（课程与教学论专业论文）中学物理新课程中科学探究的思想、观点与策略研究.pdf

宁夏大学硕上学位论文 摘要 摘要 科学探究是物理课程教学理论界和课程改革实践共同关注的核心问题，也是新一轮基础教育 课程改革的一个重要而具体的目标，其旨是要改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械 训练的现象，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手。培养学生搜集和处理信息的能力、获取 新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。科学探究不仅被作为重要的理念 强调、作为教学建议提出，而且被列入了物理课程目标和内容标准之中，作为必须实施的内容要 求。然而，科学探究学习和教学在我国毕竟处于探索阶段，它所需要的教育环境条件，特别对教 师观念转变、理解水平的要求等等，不是课程标准本身就能解决得了的。 本文通过广泛获取案例、调查问卷、访谈以及文献研究等，追溯历史，反思现实，集中探讨 了什么是物理课程中科学探究的性质、基本特征、原则，如何用科学探究的思想指导物理教学改 革以及采取什么样的教学策略和教学模式达到培养学生知识与技能、过程与方法和情感态度与价 值观三个维度的课程目标。 关键词：科学探究，物理课程，教学策略，教学模式 宁夏大学硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t s c i e n c ei n q u i r yi sn o to n l yc o n l m o nc o n c e r ni nt h et e a c h i n gt h e o r yo fp h y s i c sc u r r i c u l u ma n d c u r r i c u l u mr e f o r mp r a c t i c e ，b u ta l s oa l li m p o r t a n ta n ds p e c i f i cg o a lo ft h ef u n d a m e n t a le d u c a t i o n r e f o r m i ti n t e n d st oc h a n g et h eo v e r e m p h a s i so nr e c e p t i o nl e a r n i n ga n dm e c h a n i c a lt r a i n i n gi n c u r r i c u l u mi m p l e m e n t a t i o n ，幻a d v o c a t es t u d e n t s i n d e p e n d e n ta b i l i t yt ol e a r n ，t oi n q u i r y , t og a t h e ra n d d e a lw i t hi n f o r m a t i o n ，o b t a i nn e wk n o w l e d g e ，t oa n a l y t a n ds o l v ep r o b l e m s ，i oc o m m u n i c a t ea n d c o o p e r a t e t h e r e f o r e ，s c i e n c el u q u 的i sn o to n l yp u tf o r w a n t i m p o r t a n ti d e aa n dt e a c h i n ga d v i c e ，b u t a l s ol i s t e da sc u r r i c u l u mg o a l sa n ds t a n d a r d sw h i c hs h o u l db eo b l i g a t o r yi m p l e m e n t e d h o w e v e r , t h e l e a r n i n ga n dt e a c h i n go f s c i e n c ei n q u i r yi ss t i l la tp r i m a r ys t a g ei no u rc h i n a a f t e ra l lt h ee d u c a t i o n a l c i r c u m s t a n c et h a ts c i e n c ei n q u k yr e q u i r e s ，s u c ha st r a n s f o r m a t i o no ft e a c h e r s e d u c a t i o n a lc u n c e p t ， t e a c h e r s a b i l i t y o f c o m p r e h e n s i o n ，e t c c a l l n o t b er e s o l v e d b y c u r r i c u l u ms t a n d a r d s b a s e do nv a r i o u sc a s e s ，q u e s t i o n n a i r e s ，i n t e r v i