教育部“十三 五”教育科研规划重点课题

杨立君

《高中物理“探索在前 ,教材在后”的教学实践》

一、问题的提出

高中物理实验教学中实施探索教学，是在教师指导下，学生以类似科学研究的过程、方法和形式进行学习并主动获取知识和发展能力的实践活动。它是以培养学生的创新精神和实践能力为目的，因而知识和能力的获得不是依靠教师强制灌输与培养的，而是在教师的指导下由学生主动探究、主动思考、亲身体验出来的。探索教学具有开放性、主体性、综合性和实践性的特点，对教师而言是一种教学观念和教学方法的挑战。探索教学对教师提出了更高的要求:树立以学生为本的理念，激发学生求知欲，引导学生主动探究。教师由传统教学的传授者、主宰者转化为引导者、合作者和促进者，并具有良好的知识素养和完善的知识结构。学生是探索教学过程中的主体参与者，学生学习是一个知识建构、社会化的综合体验过程。

本文通过对目前高中物理教学过程中存在的问题进行分析。指出了高中物理实验教学中实施探索教学的重要性。从理论上论述了探索教学的内涵、教学价值、发展价值和理论依据。从实践方面，通过国内外的高中物理实验教学的特点及目的对比，强调在实践教学中要运用探索教学培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生收集处理信息的能力、创新能力和探究能力。从学生方面和教师方面分析了高中物理实验教学中存在的问题及教材的发展变化的要求，提出了高中物理实验教学中实施探索教学的原则及设计思想，从而构想了高中物理实验探索教学模式。本文还详细结合自己的教学实践分析了物理实验中，如何利用探究性演示、学生实验、课题研究培养学生的综合能力，利用科技制作等课外活动树立学生的科技意识。并根据我国当前物理实验教学的现状，从多方面对实验教学提出了思考。

二、课题研究的背景以及意义

《基础教育课程改革纲要》明确提出“要改变课程实施中过于强调死记硬背，机械训练的现状，倡导学生的主动参与，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”。教育部还颁布了《面对21世纪教育振兴行动计划》，开展了新一轮课程改革，这次改革的特点是:注重科学与人文、科学与技术、科学与社会的问题，强调学生解决问题的能力:重视实验教学的研究，加强培养学生动手能力、实验能力和抽象思维能力;强调人的发展，以人为本，以提高人的素质为宗旨，新课程标准对教师在实验教学中的要求:(1)转变观念，加强学习，提高教师实验教学的水平;(2)充分发挥实验课堂及课外的主阵地作用;(3)利用实验拓宽教学的阵地。新课程标准中增设了“物理实验专题”模块，其目的是使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能;进一步提高学生的实验素质，激发学生实验探究的兴趣，增强学生的创新意识，培养学生的实事求是、严谨认真的科学态度，养成交流与合作的良好习惯，发展学生的实验能力。“物理实验专题”的设计尤其注重培养学生以下几方面的能力:(1)经历实验探究的过程。(2)强化实验方案的自我设计。(3)深入对实验过程和实验误差的分析。<4)重视对实验方案和实验结果的评估。

从以上分析可知“物理实验专题”模块对实验教学的要求，重在培养主动探究实验的能力。在高中物理实验教学中如何实施科学探究，目前已成为中学物理教学改革的热点问题之一。

反思传统的物理实验教学会发现存在一些问题:为什么我们的学生随着学习年限的增加而学习兴趣逐渐降低?为什么我们培养的学生高分低能?因为传统的实验教学是一种灌输一记忆式的、带有很强机械性的教学活动。在这种教学中，教师把现成的结论传授给学生，学生是被动的客体，而不是积极主动的学习者:知识不是教师与学生共同分享的财富，而成了教师赐于学生的“礼物”。但探索教学是教师通过引发、促进、支持、指导学生进行探究性的学习活动，来完成学科教学任务的一种教学思想、教学模式和教学方法。探索教学策略的实施主体是教师，在教师成功实施探索教学策略的情景下，学生既是探究性学习活动的主动者，又是教师探索教学策略的受动者。探索教学作为一种新的教学模式和教学方法，着眼点在于改变学生的学习方式，着手点在于改变教师传统的教学方式。探索教学作为一个独立的研究课题，在我国已形成，并成为摆在我们教育工作者面前鱼待探讨的问题。关于探索教学，探究学习等方面理论与实践的研究，国内外有诸多专家及教育工作者提出不少的观点及看法，国外影响较大的理论代表有布鲁纳的发现学习理论，罗杰斯的人本主义学习理论，萨其曼的探究训练模式等，国内关于探究方面的论文也不少，如叶平的《在实验教学中培养学生的创新意识》、李华君的《以实验为载体进行研究性学习的探索》、赵顺法的《物理课堂教学中创设问题情境的研究》等。但是针对我国高中物理实验探索教学的研究并不多，大多数文章只针对某一方面进行研究，系统而全面的从理论和实践角度研究的文章不多见。本文试从理论和实践两个方面，结合多年的教学经验，开展对物理实验教学中探索教学进行探讨，以期从中探索出适合中学物理实验教学改革的教学原则、方法以及实施策略，以便为广大教育工作者进行实验教学的研讨提供参考。

