1、1高中物理探究学习教学设计案例展示与研讨各位老师，大家好！很高兴有机会在这里和大家一起来分享我对物理探究性学习的一些认识和感悟，希望大家能从我的认识中受到一点启发，也希望大家对我的认识多提宝贵意见。今天我将从三个方面来谈一下我对探究性学习的一些认识和感悟。一、有关探究性学习的基本理论二、实施探究性学习的基本策略三、探究性学习教学案例设计及展示一、有关探究性学习的基本理论（一） 、探究性学习的提出（1）国际背景20 世纪 80 年代以后，人类逐步进入信息社会、知识经济社会。时代发展对教育提出了新的要求，教育不仅要使人们能更好更多地接受知识，而且要使人们具有获取信息和处理信息的能力。联合国科教文组
2、织曾在一份报告中指出：“21 世纪的文盲将不是不会识字的人，而是不会学习的人。”为了使教育面向未来，培养适应未来变革的人才，世界各国都在加强基础知识教育的同时，大力培养学生的创新能力，以抢占新世纪人才质量竞争的战略制高点。罗马俱乐部在回答未来的挑战这份研究报告中一语点破：“要变教育为学习，特别是要开展创新性学习运动，以便从根本上消除人类现实能力与世界不断增长的客观复杂性和激烈变革性的差距。 ”联合国教科文组织国际教育发展委员会在其调查报告学会生存中也明确指出创新教育是教育的核心和方向 ，并规定了今后教育的任务是：“保持一个人的首创精神和创造力量而不放弃认为它是真实生活中的需要；鼓励他发挥天才、
3、能力和个人的表达方式；密切注意每一个人的独特性，而同时又不忽视创新是一种集体活动。 ”江泽民也说：“创新，是一个民族的灵魂，一个国家发展的不竭动力。 ”于是一种重在让学生主动探索、发现和体验，学会对信息的收集、分析和判断的学习方式出现了。为了使这种学习方式能在教育中得到充分实施，国际社会陆续出现了“主题研究 ”、 “项目课程” 、 “应用学习”等新型的课程形态。从美国由全美研究理事会(“NRC”)颁发全美科学教育标准，希望美国中小学校科学教育取得重大进展，到英国索尔特（Salters）综合理科课程中所蕴含的 “STS 教育思想” ；从法国高中课程教学内容中“共同文化”的提出，到荷兰中等教育中技
4、术和其他理科课程的整合；从俄罗斯广泛散布在2各地的物理技术协会已成为爱好物理学生的课外活动中心，到日本课程改革把严格精选课程内容和开展横向的、综合的学习作为培养“生存力”的两大主要措施；从德国“学校培养的重要目标是学生的实干精神和实用能力” ，到中国“在高级中学中开展研究型课程” ；等等。学校教学目标正经历着从以基础知识的传授为中心转向以创新精神和创造能力的培养为中心的巨大变革，其意义与哥白尼日心说的确立一样深远。（2）提出动因新的学习方式的提出是有其教育外部与内部的原因的。教育作为文化和经验传递的工具，它的内容与形式是随着时代变迁和社会进步而不断变化和发展的。电脑技术的发展和信息革命的发生，
5、逐步将世界从工业时代推向信息化时代，从而从根本上动员了人们对世界特征和世界变化的看法。例如，原来的世界是单一性的看法被世界是多元化的看法所代替；“任何事情都有一个最好的处理方法”被“没有最好，只有更好”的信念所代替；原有的世界是在缓慢变化着的传统观念被世界急剧变化的快节奏所取代；“一次学习终身受用”的学习理念被 “终身学习”的理念所取代。在这种背景下，基础教育中学生学习的方式与学习内容也不能墨守成规，仅仅沿用原来单一的“接受性学习”方式来学习预先确定的、由前人积累的文化和经验不在是合适的了，必须按照时代的特点及其对教育的要求，在教学中调整学习的内容、充实新的学习方式。这种新的学习方式应该是让学
