从物理课程看科学探究

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1、从物理课程看科学探究张大昌（人民教育出版社北京100081）这次课程改革中，无论在初中还是在高中，科学领域的各门课程都十分强调学习中的科学探究，研究文章很多，许多教师在实践中做了各种形式的探索和尝试，取得了令人瞩目的成果，也出现了一些问题。今天，我们反思几年来的研究和实践，对科学课程中的科学探究有了更深刻的认识。本文以中学物理课程为例，对科学探究谈些看法。一、课程中的科学探究有三重意义第一，它是一种学习方法，强调学生自己不断发现问题、解决问题，在这个过程中获取知识、体会科学方法、受到情感态度价值观的熏陶。目前对这点已经取得共识。第二，科学探究本身也是

2、学习的内容。平常所说的知识包括了陈述性知识和程序性知识皮连生著：《智育心理学》，人民教育出版社1996年4月第1版。，怎样进行科学探究是一种程序性知识，以前我们对这类知识的学习不够重视。在科学课程的学习中，学生要通过对探究过程的反复体验，学会怎样进行科学探究。这在过去强调得不够，应该引起重视。第三，科学探究还是一种精神。要用这种精神探索和研究自然规律，也要用这种精神学习整个课程中的所有内容。这点尤为重要。例如，实验仪器的使用规则，虽然不是自然规律，但也可以通过科学探究来学习。有一种说法，认为学习这类内容时不能进行探究，只能严格要求，即使不明白其中的道

3、理也要记住这些规则，否则这些重要的要求在学生头脑中就不清晰，还可能损坏器材。其实，仪器的使用规则都是有道理的，学生应该通过自己的探究来学习这些道理。天平的学习就是一例。在过去的教学中，教师生硬地告诉学生使用托盘天平的三个步骤和要注意的两点《九年义务教育三年制初级中学教科书·物理（第一册）》，人民教育出版社2001年3月第1版第103页。，可以不讲任何道理，学生只要记住了、照着做，就算达到要求了。按照新课程的理念，学生完全可以通过科学探究学习这些内容。例1：想想做做――天平的使用方法《义务教育课程标准实验教科书·物理（九年级）》，人民教育出版社2001

4、年12月第1版第10页。我们通过称量橡皮、铅笔的质量来学习天平的使用方法。学习过程中要一边操作一边思考下面几个问题。●天平应水平放置。你所用的天平有没有检查天平底座是否水平的装置？应怎样调平？●天平使用前要使横梁平衡。每台天平都有平衡螺母，用来调整横梁的平衡。你的天平的平衡螺母安装在什么位置？如果横梁的左臂偏高，应该向哪个方向旋动平衡螺母？●你的砝码盒中最小砝码的质量是多少？实际上，天平还能够分辨出比它更小的质量，这时就要靠游码了。游码相当于一个“秤砣”，它每向右移动一格，就等于在右盘中增加一个很小的砝码。在你的天平上，一个这样的小格相当于多大质量的

5、砝码？使用天平之前，应该使游码停留在什么位置？使用天平时，要求把待称的物体放到左盘，在右盘中增减砝码。为什么要这样做？……关于天平的使用，你认为还应该注意什么问题？6当然，涉及人身和器材安全的问题应该作为强制性要求，但即使对于这些要求，学生也要明白它的道理《义务教育课程标准实验教科书·物理（九年级）》，人民教育出版社2001年12月第1版第10页。。二、探究形式是多种多样的物理课程标准指出了科学探究的几个要素《全日制义务教育物理课程标准（实验稿）》，北京师范大学出版社2001年7月第1版第10～11页；《普通高中物理课程标准（实验）》，人民教育出版社

6、2003年4月第1版第10～11页。。“要素”不同于“环节”。一个过程缺少必要的环节就会中断；而课程标准指出的要素是科学探究的标志，一个具体的教学过程只要具有一两个这样的要素，它就有了探究性。也就是就，学习时的科学探究不一定是“完整”的。例如，在引入强相互作用时，下面的思考与讨论就是一种科学探究。例2：质子带正电，但质子（与中子一起）却能聚在一起构成原子核。根据你的推测，原因可能是什么？《普通高中课程标准实验教科书·物理（必修1）》，人民教育出版社2004年5月第1版第56页。教师提出这个问题，学生自然会想：“对呀，同性相斥啊……可能除了库仑力之外还

7、存在另一种力，使得质子相互吸引，不然怎么会……”这小段教学过程也许只有一两分钟，但它包含了提出问题、猜想与假设以及极其简单的分析。尽管学生不可能得出可靠的结论，但它具有科学探究的典型要素，这种互动就是一段科学探究。又如，在学过匀速圆周运动之后，学生对以下问题的研究也是科学探究。例3：思考与讨论地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径。地面上有一辆汽车沿着赤道行驶。根据前面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？《普

8、通高中课程标准实验教科书·物理（必修2）》，人民教育出版社2004年5月第1版第58页。学生在拱形桥的问题中