三、研究内容

(1)分析我国实验教学的现状及比较国内外实验教学的特点，从而提出我国实验教学中所采取的教学方式—探索教学。

(2)通过分析国外的几种探索教学理论，提出实验教学中实施探索教学的指导思想及原则。

(3)提出实验教学中实施探索教学的设计方案。

（4）从演示实验、学生实验、课题研究及科技制作等四个方面，分析如何实施探索教学。

（5）对实验教学中探索教学的实践作多方面调查分析，从而提出实验教学中的改进策略和对未来实验教学的展望。

四、探索教学思想的形成与发展

（一）国内教育思想中的探究观点

探索教学作为与传统的传授式教学相对应的一种观点，自古以来就已形成。在我国教育史上著名的大教育家孔子就非常重视学习在人的发展中的作用。在《论语》一书中从不同的方面介绍了教与学的思想。《论语·学而》中讲了“学而时习之”，提出关于如何学习的问题，学习是一个反复实践并获得真知的过程。在教学过程中，既要重视教师教学过程，又要重视学生学习的过程。他将学习过程中的“学、思、行”构成了一种统一的整体。在《论语，述而》中提出;“不愤不启，不徘不发、举一隅不以三隅反，则不复也”。意思是说:只有当学生有强烈的求知欲望和积极思维状态时教师才适时地诱导、引发，启发诱导的核心就是最大限度地激发学生学习的主动性和创造性[I39。这种启发诱导式教学正是探索教学思想。在《论语·为政》中指出“学而不思则阁，思而不学则殆”。强调学习与思考的结合即在教学中学生主动思考，获得新知识。《学记》一书中提出“教学相长”说明在教学过程中教师指导学生学习发现自己的不足，提高自己的知识水平，而学生从教师那里获得知识，必须经过自己的主动探究、努力才能提高自己的水平。还提出“导而弗牵”、“强而弗抑”、“开而弗达”，这种思想观点主张:积极引导督促学生而不是强加逼迫，要启发学生积极思考而不是直接灌输，为学生提供学习方法，让他们充分发挥主动性，亲自探究，这些观点对今天的探索教学具有指导意义。《学记》中还提出“藏、修、息、游”的学习模式，要求学生在学习过程中不仅要注重课堂上学习，还要注重课外实践活动。还提出“相观而善之谓摩”，提倡在学习中要取长补短，相互切磋，相互观摩，同学间要相互讨论与探究，培养团结合作精神。南宋著名思想家、教育家，儒家思想的重要人物朱熹提出“无疑一有疑一解疑”的过程，指出了学生在学习过程中要充分发挥自己的主动性，勇于探究、并创造性地解决问题。在教学中，他运用了“时习与温故知新，适时启发”等原则与方法。并且主动培养学生的兴趣，反对刻板的知识传授。强调教师只做个引路的人，做个有疑难一同商量的人，让学生做学习的主人。现代人民教育家陶行知，在教育思想中指出注重学生的主体发展和个性发展，学生始终是教育的主体，一切教育都是为了儿童的发展。对于学生的发展，提出了六大解放，即解放学生头脑、双手、眼睛、嘴巴、空间、时间，这正是体现了探索教学中的开放性、主体性。通过学生的主体性探究，培养他们的创新精神，正是探索教学的核心。

（二）国外教育家的探索教学思想

探索教学的表现形式是“发现法”和“问题解决法”。“发现学习”是以培养探究性思维的方法为目标，以基本教材为内容，使学生通过再发现的步骤来进行的学习。发现教学思想的萌芽最早可以追溯到卢梭，卢梭自然主义教育倡导教育要适应儿童的自然本性，主张凡是儿童能从经验中学习的事物，都不要使他们从书本中去学。经验主要来源于行，来源于探究。杜威提出并实践“从做中学”的观点，认为个体要获得真知就必须在活动中主动去体验，去“做”，因为经验都是由“做”得来的。杜威进一步提出:人们最初的知识和保持得最牢固的知识，是关于怎样做(How to do )的知识。为此，就应该循着这种获取知识的“自然途径”为学生准备适当的环境，使“学生由做事而学习”( Learningby doing ) ，布鲁纳认为，发现法的实质是在教师启发引导下，让学生按照自己观察和思考事物的特殊方式去认知事物，理解学科的基本结构，或者让学生借助教材或教师所提供的有关材料去亲自探索或“发现”应得出的结论与规律性知识，并发展他们的发现学习的能力。