6、生在一种变化着的、还未知晓其基本内容或规律特点的情景中，主动设问和探究，从中发现规律，获取知识和各种体验，学会对信息的收集、分析和判断，学会获取知识和解决问题的方法，培养起能应对急剧变化环境的能力和创造力。人们把这种学习方式称为“探究性学习” 。 “探究性学习”关注的是学习过程，不是学习结果。学习者是否掌握了某个具体知识并不是最重要的，关键是能否对所学的知识和已积累的经验有所选择、判断、分析和运用，从而有所发现、有所创造。就教育本身而言，长期以来在封闭办学观、传统知识观、理性主义价值观等思想的支配下，学校教育中的各种弊端不断突现出来。造成各种弊端有多方面的因素，例如有办学体制、办学模式、课程教
7、材、学习方式、教育评价等方面的问题。就教材而言，主要存在以下几个突出的问题：（1）受传统知识观的影响，课程目标偏重知识的传承和认知能力的培养，忽视对信息的获取、知识的探求和解决问题能力的培养，忽视终身学习愿望和能力的培养；忽视学生身心健康和情感的发展，忽视社会交往与生存技能以及健全人格的培养。 （2）受封闭办学观的影响，课程教材强调学科体系的严密性，过分注重书本知识，脱离学生的生活经验，忽视社会实践，缺乏与现代社会、科技发展及学生生活之间的联系。 （3）受理性主义价值观的影响，课程只注重于能用文字、符号、图像等表示出来的显性知识，忽视不可言传只能意会的技能知识和智慧知识，即内蕴知识，忽视让学生
8、经历亲身体验。 （4）受学科中心课程观的影响，课程过分强调学科独立性，导致门类过多，缺少各科之间的整合，使学科知识从整体世界中割裂出来，不利于学生完整认识世3界。这些问题的存在，给课程改革提出了新的命题，需要构建一种新的课程来克服这些弊端或弥补现有课程的不足。（3）提出基础探究性学习方式的提出不是空穴来风，而是有其理论基础和实践基础的。其理论基础可从课程哲学、学校教育价值观、课程论、教学论、学习手段等角度来分析。其实践基础来自于从 20 世纪 80 年代初起的教学改革过程中的积累。 （不再详细叙述）本次课程改革的重点之一是如何促进学生学习方式的变革。学习方式主要是认知方式，它是学生个体在学习(
9、对信息和经验进行积极加工)过程中表现出来的个性差异；它是一个人在感知、记忆和思维过程中，经常采用的、受到偏爱的和习惯化了的态度和风格。学习方式直接影响着学生的学习活动和他们的心理能力的发展，学生学习方式的转变将会牵引出思维方式、生活方式甚至生存方式的转变。学生学习方式的转变迫在眉睫！它关系到我们的教育质量，关系到师生的校园生活质量。我们今天倡导的新的学习方式，是探究性学习、合作性学习、自主性学习、研究性学习的学习方式。这也是实施新课程最为核心和最为关键的环节。（二）探究性学习的内涵及特征所谓探究性学习，就是学习者从学科领域或现实社会生活中发现问题，选择和确定研究主题，通过假设与猜想、实验与分析
10、、调查与检索、信息搜集与处理、表达与交流等探索活动，获得知识与技能，发展情感与态度的学习方式和学习过程。探究性学习相对的是接受性学习。接受性学习将学习内容直接呈现给学习者，而探究性学习中学习内容是以问题的形式来呈现的。和接受性学习相比，探究性学习具有更强的问题性、实践性、参与性和开放性。经历探究过程以获得理智和情感体验、建构知识、掌握解决问题的方法，这是探究性学习要达到的三个目标。如果我们把人的学习，看作是人的生命活动中不可或缺的一部分，是“人“ 实现其生命价值的一种活动，那么，作为“ 学习“的活动，可以有以下两种方式：其一，通过接受经过前人系统整理的人类生命存在的“文化基因“ ，用最短的时间
11、、尽可能高的效率，掌握人类进化数万年积累下来的遗产，并使其代代相传，绵绵不绝。其二，通过解决在自身发展中遇到的各种新的问题，积累运用各种知识技能的经验，在这个过程中，不仅实现自身的生命价值，而且有可能为整个人类文明的发展做出贡献。因此，在人类的教育实践中，历来包含着两种不同类型的教育形式：通过系统的传授，让学习者“接受“人类已经有的知识；通过学生亲身的实践，让学习者“ 体验“到知识使用的乐趣，自主建构自己的知识体系。如果我们把与前者相应的教育称之为“传授性教育“ 、与之相适应的学习方式称之为 “接受性学习“4的话，那么，我们把与后者相适应教育称之为“体验性教育“ 、与之相适应的学习方式称之为