e wa n dl i t e r a t u r er e s e a r c h ，r e f l e c t i o no nh i s t o r ya n d r e a l i t y , t h i st h e s i sa t t e m p t st oi n v e s t i g a t et h en a t u r e ，f e a t u r e s , p r i n c i p l e so fs c i e n c ei n q u i r y , t h ew a yb y w h i c ho n eu t i l i z e st h e n c c 叫o fs c i e n c ei n q u i r yt oi n s t r u c tp h y s i c st e a c h i n gr e f o l m , a n ds t r a t e g i e s w h i c hc a l la c h i e v et h r e e d i m e n s i o nc u r r i c u l u mg o a l si n c l u d i n gk n o w l e d g ea n ds i d l l s p r o c e s sa n d m e t h o d s ，a t t i t u d e sa n dv a l u p s k e yw o r d ：s c i e n c ei n q u i r y ，p h y s i c sc u r r i c u l u m ，t e a c h i n gs t r a t e g y , t e a c h i n g m o d e l s 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得宁夏大学或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 研究生签名：f 司矢西天 时间：卯年年月，仁日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解宁夏大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。同意宁夏大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位 论文的全都或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名i 刁惫弓乏 时间：咖。年年月妊日 导师签名： 乡嗲枷临 时间：毋v p 多年牛月柏 宁夏大学硕士学位论文 第一奄引言 皇已曼皇皇曼鼍皇曼! 曼曼曼曼曼詈曼曼曼i 皇曼曼曼曼曼曼皇曼篁量曼! 蔓皇曼曼曼曼曼曼鼍曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼毫! 曼曼曼曼! 喜皇曼皇 1 1 问题的提出 第一章引言 新一轮基础教育课程改革的一个重要而具体的目标，就是要改变课程实施过于强调接受学 习、死记硬背、机械训练的现象，倡导学生主动参与，乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处 理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。普通高 中物理课程标准( 实验) 中强调：通过物理课程发展学生科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、 实事求是的科学态度与科学精神，学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯， 能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题通过学习物理知识，使学生不仅能掌握物理学的 知识，而且也能掌握物理学探究的过程和方法，同时能培养他们情感态度与价值观的目的。o 在 全日制义务教育物理课程标准) ( 实验稿) 中，科学探究不仅被作为重要的理念强调、作为教 学建议提出，而且被列入了课程目标和内容标准之中。作为必须实旆的内容要求。该标准中将科 学探究列入内容标准，首先旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转 化。从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学 态度和敢于创新的探索精神 其次，旨在加强对学生科学素质的培养学生不仅应学习物理知识 和技能，还应经历一些科学探究的过程，学习科学方法，了解科学技术社会( s t s ) 。逐步树立 科学的世界观。科学探究应渗透在教材和教学过程的各个部分。普通高中物理课程标准( 实 验标明确提出了物理课程的目的是提高全体学生的科学素养；在课程结构上注重共同基础，体现 选择性；在课程内容方面体现时代性、基础性和选择性，设计模块课程供学生选择，这是课程改 革的一项重要举措，这样做势必对教材编写和教学实践产生重大影响然而，探究式学习在我国 毕竟处于探索阶段，它所需要的教育环境条件，特别对教师观念转变、理解水平的要求等等，不 是课程标准本身就能解决得了的。