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論文關(guān)鍵詞：科學(xué)教育科學(xué)探究建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀系統(tǒng)科學(xué)

論文摘要：科學(xué)探究是新課程理念提出的卓有成效的教學(xué)方式。文章從科學(xué)探究的含義出發(fā)，挖掘其研究的理論依據(jù)，論述了科學(xué)探究的過(guò)程和設(shè)計(jì)策略，以教學(xué)案例為基拙，討論了如何在物理教學(xué)中實(shí)施科學(xué)探究。

課程改革的核心環(huán)節(jié)是課程實(shí)施。新課程中科學(xué)探究作為一個(gè)獨(dú)具特色的課程領(lǐng)域，首次成為我國(guó)基礎(chǔ)教育課程體系的有機(jī)組成，被公認(rèn)為是我國(guó)當(dāng)前課程改革的一大亮點(diǎn)。科學(xué)課程通過(guò)科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)的過(guò)程和方法，發(fā)展初步的科學(xué)探究能力?！段锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)將內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分為兩部分:科學(xué)探究和科學(xué)內(nèi)容?？茖W(xué)探究的提出在教學(xué)方式上本身是一個(gè)大的飛躍，而《標(biāo)準(zhǔn)》不僅要求把科學(xué)探究作為重要的教學(xué)方式還要求成為學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，這更是一個(gè)大的飛躍。

現(xiàn)代教學(xué)旨在促進(jìn)學(xué)生的多元智能的發(fā)展，而衡量多元智能的標(biāo)準(zhǔn)是:以能否解決現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)際問(wèn)題或生產(chǎn)及創(chuàng)造出社會(huì)需要的有效產(chǎn)品的能力為核心。物理課程中科學(xué)探究方式的實(shí)施充分表現(xiàn)出:重視對(duì)學(xué)生終身學(xué)習(xí)愿望、科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)精神的培養(yǎng)，提高科學(xué)素養(yǎng)，它必將在現(xiàn)代教學(xué)和新課程改革中占據(jù)更加重要的地位并發(fā)揮出更重要的作用。

一、科學(xué)探究的含義及理論基礎(chǔ)

(一)科學(xué)探究的含義

“探究”在《牛津英語(yǔ)詞典》中的定義是:“求索知識(shí)或信息特別是求真的活動(dòng)，是提問(wèn)和質(zhì)疑的活動(dòng)?！贝蠖鄶?shù)學(xué)者認(rèn)為，新課程《標(biāo)準(zhǔn)》中的科學(xué)探究指的是學(xué)生探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)而非科學(xué)家的科學(xué)探究，它實(shí)質(zhì)上是一種思維創(chuàng)新方式、一種思維習(xí)慣、一種能力系列。明確了這一點(diǎn)，我們便可把科學(xué)探究定義為:在教師的指導(dǎo)和幫助下，讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)的相似過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)的知識(shí)和技能，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)思想和精神，全面提高科學(xué)素養(yǎng)。在探究過(guò)程中，重在探索的過(guò)程而非結(jié)果，重在收集證據(jù)而非繁雜的計(jì)算，重在對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)而不迷信結(jié)果。

(二)科學(xué)探究的理論基礎(chǔ)

1.科學(xué)本質(zhì)和教育的本質(zhì)統(tǒng)一于科學(xué)探究。科學(xué)是什么?在國(guó)際基礎(chǔ)教育中，目前對(duì)于“科學(xué)的本質(zhì)”的看法是一個(gè)富于色彩的爭(zhēng)論，至今沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的結(jié)論。美國(guó)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》提出:科學(xué)是格物致知的一種途徑，其基本特點(diǎn)是以實(shí)證為判斷尺度，以邏輯作論辯的武器，以懷疑作審視的出發(fā)點(diǎn)。人們一般認(rèn)為，科學(xué)是科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和科學(xué)精神三個(gè)方面組成的不可分割的有機(jī)整體。而教育，它的本質(zhì)是傳承人類文化，促進(jìn)人的社會(huì)化，因而呈現(xiàn)出人的發(fā)展功能或育人功能。只有將科學(xué)寄于探究，教育的目的才能實(shí)現(xiàn)，科學(xué)教育是科學(xué)探究過(guò)程的簡(jiǎn)約復(fù)現(xiàn)。

2.現(xiàn)代建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀是科學(xué)探究的理論先驅(qū)。現(xiàn)代建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生要獲得知識(shí)的提高，必須經(jīng)歷兩次心理的自我調(diào)節(jié)，這是任何人都不能替代的。不難看出，建構(gòu)主義對(duì)教師和學(xué)生的作用有了重新的定位，學(xué)習(xí)者不是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者。它要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中用探究法、發(fā)現(xiàn)法去建構(gòu)知識(shí)，教學(xué)過(guò)程不再是一個(gè)同步的，而是一個(gè)異步的、發(fā)散式的思維過(guò)程。我們乒，有序建構(gòu)的學(xué)習(xí)觀為科學(xué)探究提供了理論先導(dǎo)。