12、“探究性学习“。从一个人的全面发展来看，这两种教育、两种学习方式不可或缺，就像一个人的两条腿，只有两条腿都强壮，才能走得稳、跑得快。例如学系鞋带，可以自己琢磨，找规律，找方法探究性学习，可以让别人教给自己接受性学习；再例如学习与人交往的能力，可以在实际交往中体会探究性学习，可以从书本上看接受性学习。如果我们把学生的头脑比喻成一个仓库，那么，当这个“仓库“ 还是空空如野，这个仓库的管理员刚上任时，我们需要“ 传授 “的方式。以便尽快在“仓库“里建立起基本的 “货架“，能够有效的存放最基本的“ 货物“ 。但是，在仓库里的基本货架已经建立以后，还一直追求“ 仓库 “里的 “货物的种类“ 和“货物的堆
13、法“ 的“一致性“，试图不让这个“ 管理员“有独立去进行“研究“怎样处理这些“ 货物“ ，甚至完全忽视“管理员“的存在。那么，这个仓库管理员的思想和行为，他的生命活动最重要的部分，就被剥夺了。在我们看来，中国教育改革的真正意义在于：从“教育是人的一种生命体验“ 、“学习是人的生命活动的一个组成部分“ 出发，在调整 “传授性教育、接受性学习“的同时，大力提倡、发展 “体验性教育、探究性学习“，还学生一个完整的生命历程。这是我们思考与实践的基本出发点。“记录在纸上的思想就如同某人留在沙上的脚印，我们也许能看到他走过的路径，但若想知道他在路上看见了什么东西，就必须用我们自己的眼睛。”德国哲学家叔本华
14、的这番话很好地道出了探究性学习的重要价值。事实上，探究性学习不仅有助于培养学生的探索精神和创新能力，也有助于发展学生优秀的智慧品质，如：热爱和珍惜学习的机会，尊重事实，客观、审慎地对待批判性思维，理解、谦虚地接受自己的不足，关注好的事物等。（三）课堂教学中的探究性学习探究式课堂教学课堂教学中的探究性学习是指学习者在以探究为主的课堂教学中，经历科学探究过程，体会科学探究方法，同时获得知识和发展能力的学习过程。从教学形式上看，其教学过程是在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题
15、的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动，将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式，也被称为探究式课堂教学。教师作为探究式课堂教学的导师，其任务是调动学生的积极性，促使他们自己去获取知识、发展能力，做到自己能发现问题、提出问题、分析问题、解决问题；与此同时，教师还要为学生的学习设置探究的情境，建立探究的氛围，提供探究的仪器，促进探究的开展，把握探究的深度，评价探究的成败。学生作为探究式课堂教学的主人，则是根据教师提供的条件，明确探究的目标，思考探究的问题，掌握探究的方法，敞开探究的思路，交流探究的内容，总结探究的结果，进行探究性学习。5探究式课堂教学与课堂教学中的探究性学
16、习是教师和学生双方都参与的同一活动，他们分别以导师和主人的双重身份进人探究式课堂。要正确实施科学探究式的教与学，必须把握其基本特征。美国国家研究理事会 2000 年组织编写出版了一本专著，对科学探究式教与学的重要问题进行了比较系统、比较有说服力的阐述，其中，将探究式教学的基本特征概括为如下五个方面的内容：1学习者围绕科学性问题展开探究活动；2学习者获取可以帮助他们解释和评价科学性问题的证据；3学习者根据事实证据形成解释，对科学性问题做出回答；4学习者通过比较其他可能的解释，特别是那些体现出科学性理解的解释，来评价他们自己的解释；5学习者交流和论证他们所提出的解释。根据教师在活动中起组织作用的程