新课程的理念的实施毕竟是一个复杂的过程，不仅需要教师在 理论上深层次地把握课程的内涵，更需要教育研究者在实践上提出具有可操作性的意见和建议， 否则，科学探究便达不到它的目的，只能成为一种形式，一种新八股。o 因此笔者认为，有必要 从理解物理学的特征及物理学的研究方法入手，去探寻物理科学探究的思想、观点，从而构建出 实施物理科学探究的策略、方法和教学模式，指导中学物理教学实践，使学生学习物理的过程是 一个不断积极探寻未知世界问题答案，体验探究乐趣，乐于进取、勇于创新的过程。而这个过程 需要物理教师深刻理解新课程理念，用科学探究的思想指导中学物理课程改革，促进学生学习探 究、学会探究。并通过物理教学的实践，能研究有特色的教学策略和教学模式，开发设计出探究 学习的典型案例。 。中华人民共和国教育部基础教育课程改革纲要( 试行) ，1 。中华人民共和国教育部普通高中物理课程标准( 实验) 【m i 北京；人民教育出版社，2 0 0 3 ，8 - - 9 。中华人民共和国教育部全日制义务教育物理课程标准【m 1 北京；北师大出版社，2 0 0 1 ，7 o 尤良芳科学探究物理教学中的形式化问题j 中小学教材教学，2 0 0 5 ( 1 ) ，4 9 l 1 2 国内外的研究现状 1 2 1 现状调查 笔者为了了解当前中学物理课堂中科学探究学习方式的落实情况，深入到包头第四中学对物 理教师和学生展开有关科学探究在中学物理课程的实施情况的调查研究，共发放1 5 0 份关于中学 生物理探究学习现状的调查问卷( 见附录) ，并收回有效问卷1 4 3 份，现将问卷调查设计思路、 分析结果作一说明 1 2 2 设计思路 问卷将探究学习分解为探究意识、探究方法技能和习惯、探究能力、探究学习环境四个方面 1 2 个单元。( 见附录1 ) 具体设计的类别和题号如下表： 襄l h 中学生擐究性学习理收霄蠢向卷设计屡路衰 调查内容具体类别向卷题号 探究意识探究兴趣 l 、2 、5 主动探究意识l b 、2 3 探究意志品质6 、1 3 探究方法技能与习惯收集信息的技能 8 ，9 、1 2 合作探究技能1 0 、1 9 实验和实践技能 1 4 ，1 5 、1 6 探究习惯 3 、4 探究能力想象和思维能力2 0 、2 l 质疑和创新能力1 7 、2 4 、2 5 理论联系实际能力 2 2 2 6 探究学习环境 提供探究机会1 l 、2 7 3 0 教师进行探究指导和能力培养2 8 、2 9 1 2 3 结果分析 通过对有效问卷的分析，笔者对目前中学生探究学习现状得出如下结论： 2 宁夏大学硕士学位论文 第一章引言 1 、探究意识 ( 1 ) 探究兴趣 从题目1 、2 、5 选择完全符合和比较符合的比例分别是6 7 、5 8 、7 3 ，说明学生具有比 较强的探究兴趣和求知欲望。这说明在物理课中有必要让学生通过科学探究的方法来学习物理知 识。 ( 2 ) 主动探究意识 题目1 8 、2 3 选择不太符合和完全不符合的比例分别为3 8 、6 0 ，说明尽管学生具备比较强的探究兴趣， 但主动探究意识并不是很强。说明在物理课程中有必要多为学生提供探究机会，在探究过程中激 发学生主动探究的意识，教会学生探究方法 ( 3 ) 探究意志品质 题目6 、1 3 选择符合和比较符合的学生分别为7 8 和6 2 ，说明学生具有强烈的成功欲望和 较好的探究意志品质的基础。笔者认为这主要与该校生源较好有关。包头市第九中学是包头市属 重点学校，学生是经过升学考试从全市及各个县、镇范围内选拔出来的，因此学生总体学习品质 较好发。尽管如此，但也应看到这一代青少年在成长过程中普遍缺少失败体验，因此在进行艰苦 的探究学习中，学生的意志品质如何还有待考验 综合上述三个单元的分析，我们在物理课程中有开设科学探究课的基础，但尤其需要建立学 生科学探究的主体意识和主动性 2 、探究方法技能和习惯 m 收集信息的技能 7 2 的学生能利用参考书解决学习中遇到的问题，2 1 的学生经常从网上收集资料获取信息， 4 3 的学生课下不常阅读教材。说明学生更多是只能解决课内问题( 参考书主要是复习资料) ，很 多学生还不会利用网络获取更多信息，认真阅读钻研教材的好习惯也不够。 ( 5 冷作探究技能 7 8 的学生在课堂上注意倾听其他同学的发言，5 4 的学生经常与同学交流学习体会这说 明学生还是非常重视合作学习的基本具备合作探究技能。物理教师以后需要深层次的合作探究方 面引导 ( 6 ) 实验和实践技能 7 4 的学生能按照实验指导独立进行实验，4 5 的学生有边实验边记录的习惯，有2 4 的学 生能发现一些别人注意不刭的现象。 ( 7 ) 探究习惯 3 0 的学生课下经常追着老师闯问题，7 5 的学生经常与同学讨论各种问题，7 6 的学生当 学习上遇到自己无法独立解决的问题时与同学讨论看来学生习惯于相互之间的讨论，而缺乏向 教师求教的习惯。一方面说明要加强师生交流，同时说明探究课程应充分发挥学生合作互助的作 用 综合上述四个单元的情况，说明学生在探究技能方法和习惯上具备一定的基础，但在收集利 用信息的技能和方法上比较欠缺，需要加强引导和训练。 3 探究能力 3 宁夏大学硕十学位论文 第一章引言 ( 8 ) 想象和思维能力 6 4 的学生在学习上能举一反三灵活运用知识，7 0 的学生有丰富的想象力。喜欢出点子 和解难题这说明该校学生学习能力较强，具备探究问题的基础。