一定的局限性。而教學模式不能孤立、僵硬的使用，要針對使用條件，根據(jù)不同的教學內(nèi)容與教育對象，對各種教學模式進行有針對性的組合。

參考文獻：

[1]羅星凱，張琴美等譯.科學探究與國家科學教育標準—教育學的指南[M].北京：科學普及出版社，2004.

（作者單位：河北聯(lián)合大學遷安學院）