3.系統(tǒng)科學(xué)的三個(gè)基本原理提供了科學(xué)探究的方法論。系統(tǒng)論、控制論、信息論以系統(tǒng)論為代表，統(tǒng)稱系統(tǒng)科學(xué)。學(xué)習(xí)者必須把自己置于一個(gè)開(kāi)放的、有漲落的、遠(yuǎn)離平衡態(tài)的系統(tǒng)，運(yùn)用控制論的調(diào)控與反饋原理調(diào)控探究目標(biāo)的實(shí)施，運(yùn)用信息論的有序原理對(duì)知識(shí)進(jìn)行有序建構(gòu)，通過(guò)吸收、輸出、反饋和評(píng)價(jià)等對(duì)信息進(jìn)行加工，構(gòu)成一個(gè)有序的科學(xué)探究過(guò)程，并抓住信息各部分的聯(lián)系，形成整體結(jié)構(gòu)，發(fā)揮整體功能。使教育系統(tǒng)、教學(xué)系統(tǒng)乃至學(xué)習(xí)者個(gè)人系統(tǒng)成為一個(gè)開(kāi)放的、有漲落的系統(tǒng)，從而達(dá)到有序，是當(dāng)代教育、教學(xué)改革的一個(gè)思路。

二、科學(xué)探究的基本過(guò)程

科學(xué)探究是一種過(guò)程，有一定的活動(dòng)程序或階段。尾科學(xué)探究中，學(xué)生雖然也要經(jīng)歷科學(xué)探究的基本過(guò)程，用科學(xué)探究方法和思維方式去發(fā)現(xiàn)“新知識(shí)”，但與科學(xué)復(fù)的科學(xué)探究是有區(qū)別的:一是科學(xué)家探究的問(wèn)題結(jié)論是到知的，學(xué)生探究的問(wèn)題結(jié)論對(duì)學(xué)生雖然是未知的，但相又人類整體而言是已知的;二是科學(xué)家探究的目的是發(fā)現(xiàn)霎理或創(chuàng)造出具有社會(huì)意義和價(jià)值的新產(chǎn)品，而學(xué)生的科7探究其基本目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，強(qiáng)調(diào)探究過(guò)程又學(xué)生個(gè)體發(fā)展的意義;三是科學(xué)家的科學(xué)探究一般要經(jīng)掃復(fù)雜曲折，甚至是漫長(zhǎng)的過(guò)程，而學(xué)生的科學(xué)探究則是桿據(jù)教學(xué)需要精心設(shè)計(jì)和組織的，它對(duì)實(shí)際的探究過(guò)程進(jìn)千了篩選和重組，成為適合學(xué)生探究學(xué)習(xí)的典型化、簡(jiǎn)約仁了的活動(dòng)過(guò)程;四是科學(xué)家在科學(xué)探究過(guò)程中是完全獨(dú)立的主體，而學(xué)生由于受自身知識(shí)基礎(chǔ)、能力發(fā)展水平和美心發(fā)展不成熟的制約，使他們還需要在教師的指導(dǎo)和幫到下才能順利進(jìn)行。

學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)雖然和科學(xué)家的有所不同，但確幾個(gè)基本過(guò)程是相同的:提出問(wèn)題一建立猜想與假定一帶訂計(jì)劃一獲取事實(shí)與論據(jù)一檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)一表達(dá)與交流《從這幾個(gè)要素中我們看到，科學(xué)探究過(guò)程突出了學(xué)生主動(dòng)、生動(dòng)地學(xué)習(xí)，突出學(xué)生親自感悟，培養(yǎng)多向思維，真正能運(yùn)用各種能動(dòng)感官，生動(dòng)體驗(yàn)，真正提高獲得新知的靛力。

三、物理教學(xué)中科學(xué)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)策略

(一)關(guān)注過(guò)程，著眼科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

科學(xué)探究離不開(kāi)四個(gè)W:WhatWhyHOWWho。教學(xué)活動(dòng)需要產(chǎn)生一種參與愿望強(qiáng)烈、互動(dòng)性強(qiáng)、不怕困難、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)探究氛圍。教師要善于設(shè)計(jì)教學(xué)情境，既要營(yíng)造熱烈的課堂氣氛，又要善于抓住學(xué)生思維的閃光點(diǎn)，適時(shí)點(diǎn)撥，串起學(xué)生思維火花的珍珠，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，巧妙把握課堂教學(xué)的全局。