当然另外3 0 的学生值得重视。 ( 9 ) 质疑和创新能力 4 9 的学生不善于分析实验过程中出现异常现象的原因，3 8 的学生不能够经常提出一些与 众不同的观点，4 8 的学生当其他同学回答问题时，不能发现他的不足这说明学生质疑和创新 能力还比较差 ( 1 0 ) 理论联系实际能力 4 8 的学生不能够运用所学过的知识去解决日常生活中的实际问题，7 0 的学生不能深刻认 识教材中原理、规律的重要性。这说明学生理论联系实际的能力还比较差，这是探究性课程中要 解决的一个重要方面。 从学生的探究能力来看，想象和思维能力比较好，但质疑创新能力和理论联系实际能力都比 较差。 4 探究学习环境 ( 1 1 ) 提供探究机会 只有1 1 的学生认为学校图书馆对他的学习提供了很大帮助，该数据说明目前的教学还是以 教师讲授为主，学生主动探究的机会还不多，学生还不太会使用图书馆。从课堂上看，3 8 的学 生在课堂上经常有发表自己见解的机会，经常与其他同学合作，共同完成一项学习任务。这说明 教师在课堂上能充分让学生参与教学过程，只是还没有建立学生自主探究的习惯。5 2 * * 的学生经 常在课后阅读学科课程的教材，这说明学生还不习惯探究式学习，学习中对教师的依赖还比较大。 ( 1 2 ) 教师进行探究指导和能力培养 7 6 的学生认为通过学科课程的学习，对于培养科学研究思路与方法有帮助，7 9 的学生认 为通过实验课的训练，实验操作技能得到很大提高，学生最大的收获是学到了科学研究方法可 见学生对教师总体是满意的。 总之，学生对学校教学环境总体是认可的，但主要是从满足“考试”的需要而言；从要求和指 导学生主动探究方面，还是比较薄弱的 以上是笔者根据调查问卷所发现的学生在物理探究学习中存在的一些问题。鉴于探究学习不 仅是一种学习行为，也是一种教学行为，笔者同时对9 名中学物理教师进行了访谈和听课( 访谈 记录表见附录2 ) 教师在实施物理探究教学过程中存在的主要问题是把科学探究物理教学形式 化，没有真正理解物理科学探究的思想，使得物理探究教学只有表面的形式，而无实质的精神， 集中表现在以下几个方面： 1 、有完整的探究教学程序，却没能关注学生科学的世界观的形成过程 探究教学有着不同于其他教学方式的实施程序。一些教师在采用探究教学时，整个程序虽然 没有缺少一个环节，但教师为了让学生尽快学到知识，每个环节只是匆匆带过。教师心目中所关 注的仍然是使学生在短时问内尽可能多地掌握知识点。不可否认，知识目标的确是探究教学所要 达到的重要目标，但探究教学不只是关注知识目标，更应该关注学生世界观和人生观的形成。不 要以为我们的物理学习是应付考试的，其实它对我们人类最大的意义在于科学地透过现象和事物 的发展转变过程揭露事物的科学规律，使人们科学的认识自然和社会现象；使人们在形成科学的 4 宁夏大学母i 卜学位论文第一章日f 言 思维以后，进一步学习和认知新的事物和科学规律。最值得关注的是我们的课堂教学，对我们的 学生是最贴切的教育，它时时刻刻都在，手把手地引导学生的认识事物、认知世界，学会思索、 学会验证、学会表达、时时刻刻都在铸造着学生的思维方法和认识方法。实际上，这也是在构建 着学生的科学世界观，当他们忘掉学习的知识时。在学生阶段奠基的世界观是永远烙在他们身上。 当然还有在学习时教师铸造给他们身上的情感、心理等人格素质。如果教师形式上采用探究教学， 而关注点仍然是知识、学科而非学生世界观的形成，那么探究教学就失去了其重要的精神内涵。 2 、给学生探究的时间，却没给学生自主学习的空间 在采用探究教学的课堂上常常会看到这样的情景：教师给了学生探究的时间。让学生经历 整个探究的环节，但整个过程，学生只是按照教师的意图，遵循教师制订的方案，探究教师提出 的问题，得出教师想要的结论。教师每一步都牢牢掌握着教学的支配权，学生自主的空间非常狭 小，几乎没有自己做决策的机会和权利。在这样的探究教学中，学生有探究的时间却无自主的空 问。而唤发学生自主学习是探究教学的基本精神所在。探究教学不是让学生接受现成的知识结论， 而是让学生自己去探索，其出发点就在于唤起学生学习的自主性，为学生自主性发展提供更多的 机会，让学生在探究中自己去质疑、判断、分析，比较和概括，在遇到困难与挫折时自主选择， 自我担当。如果教师剥夺了学生的自主权，探究教学就只剩下苍白的形式了。 3 、主张学生自己探究，却不能善待差异 探究教学是让每个学生自己去经历、体验探究的过程，在这个过程中每个学生都会有与众不 同的经历和体验。一方面，他们的探究过程与教师设想的会有差异，毕竟学生与作为成人的教师 在观察现象、思考问题、分析决策等方面存在差异，他们有自己思考问题，解决问题的方式；另 一方面，由于不同学生在学习需要、学习能力、学习风格、学习优势等方面各不一样，因而每个 学生的具体探究过程以及从中获得的体验也就各不相同。然而，教学中一些教师往往忽视这些差 异，要求所有的学生按照自己的设想，在同样的时间内、运用同样的方法，以同样的速度找到统 一的标准答案，达到一致的学习水平当学生得出与教师意见不一致的答案时，教师总是急于否 定，强求一律；当学生用各自的方式与路径进行探究时，教师不能信赖、接纳、期待每一个学生， 而只是把赏识的目光投向其心目中的“优等生”这样的探究教学显然缺少其所需要的教学民主 精神 4 、让学生尝试探究，却不能宽容学生的失误 一些教师在采用探究教学时，虽然给了学生尝试探究的机会，但对学生的失误却缺少宽容。 