17、度和学生自主设计进行探究的程度可以把学生在课堂教学中所进行的探究性学习分为“完全探究性学习”和“部分探究性学习”。 例如，当教师或教科书没有使学生投入到问题的思考中去，而是从布置一个实验开始，那么探究性学习的第一个基本特征就缺失了，这种探究就是部分探究。同样地，如果教师选择演示某些东西是怎样起作用的，而不是让学生探索它的作用以及形成他们自己的问题或解释，那么就缺少了探究的第二个基本特征，也是部分探究。只有具备探究性学习所有的五个基本特征的学习方式才能称为完全的探究性学习。下表对学生自主探究的程度分别进行了如下的划分和描述。基本特征 探究的不同程度1、问题学习者自己提出一个问题学习者从所提供的问
18、题中选择，据此提出新的问题学习者探究的问题来自教师、学习材料或其他途径，但问题不那么直接，需要有所改变或自己体会其含义学习者探究直接来自教师、学习材料或其他途径的问题2、证据学习者自己确定什么可作为证据并进行收集学习者在他人的指导下收集某些数据数据直接给出，学习者进行分析数据和分析方法都给了学习者3、解释学习者总结事实证据之后做出解释学习者在得到指导的情况下形成解释使用证据形成解释的可能途径已知证据已知4、评价学习者独立地考察其他事实来源，建立事实与已有解释的联系学习者被引导到科学知识的领域可能的联系被给出5、发表学习者用合理的、合乎逻辑的论据表达自己的解释学习者阐述自己解释的过程得到他人指导
19、学习者阐述自己解释的过程得到了广泛的指导表达的步骤和程序都被给出6多-学习者自主探究的程度-少少-教师和学习材料指导的程度-多根据这样的划分，每一个探究都会有学生对科学性问题的研究，但是，在一些探究中问题直接来源于学生，另一些探究中问题可能是学生从可选问题中选择其一或是对给出的问题提炼的结果；还有一些探究中，则是学生根据所提供的问题展开研究。即使在问题由教师、学习材料或其他途径完全给出的情况下，只要学生学习的过程是围绕科学性的并能激发学生思维的问题展开，学生的学习仍然可以组织成具有高度探究性的活动。此外，从一个探究活动持续的时间来看，有的探究可能用不了一节课的时间，有的则可能需要几周时间，有的
20、甚至要持续大半学期甚至一年。所以，在学校教学中所进行的探究式课堂教学并不要求一定要在一节课内完成整个探究过程，一节课中可能进行的只是一个探究活动的一部分内容，例如，只是进行了选题和实验设计，其他过程需要学生在课下进行。同时，学生通过课堂教学所进行的探究性学习，也不一定是在一节课内完成的，它可能贯穿于学生的整个学期的学习过程中。二、实施探究性学习的基本策略（一）改讲解物理规律为让学生探究物理规律物理学是研究自然规律的一门科学，学生在学习物理基础知识的同时，初步经历对自然规律的探究过程，从中体会物理学的思想，并在情感态度与价值观方面受到熏陶是物理教学的一项主要任务。所以，物理新教材特别重视学生对自
21、然规律的认识和发现过程。在物理教材中，许多对我们来说已经有明确结果和结论的定理、定律和原理，对学生来说结果是未知的，这正好为开展探究式教学提供了素材。我们可以把学生带入到对某一规律发现的情境中，让他们自己发现问题、自己解决问题，经历基本的科学探索的过程。学生在“像物理学家那样去思考物理”的同时，学习“发现问题、解决问题”的科学方法，以及科学家们“善于质疑、大胆猜想、勇于探索、不怕失败”的科学精神，并获得一定的知识和技能。如案例 1法拉第的发现中对利用磁场可以产生电流以及产生感应电流的条件的学习就是采用了探究式教学。（二）改讲解物理现象为让学生自己探究物理现象物理学要求学生能够了解、理解某些物理
22、现象的重要特征。在传统的教学中，教师往往会把某一物理现象所具备的特征给学生罗列出来，让学生一条条记住，这样极不利于学生对这一现象的理解。如果我们让学生经历观察物理现象的过程，并自己探索和发现这些物理现象的特征，甚至有些特征还需要学生自己设计实验才能发现，那么，不仅能够使学生对这些物理现象的特征理解到位，而且同时培养了学生的观察能力、发现问题、解决问题和分析问题的能力。如案例 2声音的奥秘中，对声现象的学习就是通过学生自己探究来完成的。7（三）改讲解物理概念为让学生自己探究物理概念物理学中为了描述某一现象都会引入一些物理概念，而所引入的物理概念与哪些因素有关、如何用这一物理概念来描述所研究的物理