(二)關(guān)注應(yīng)用，著眼能力提高

科學(xué)探究的開(kāi)端是發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題，問(wèn)題是科學(xué)探究的關(guān)鍵。恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題特別是應(yīng)用性強(qiáng)與生活緊密相關(guān)的問(wèn)題，會(huì)激起學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望、思考沖動(dòng)，激發(fā)起創(chuàng)新聯(lián)想，從而獲得新的知識(shí)和方法的頓悟與突破。不僅僅是獲得了有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，而且知識(shí)遷移、綜合能力及數(shù)據(jù)記錄與處理能力、正確運(yùn)用科學(xué)語(yǔ)言和文字表述能力、對(duì)結(jié)論進(jìn)行評(píng)述和分析能力等都應(yīng)得到鍛煉和提高。

(三)關(guān)注體臉，著眼情感、態(tài)度、價(jià)值觀

物理學(xué)具有的實(shí)踐性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性，為科學(xué)探究提供了極其豐富的價(jià)值內(nèi)容。從培養(yǎng)人、塑造人的角度，注重了學(xué)生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)，勇于實(shí)踐，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)關(guān)系的認(rèn)識(shí)，發(fā)展學(xué)生對(duì)于科學(xué)技術(shù)的興趣和愛(ài)好，十分有益?？茖W(xué)探究活動(dòng)的過(guò)程，應(yīng)重視學(xué)生在興趣與動(dòng)機(jī)、自信與意志、態(tài)度與習(xí)慣等方面的表現(xiàn)，用科學(xué)研究熏陶學(xué)生，使學(xué)生受到唯物論、辯證法、認(rèn)識(shí)論和科學(xué)方法論及愛(ài)國(guó)主義方面的教育。

(四)關(guān)注形式，著眼促進(jìn)成長(zhǎng)

學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中所經(jīng)歷的猜想、推測(cè)、設(shè)計(jì)、討論、歸納、交流、評(píng)價(jià)等等過(guò)程，無(wú)不充滿著發(fā)散、合作與取長(zhǎng)補(bǔ)短的“景觀”，每一次的探究歷程，就是一次科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的錘煉，就是一次心智的成長(zhǎng)，將成為他們終身學(xué)習(xí)的瑰寶。教師在教學(xué)中要大膽切實(shí)開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，不漏掉“半數(shù)”學(xué)生，超越課本，真正帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)人探究人類科學(xué)知識(shí)的境界。

四、科學(xué)探究活動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)示例

(一)創(chuàng)設(shè)情境示例—“蒸發(fā)少，教學(xué)的引入

第一步:教師用濕毛巾在干凈的黑板上寫下“學(xué)習(xí)愉快”四個(gè)字，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)人問(wèn)題情境。

(1)老師送給大家的四個(gè)字發(fā)生了什么現(xiàn)象?

(2)生活中你發(fā)現(xiàn)過(guò)類似的現(xiàn)象嗎?

(3)這一現(xiàn)象是怎么產(chǎn)生的?

第二步:引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和討論。

(1)以兩個(gè)同學(xué)為一個(gè)小組發(fā)一張濕毛巾，你能提供哪些方法使毛巾變干?實(shí)際做一做。

(2)你能將這些方法進(jìn)行歸類嗎?

教師將學(xué)生回答的方法逐一寫在事先準(zhǔn)備好的空白紙片上，用實(shí)物投影儀展示，再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各種方法歸類，進(jìn)一步提問(wèn)。

(3)你能否用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言歸納出影響液體蒸發(fā)快慢的因素?

教師的這一系列設(shè)問(wèn)猶如給學(xué)生“干枯的思維”下了一場(chǎng)“即時(shí)雨”，他們思維探究的火花被迅速點(diǎn)燃。教學(xué)活動(dòng)全過(guò)程，學(xué)生自組織、自討論、自實(shí)驗(yàn)、自總結(jié)、自表述，充分體現(xiàn)了學(xué)生主體特征。學(xué)生心中洋溢的是發(fā)現(xiàn)者和創(chuàng)新者的自豪之感，從而產(chǎn)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、探究、創(chuàng)新的強(qiáng)烈沖動(dòng)。

(二)整體設(shè)計(jì)示例—“浮力”的科學(xué)探究教學(xué)活動(dòng)示例

1.創(chuàng)設(shè)情境，引人新課

讓學(xué)生把乒乓球投人水中，觀察后鼓勵(lì)學(xué)生描述看到的情景，鼓勵(lì)他們回憶生活中見(jiàn)到的輪船、氣球的情景。然后教師簡(jiǎn)潔地指出:我們?cè)诿枋鏊麄儠r(shí)都用到了“浮”字。接著鼓勵(lì)學(xué)生想一想、說(shuō)一說(shuō):乒乓球和輪船都受到了重力的作用，為什么還會(huì)浮起呢?抓住學(xué)生回答中的“有向上托的力”引導(dǎo)他們結(jié)合這個(gè)力的功效為自己發(fā)現(xiàn)的力取一個(gè)名字—浮力，使新課引人既簡(jiǎn)單又自然，又能給學(xué)生帶來(lái)自己發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造的喜悅。

2.探究小循環(huán)一

突破“下沉的物體也受到浮力”的思維難點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)測(cè)浮力的一種方法(F,=一F)

〔提出問(wèn)題〕學(xué)生先觀察金屬塊在水里下沉，鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題。引導(dǎo)猜想:下沉的金屬塊也受浮力嗎?它受的浮力方向也向上嗎?