而探究教学恰恰最需要教师能够宽容学生的失误因为学生在探究活动中不是在被动地接受知 识，而是在寻找知识、诘问知识、评判知识，在这个过程中学生会遇到各种疑问、困难和障碍， 会遭遇挫折和失败，甚至会出现花了很多时间和精力却找不到确切答案的现象然而也正是这个 过程给学生提供了从错误、挫折和弯路中学习并体验科学家科学研究过程的机会学习的机会，体 验科学家科学研究的过程。教师的宽容能让学生在探究活动中有一种心理安全感，愿意表达自己 与众不同的见解而不用担心被挖苦、嘲笑；能够增强学生的自信，即使在探究中遭遇失败也相信 自己经过努力一定会成功宽容能够增添学生的自我效能感，使他们感到自己有价值、被尊重， 从而愿意以更大的热情投入到探究活动中，即使任务艰巨也不畏惧、退缩若是教师缺少宽容， 不仅会使学生失去了从错误中学习知识的机会，而且会使学生丧失质疑问难的勇气和积极探索的 欲望。 5 宁夏大学硕十学位论文第一章引言 5 、想在每一节课落实三维课程目标，却不能明确探究的目的层次 根据学习内容的不同，探究课的目的应该是有所侧重的，我们不能味地强调探究问题的结 论。有的探究课应该侧重其过程与方法，有的探究课应该侧重其知识与技能，有些探究课应侧重 培养学生的情感、态度与价值观。在这些侧重中，既要考虑到所学习的内容，也要考虑课程标准 的要求，一味地遵循科学探究的程序而没有侧重点，是教学上的新教条、新八股课堂上的科学 探究毕竟是科学研究的重现和重做而不是科学研究本身，过分注重探究过程的完整性是不现实也 是没必要的，这并不是说忽视科学探究的完整过程，而是说，在每一个课题的探究中，总有某一 个环节是最难最重要的，我们应该抓住这个重要的环节，从而使探究在过程完整而有侧重的情况 下进行，这就是说，简化探究过程而重视探究的目的和重点，是可行的而且是必要的同时还要 考虑学生的具体情况、学校资源状况，才能取得好的教学效果。 6 、让学生学习科学探究的过程和方法，却不明确如何引导学生完成这个目标 这里说的“不明确”并不是说教师对探究的过程和方法不清楚，而是说教师往往是在自己拟 定好的一种探究框架下进行探究。学生的探究是在教师的指导下进行的，是一个变化因素很多而 又可控制、可影响的过程，教师要给出适当的情境，这是引导学生沿正确的方面进行探究的前提。 教师在上课前应该对学生探究过程中出现的问题有充分的估计。这样，当学生在探究中出现问题 时，教师总能从容地、有说服力地帮助学生，使探究顺利进行而不产生负面影响。实际上课的情 形是绝大多数教师只能按事先设计的一种探究之路走，如果学生走上了别的路，他就只有生拉硬 拽把学生拉回原来的路上或者让探究顺其自然，在非引导、非控制的状态下进行，结果是让探究 变得生硬而不可信，甚至无趣。这就是说，引导学生探究的过程是一个存在很多变数的、复杂的 过程，引导学生探究的方法不是唯一的，教师必须对这些变化和方向都有明确的意识这样做事 实上只重过程不重方法，没有达到科学研究方法的培养 从以上存在的问题我们可以看出：要真正落实物理课标的要求，即促进学生科学素养的全面 发展，实现从知识传授为主的传统教学方式向以科学探究为主的教学方式的转变，逐步形成以促 进学生发展为主的现代物理教学方式，是一个艰巨的过程这需要物理教师充分理解新课程的理 念、科学探究的思想和观点，有明确的指导思想和物理教育工作者的共同努力，也需要借鉴国外 的先进经验和研究成果，以为我们的物理课程改革服务 “探究学习”一词在美国加世纪中期的课程改革运动中兴起和广泛传播。我国汉语大词 典 的解释，探究是指“探索研究0 即努力寻找答案，解决问题。而许多国外学者认为，探究 学习即是要让学生像科学家从事科学探究那样来学习科学，领悟探究的真谛因此，从一开始， 探究学习能力就与探索自然研究科学的能力联系在一起目前在美国没有哪个观点像“探究”或 “探究教学”那样受到科学教育界如此广泛地关注正如在人所说：如果非要一个词语来描述近 3 0 年来科学教育工作者所努力追求的目的，这个词一定是“探究”。英国4 0 年的科学教育实践和 研究也表明探究教学有着明显的优势。 为了培养学生的探究学习能力，国内外开展了许多教学方式、方法变革方面的研究最主要 的是探究教学法的研究。最初从2 0 世纪初杜威实用主义的探究教学研究到2 0 世纪中叶萨其曼( j b s u c h m a n ) 、施瓦布( j j s c h w a b ) 、和加涅( r m g , a g a e ) 等人从信息加工的角度对探究教学进 行的研究再到2 0 世纪末兴起的人本主义探究教学理论和方法研究等。这些教学方法转化为学生 6 宁夏大学硕l - 学位论文 第一章引言 的学习方法后，其基本步骤均为形成问题、建立假说、制定研究方案、检验假设、作结论。此外。 还出现了美国的。自由研究模式”、“问题学习法”、前苏联的“问题解决模式”和“研究性学习” ( 苏霍姆林斯基) 等教学方式方法。由美国研究理事会( 1 9 9 6 ) 制定的国家科学教育标准 一书中更是把探究作为科学学习豹中心环节详细阐明了科学教育中探究式教与学的主要组成部 分书中指出：。各个学段所有年级的学生都应该有机会进行科学探究并且培养探究性思维和探 究性活动的能力，包括提出问题、制定计划并付诸实施、利用有关工具和技术去收集数据、对证 据和解释之问的关系进行批判性与逻辑性思考、建构和分析其他解释方法以及交流科学观点等。” o 1 2 a 文献综述 在我国，培养学生探究学习能力的教学方式方法研究在近期可追溯到2 0 世纪8 0 年代初期。 