23、现象等问题一直都是教师在课堂上要重点讲解的。如果采用让学生自己寻找或定义一个物理量，该物理量要能够描述和反映所研究的现象，那么学生就需要通过探究性学习自己分析、自己设计实验，寻找这一物理量，同时论证自己的观点。如案例 5大气的压强中对大气的压强的学习，案例 3功率中，对功率这一概念的引入和理解就是通过学生自己探究来完成的。（四）改介绍物理仪器的构造和原理为让学生自己设计物理仪器物理学在对自然现象、自然规律的研究中常常要使用一些仪器，这就需要学生了解仪器的构造和原理。如果我们把讲解物理仪器的构造和原理改为根据要求让学生自己设计物理仪器的话，不仅能够让学生了解到仪器的构造和原理，还能够让学生了解到
24、为什么仪器要设计成这个样子；不仅让学生学习了发明和设计仪器的基本方法，还能够让学生体会到发明和设计仪器的艰辛和快乐。如学习滑动变阻器时，可以把讲解滑动变阻器改为让学生自己设计一个可以改变电阻的仪器；学习体温计时，可以把讲解体温计改为让学生设计一个可以测量人体温度的仪器；学习电话的构造时，可以把讲解电话的原理改为让学生发明一个可以方便传递声音信息的仪器；学习电动机时，可以把讲解电动机改为让学生设计一台利用电能来带动其他物体转动的仪器等。如案例 4现代顺风耳电话中对电话原理的学习，案例 5大气的压强中对托里拆利实验的学习，如案例 9变阻器的探究教学设计中对滑动变阻器的学习。（五）改演示实验、验证性
25、实验为学生探究性实验物理新教材的特点之一，就是注重学生的探究性学习。而物理学是一门以实验为基础的学科。实验观察，引发学生探究性学习的灵感和情趣；实验设计，激发学生探究性学习的创新思维；实验操作，培养学生探究性学习的精神。从实验方案的设计到实验仪器的选用，从实验操作到实验结果的分析，都体现着探究性学习的内涵。因此在物理实验教学中开展探究式教学不仅能够突出学生在实验中的主体性、探究性、自主性、实践性、参与性、过程性和开放性，同时教师的地位和作用不再只是知识的传授者，而将同时成为学习者、组织者、协作者、研究者、参与者、指导者、促进者。所以，我们可以把物理教材中的教师演示实验和学生的验证性实验改为探究
26、性实验，让学生亲历实验设计、实验操作、实验分析等探究过程，在获取知识的同时发展能力。如案例 6探究浮力大小的决定因素对浮力的研究。（六）结合所学物理知识，引导学生开展课外探究性课题的研究。在物理教材的编写过程中，常会涉及到生活中的问题，在物理课后习题的编写中，也会涉及到许多物理情境。这些生活常识和物理情境中往往蕴藏着大量的可以让学生进行进一步探索的探究性课题，这就需要教师能够认真挖掘并适时的给出学生研究课题，引导学生去开展课外探究性课题研究。如在学习自由落体运动的知识时，许多教材后面都介绍了用刻度尺可以粗略测量人的反应时间，这时教师可以提出让同学8们设计测量人们反应时间的仪器，并将自己的设计结
27、果应用于实践，检验其实用性和可靠性。学习了力学相关知识后，可以让学生研究一下菜刀上的力学知识。学习了牛顿第二定律后，可以让学生设计一种能显示加速度大小的装置。学习了电磁继电器后，可以让学生收集几种小型电磁继电器，比较他们的结构，了解他们适用的场合，利用其中的一种，设计实用的控制电路。学习了传感器，可以让学生利用传感器制作简单的自控装置。学习了多普勒效应，可以让学生设计一种利用多普勒效应的实用装置等。如案例 7热得快，你热得好吗中对热得快的研究，案例 8菜刀上的力学知识中对菜刀上的力学知识的研究。另外，在物理知识的学习过程中总有一个循序渐进的过程，教材对一些内容的处理也不是一次到位的，有一些在当时不讲的问题就可以作为学生的课外探究性课题让学生去研究，如初中学生在学习滑动摩擦力时，对相关知识只是定性的了解，这时可以让学生在课外探究一下滑动摩擦力与哪些因素有关。