[探究方案]你能用一杯水、一只彈簧秤、一個(gè)金屬塊對(duì)你的猜想進(jìn)行驗(yàn)證嗎?

讓學(xué)生通過(guò)交流和討論后得出:先稱金屬塊重力，再觀察它在水中時(shí)彈簧秤拉力F，比較‘和F的大小。

接著，讓學(xué)生親歷探究實(shí)踐、分析歸納、交流評(píng)價(jià)的過(guò)程，教師充分肯定學(xué)生的探究思維。

3.探究小循環(huán)二

突破浸人深度、物體密度、物體體積等相近因素干擾產(chǎn)生的思維障礙。

〔提出問(wèn)題〕用手將乒乓球緩緩壓入水中，手會(huì)有什么感覺(jué)?請(qǐng)就這一現(xiàn)象提出一個(gè)值得探究的問(wèn)題。

學(xué)生充分猜想討論后，再確定如下探究方案:

1)用彈簧秤分別提起相同體積的銅塊、鋁塊，測(cè)出浸沒(méi)時(shí)二者受到的浮力;

2)用彈簧秤提起一金屬塊，逐漸增加浸人體積，觀察拉力的變化，明確浮力的變化;

學(xué)生通過(guò)第2)步，突破了浮力大小與深度有關(guān)的思維障礙，再引導(dǎo)學(xué)生反思采用什么研究方法繼續(xù)探究—控制變量法。

3)用彈簧秤提著金屬塊在浸沒(méi)的條件下，改變浸人深度，觀察拉力和浮力的變化，總結(jié)影響浮力大小的因素。

4.探究小循環(huán)三

引導(dǎo)探索研究，經(jīng)歷阿基米德原理的發(fā)現(xiàn)。

[提出問(wèn)題]鼓勵(lì)學(xué)生玩一玩:在溢水杯中盛滿水，用彈簧秤提起金屬塊逐漸浸人，讓學(xué)生注意觀察并表達(dá)自己的發(fā)現(xiàn);鼓勵(lì)猜想:浮力大小可能與排開(kāi)的水的多少有關(guān)。

〔探究方案〕鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案，經(jīng)合作交流和討論后再確定:在溢水杯中盛滿水，用彈簧秤提起金屬塊測(cè)出‘，計(jì)算出F，同時(shí)用小桶承接排出的水，測(cè)出排水，再比較F浮與排水。

同樣讓學(xué)生親歷探究實(shí)踐、分析歸納、交流評(píng)價(jià)的過(guò)程，形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí):F浮二‘排水，鼓勵(lì)學(xué)生用語(yǔ)言敘述，并拓展得出數(shù)學(xué)表達(dá)式:證明前面研究的浮力決定因素的正確性，使前后呼應(yīng)起來(lái)。

如果說(shuō)新課程的實(shí)施給教學(xué)改革提供了廣闊的舞臺(tái)的話，那么科學(xué)探究把更多的學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)交給了學(xué)生。教師不再是面面俱到的有先見(jiàn)之明的講解者，而是成為幫助學(xué)生獲得、建構(gòu)和內(nèi)化所學(xué)的知識(shí)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力的導(dǎo)航人。這就要求教師要有強(qiáng)烈的自我發(fā)展意識(shí)，在教學(xué)藝術(shù)上下功夫，學(xué)習(xí)做一個(gè)優(yōu)秀的課堂導(dǎo)演和設(shè)計(jì)師。

當(dāng)然，和物理概念、規(guī)律一樣，物理教學(xué)中的科學(xué)探究也是物理教學(xué)的一部分，只有將科學(xué)探究放在整個(gè)物理教學(xué)的全過(guò)程中來(lái)研究，使其無(wú)論在維度上、深度上都要接近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，與此相應(yīng)，也只有讓學(xué)生在科學(xué)探究中深刻理解和掌握物理概念、規(guī)律和方法，并通過(guò)一定質(zhì)和量的物理問(wèn)題解決活動(dòng)，才能使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)際解決物理問(wèn)題的能力得到真正的培養(yǎng)和升華。