当时，美国的兰本达教授曾在我国北京举办“探究一研讨教学法”讲习班和开展实验，并于1 9 8 3 年由人民教育出版社出版科学教育的。探究一研讨”教学法 一书的中文版与此前后，一些 研究者和一线教师或自行探索，或受此影响，不断进行着探究学习的研究与实验，如属集体行为 而且影响较大的有：陕西省于1 9 8 1 年开始并持续至今的“诱思探究教学4 实验研究( 国家“九五” 规划课题，已出版诱思探究教学导论) ) ，此后，关于研究式教学方法、启发研究式的文章时见 于报端，更有探究教学论( 2 0 0 0 ) 等书籍出版。温州市教科研室的课题成果探究教学的思考 与实践已编印成书，对探究教学的含义，要素、基本特征等进行了概括和分析，讨论了探究教 学的一般模式和评价 在期刊文章中，有徐学福在对科学探究的基本特征探讨的基础上，提出了教学中如何对科学 探究程序进行模拟，以达到把科学探究的“形”与“神”真正贯彻到课堂教学中；尤良芳对物理 教学中科学探究的形式化问题了分析并提出了解决办法；陈琴对科学探究的本质、特征与过程进 行了深入的剖析，认为科学教育的目的不是为了把少数人培养成科学家，而是要把所有的学生培 养成具有科学素养的人综上所述，这些文章都具体地分析了科学探究的涵义、本质、特征与过 程以及实施过程中存在的一些问题。 而在优秀硕博论文库中发现，有姜平在探讨探究性学习的实施目标和实施条件的探讨基础上 实践了物理探究教学的结果和过程评价。对探究性学习的好处与问题进行了分析并做出反思；陈 毅在对建构主义理论探讨的基础上，对探究教学的分类、国内外的教学模式进行了分析，并进行 了高中物理探究式教学设计和实践，结合两个案例分析了教学效果。 从以上综述可见，探讨科学探究涵义，本质和特征的理论方面的文章和进行探究教学实践的 教学设计的文章比较多，而分析中学物理新误标中科学探究的思想、取点并用科学探究的思想指 导中学物理教学的文章比较少本文从分析物理学的特征和研究方法入手，去探讨中学物理课标 的科学探究的思想与观点，提出物理科学探究教学的策略，并构建物理科学探究的教学模式，把 其运用于物理教学实践，总结和反思教学结果，使构建的策略和模式得到检验和修正，不断深化， o 靳玉乐探究教学论 刖重庆：西南师范大学出版社，2 0 0 1 ，1 1 7 守志逼美】美嗣国家科学教育标准阻 北京：科学技术文献出版社，1 9 9 9 ，2 2 7 宁夏大学硒卜学位论文第一章引言 逐步走向成熟。 1 。3 研究方法 为了深入探讨中学物理新课标中科学探究的思想、观点与策略，本文主要采用了文献研究法、 经验总结法、调查研究法和个案研究法。 文献研究法：此法主要了解与课题有关的前沿信息和资料，研究该课题的内涵。目标，意义， 搜集整理相关理论，建构课题的理论框架，提出本课题一系列的观点概念，按一定的逻辑关系， 进行整理使之系统化，从而形成本课题的理论及依据 经验总结法：教育科学的形成和发展是离不开经验要素的支持的，因此，笔者尽可能地广泛 收集整理，分析总结我国广大学校在实践中已有的做法，并结合所研究的学校的行动性研究所取 得的实践经验，提示其内在的必然联系和变化的必然趋势，使之上升为理论 调查研究法：笔者将深入包头地区的多所中学，以一所学校为主展开调查和访谈。了解当前 高中物理课改实施探究式学习存在的问题及教师和学生对探究式学习的看法 个案研究法：通过广泛的个案调查，进行个案分析，寻求成功的经验和失败的教训，从正反 两个方面验证有关构思和理论，并从中找出规律性的东西。 1 4 研究的目的和意义 基础教育课程改革纲要( 试行) 要求在教学过程中培养学生的独立性和自主性，引导学 生质疑、调查和探究；教育部颁布的中学物理课程标准也要求开展以探究为核心的教学。本文试 从理论和实践两个方面，结合多年的教学经验，从分析物理学的特征和研究方法入手，分析物理 学和物理新课程标准中的科学探究的思想和观点，目的是让中学教师了解如何用科学探究的思想 去指导物理课程改革，从中探索出适合我国中学物理课程中科学探究的性质、原则，分清物理课 程中科学探究的层次，在学习理论的基础上构建物理探究教学的策略和模式，实现教学方式上的 一定变革，改进学生被动学习、教师机械训练的状况，使教师和学生向快乐、有效的教与学迈进； 通过研究本课题，能对中学物理教师对科学探究思想的理解起促进作用，研究中提出的教学策略 和教学模式对物理教育同行起参考和借鉴作用 b 第二章中学物理新课标中科学探究的思想、观点 科学探究作为基础物理课程改革的基本理念，体现在课程目标、课程内容、教学方式、学习 目标和课程评价等方面。要有效地实施物理课程，需要理解物理学的特征和研究方法，也需要理 解中学物理新课标中所包含的科学探究的思想和观点 2 1 物理学的特征 物理学是- f l 基础自然科学，它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的 运动规律以及所使用的实验手段和思想方法。物理学作为一门独立的自然科学，有着它自己的学 科特点，主要体现在以下五个方面： ( 1 ) 物理学是一门实验科学，它的根基在实验，一切理念都要以实验作为难一的检验者。 ( 2 ) 物理学是- f l 严密的理论科学，它以物理概念为基石，以物理学定律为主干，建立了 经典物理学及其各分支的严密的逻辑体系。 ( 3 ) 物理学是一门定量的精密科学，它从把物理概念转变了物理量开始，利用各种数学手 段为理论与实践开辟道路，使物理学的结论可以在任意地方加以检验。 ( 4 ) 物理学是一门基础科学，它是其他自然科学和各种工程技术、国民经济各生产部门特 别是现代新技术革命的基础 ( 5 ) 物理学是一门带有方法论性质的科学物理学从它的早期萌芽到近现代发展，都以它 丰富的方法论和世界观等充满着哲理的物理思想影响着人们的思想、观点和方法，影响着社会思 潮和社会生活，因此物理学曾被称为“自然哲学”、。科学方法论的典范”、“辩证唯物主义哲学的 科学基础。现代科学哲学的支柱”等等。o 物理学同时具备以上五个特点，而且这五个特点不是孤立地而是有机地存在于物理学之中， 这正是物理学作为- f l 成熟的、精确的基础自然科学的标志。由此，我们看出物理学一个十分重 要的本质特征上：这就是物理学的任何知识，不论是现象、事实、概念、物理量、定律、理论等 等，都必须涉及以下三个基本因素：实验、物理思想和数学。即使是描述一个简单的物理事实( 例 如传热) ，都要涉及实验测试手段、物理观点( 热质说还是热运动论) 和数学公式、数据或曲线 这就是说，任何物理学内容无不具有实验基础、物理学的逻辑思维和数学表述这三个方面这里 实验是基础、物理学的概念系统( 基本定律与原理) 是主干，而数学起着表述形式的作用事实 上，始源于伽利略、奠基于牛顿的物理学乃至整个自然科学，正是由于找到了实验、逻辑思维和 数学的正确结合，才得以发展成为今天推动人类社会前进的伟大生产力 物理学的另一个本质特征就是科学探究。物理科学是人类以每一代人，每一个个人有限的认 识能力，去探究，去探知无限的外在客观存在和客观规律的一个永无止境的过程；而这一过程中， 物理科学又总是以后人不断发现前人认识中的缺陷、不足、错误，并予以修正、补充，乃至推翻 。王瑞旦，宋善炎物理方法论 蛔长沙：中南大学出版社，2 0 0 2 ，9 9 宁夏大学颂卜学位论文 第二章中学物理课标中科学探究的思想、现点 其中某些错误结论而前进、而发展的。国际物理教育委员会在物理教育研究与教师教育一书 中讨论的第一个专题就是物理学的本质。文章作者弗伦奇( apf r e n c h ) 指出：。总的来说，科学的 本质就是观察和探究我们周围的世界，试图从已知事物中确定某些潜在的秩序和模式。物理学主 要研究无生命的世界，总是力图确认最基本的原理，并把诸多规律统一起来”他从科学的本质 出发，指出了物理学与其他自然科学的区别与联系物理学的本质特征可以看作由两方面组成， 一方面是其过程性特征，即对自然界的观察和探究，体现了自然科学的共性；另一方面是研究对 象和追求目标上的特征，以无生命的世界为主要研究领域，力图确认世界最基本的原理，追求内 在的统一性。o 2 - 2 物理学的研究方法 方法，历来为人们所推崇，有人把方法比喻为桥和船。没有桥和船就不能过河。“不解决方 法问题，任务也只是瞎说一顿”物理学的特性，不仅表现在研究对象上，而且也表现在研究方 法上，物理学的基本研究方法就是实验和数学的结合，可以毫不夸张地说，没有实验，就没有物 理学；同样没有数学，也就没有物理学，但在两者的结合上还应当以实验为基础。对物理学说 来，数学是一种科学语言，用它来表达科学的结论最方便而且最准确。这个方法的特点是，在实 验中可以控制次要因素的干扰。简化实验的条件便于探求变量之间的定量关系；而且，不论何时 何地，在相同条件下无数次的重复实验，都能得到相同的结果。这个方法实质上就是实验和数学 的结合实验实际上是一个从具体到抽象的归纳过程，而数学基本上属于演绎科学，因此二者的 结合实质上是归纳法和演绎法的结合。 此外，物理学方法还有：模型法、假说、直觉、理想方法、分析、综合、归纳，演绎、类比、 比较、分类、美学方法等，内容十分丰富。基础物理教学主要是不仅要传授物理知识，也要让学 生掌握一些物理学的方法，当然在基础物理课中进行物理学方法教育不能削弱物理知识教学事 实上，物理学任何一个概念的引人或新规律的发现与总结都渗透着方法论思想，而且是各种方法 的综合运用。因此在基础物理教学中进行物理学方法教育应以物理学知识为主体，全方位、多渠 道渗透物理学方法教育。 就中学物理的内容来说，其主要内容还是经典物理学的基础知识，以及与之相适应的经典物 理学的基本研究方法一般说来，这种方法主要是以观察、实验为基础经过科学抽象，运用数 学工具，概括总结出经验定律，提出假说，进一步发展成为理论，再经实验的检验，循环往复， 使之不断丰富，不断深化，不断完善如何把物理学的方法渗透到学生物理学习的过程中，让学 生从观察和实验中去探究出物理的概念和规律就成为了我们中学物理教师认真研究的课题 应试教育下的物理学习过程基本上对学生进行知识灌输的过程，教师只是把物理概念、规律 和习题通过讲解让学生记住了，以各应付考试之用，至于物理概念规律的来龙去脉，它们在形成 的过程中科学家经过长时间的艰难探究过程学生全然不知，它们里面所包含的物理学思想、物理 学的研究方法学生知之甚少中学物理教学该留给学生什么? 素质教育是面向学生全体，对将来 。郭玉英_ 用科学探究思想指导高中物理教学改革【j 】物理教师，2 0 0 4 ， 3 ) l o 宁夏大学硕上学位论文第一章中学物珲课标中科学探究的思想、观j 占 不再从事物理研究的学生，大部分知识被遗忘后留下的东西才是物理教学之所为，该留给学生什 么呢? 笔者以为是物理学的研究方法和物理学中科学探究的思想和探究精神。 新课程标准中把科学探究写入课程目标和内容标准之中，这样做的目的就是把学生从储存知 识的学习方式解脱出来，通过科学探究的方式去学习物理知识，掌握物理学的研究方法，从而为 以后的物理学习打好基础因此我们有必要研究中学物理课程标准中所包含的科学探究思想，这 样做将有利于我们把新课程的理念贯彻到物理教学的实践中去 2 3 物理学中的科学探究思想 从上面分析物理学的研究方法中，我们可以看出物理学作为科学中最重要的学科门类之一， 它集中体现着科学探究的思想和精神 首先。物理的观察和实验体现着物理学科学探究的思想物理学以经验方法特别是实验方法 的核心，以揭示事物的内在的普遍规律为目的，具有客观性和真理性；从物理学发展历程来看， 物理科学是人类以每一代人，每一个个人有限的认识能力，去探究? 去探知无限的外在客观存在 和客观规律的一个永无止境的过程；而这一过程中，物理科学又总是以后人不断发现前人认识中 的缺陷、不足、错误，并予以修正、补充，乃至推翻其中某些错误结论而前进发展的。 其次，物理学家作准确的数学表达式描述出物理概念和物理规律也体现着物理学科学探究的 思想。物理学家探究精确的数学表达的目的是为使抽象理论表述得更方便、更快捷、更简洁、更 深刻，它能够使那神用普通语言论述很繁琐的演绎变得简洁。无论是牛顿的三定律对物质运动规 律的统一，还是麦克斯韦方程组对电和磁的统一，还是今天物理学家还继续对弱力和电磁力和强 力的统一。物理学家都是力图探究出能用数学形式表达出规律的最简单、最完美的表达方式。因 此数学的方法体现着物理学探究的思想。 第三，物理学有自己独立的价值取向和追求目标，有自己独立的体系和方法手段，也体现着 物理学的科学探究思想物理学研究的对象多是复杂的系统，很多对象具有无穷多自由度，因此 物理学的科学方法和思维方式处在不断地发展和完善过程中，必须进一步去探究、去发展才能处 理复杂系统。因此，要加强对物理学的哲学的研讨，加强科学方法论、数学及计算方法的研究。 物理学家只能以科学的思维方式和科学素养为基础，通过那些成百上千的前人没有做过的实验来 宾实地理解世界通过对物理科学知识最基本问题的反思和突破，才能以事实为根据来逐渐地理 解物理世界，创造出物理学的新发现、新理论。 第四，物理学家具有的怀疑和批判精神，也体现着物理学科学探究的思想在物理学研究的 过程中，人们把可重复性实验作为最基本的标准，以确认物理学的发现和物理学的理论，也借此 把物理学理论同假说、猜想以及伪科学区分开来不能由重复性观测验证的事实，就不能作为科 学的事实；不能由重复性实验证明的理论，也不能成为物理学的理论，而只能是假说、猜想或者 被排除在科学之外这表明物理学的科学精神的基点就是怀疑如没有怀疑的意识，就不需要可 重复性的观测和实验了。物理学的假说和猜想是从已有的知识和理论出发做出的推论，但如果没 有得到可重复性实验的证明，或者是可重复观测事实的支持，始终会受到其它假说和猜想的挑战。 物理学史上的日心说、相对论、量子论等许多理论，在提出时并没有立即取得科学界的共识并得 1 1 宁夏大学硕士学位论文第二章中学物理课标中科学探究的思想、观点 量曼曼曼曼曼曼量量曼曼曼曼! 曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼! 皇皇! ! 皇皇曼墨蔓皇蔓墨皇暑鼍曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼍鼍鼍曼! ! ! ! 皇! 皇曼i 到人们的广泛认同，这并不完全意味着同时代科学家们和社会公众的保守，而更多的是由于科学 的理性需要重复性观测的事实或重复性实验来支持。尽管科学史上不乏用偏见和恶意对待新学说 的例子，但如果新学说一经提出，不需检验就要求获得承认，那就肯定不是科学。我们要具有科 学的理性的怀疑和批判精神，对传统物理学的内容进行哲学反思以发掘其内在的理性精神。 2 4 中学物理新课标中的科学探究思想 目前，物理教育界对于科学探究有不同的理解和认识。有一种观点认为，只有把学生放开， 让他们自己发现问题，自己动手实验才是科学探究，才是探究式的学习方式。这种观点是对科学 探究的狭义理解，只看到了科学探究的自主性和操作性层面，而忽视了科学探究的本质含义。我 们在实际教学中，不可能每个课题都用这种探究的方式学习。因此，如何理解科学探究和怎样用 科学探究的思想指导物理教学改革就成了一个重要的研究课题。 从物理学的发展历程来看，伽利略开创了实验研究的先河，他对自由落体的研究堪称科学探 究的典范；牛顿经过对天体运动的长期思考，最终发现了万有引力，将地球与天体的运动规律统 一起来，又何尝不是科学探究里程中的丰碑? 电磁感应定律是法拉第实验探究的结果，麦克斯韦 方程组则是理论思维的结晶。物理学革命的标志量子论和相对论的创立，哪一个不是科学探 究的辉煌成就? 因此，科学探究的含义是十分广泛的 从物理教育的角度来看，我们可以从以下三个层面来理解科学探究：首先是观念层面，科学 探究体现着现代科学观。科学不是已经完成和固化了的知识体系，而是人类对自然界的永无止境 的探究过程。科学的知识体系在探究过程中不断发展和变化，许多科学的结论是待证伪的，是在 发现新的证据之后需要修正的。人类对自然界的认识尚且如此，对