“问题解决法”也是探索教学的一种重要方式。“问题解决法”的理论有:桑戴克的“试误说”，哈洛的“学习心向论”，杜威的问题解决五段理论以及问题解决的信息加工理论等，真正系统地提出问题解决教学法的则是前苏联科学院士M, N、马赫穆托夫，他认为问题解决三个阶段是:问题情境的创设、问题的提出和问题的解决。

20世纪五六十年代，“探索教学”作为一种教学方式是美国生物学家、课程专家、芝加哥大学教授施瓦布首先提出的，他极力主张要积极地引导学生像科学家那样对世界进行探究。在施瓦布的推动下，探索教学在英美等国得到了发展，如萨其曼的探究训练模式，施凡布的生物科学探究模式，马希尔斯和考克斯的社会探索模式以及学习环模式和SE模式等。

尤其在20世纪80年代以来，出于提高综合国力和适应知识经济发展的需要，各国普遍重视对学生的创新能力培养，对探索教学的发展有较大促进。英国推出《1998年教育改革方案》首次将科学课程与英语、数学并列为三大核心课程，特别强调对学生科学探究能力的培养。20世纪90年代美国出台过两部具有纲领性的科学教育文献:1990年美国科学教育研究会提出的《2001计划》和1996年美国国家研究理事会推出的《美国国家科学教育标准》，这两部文献都强调探索教学的重要性。

五、实验反思

在高中物理教学中实施探索教学的目的是试图让每一类学生都得到发展，这无疑是要求实验从最基础的学生分层开始。在掌握物理基础知识和基本技能的基础上给他们更广阔的空间，培养他们自主学习的能力。经过一个学期的实验，我根据学生的学习情况进行调层，在这个环节是我遇到的第一个难题：学生分层的依据尚缺少有价值的理论指导与相对科学的固定模式，如何鼓励被降低层数的学生，让他们不自暴自弃？如何让教学内容都有交集，便于各层间有适合自己层次的评价？接下来就是从形式管理到内容管理分层后对学习效果的巩固环节管理，是我遇到的第二个难点。在这个环节，如何避免小组成为少数尖子学生的独有领地？不可否认的是分层后一部分学生开始学习了，在做实验时能主动的动动手，但是也不能对C 层学生的估计过高。一些反复练习会让他们感到烦躁，对一些问题理解的不深不透。作为老师如何引导学生在交流中开阔思路，提高能力值得我们进一步去探究。

（一）实验过程中需要解决的问题

更新教学理念，改进教学方法。观念的更新涉及教学观念、管理观念、学习观念等多个方面。综合高中多元互动式教学理论，应以学生为主体，以教师为主导，将知识性、实用性和个性化相结合来改进见血方法。

加大学困生的指导。对于学困生重在补缺补差，避免负积累知识的转化。在课前为他们扫清接受新知识的障碍；在课后应从培养他们的学习习惯入手促进学习的进步。总之，教师应在深入了解学生的基础上，准确客观地制定出适合不同层次学生的教学目标，在课堂上积极地进行个别辅导，进而大面积提高教学质量。

科学地制定教学目标。首先是认真钻研大纲和教材是制定教学目标的基础。其次是制定阶段性的目标，教师要让学生能通过自己的努力达标，就要遵循最近发展区原则，制定阶梯型的分阶段目标。第三是要在教学内容的传授上知识容量要适中，对于基本概念、基本原理、基本规律必须加以训练和巩固，在这个基础上教师应对知识点进行横向、纵向及内在联系的分析，从深度和广度加以落实。

重塑师生角色，转换相互关系。在探索教学条件下,教师通过交际性的和有目的的多元交互活动，在多元互动教学模式中，教师不再是知识的传授者和灌输者，而是互动活动的合作者和促进者。教师要引导学生进行有意义的互动交流。与之相适应的是，学生根据课程要求和自己的实际需要选择调整互动方式，与合作者们反复讨论，在做中学、探中学，完成对物理现象使用规则的认知和外化，使自己成为自主的、高效的知识建构者。

要打破应试教学模式的束缚和制约,建构起出科学、合理的高中物理水平考试,这是真正实现对学生隵能力、学习方法、学习信心的全方位检验、考核和评价。此外,学生的平时作业、网络学习、随时设计的小任务等等的考核都构成了对学生评价不可或缺的部分。

教师有必要为学生创建适用于不同层次的学生的教学环境，要以学生为本，不能重复以往让学生不断适应教师的教学模式。

强化课堂互动，拓展个性化自主学习。高中物理探索教学符合学习认知规律,是一种行之有效的教学模式,在我们实施的过程中也取得了较好的效果。

（二）实验研究中存在的问题

我们在教学中要面向全体，注重差异，这是我们实施素质教育的根本出发点。但是探索教学要让每个层次的学生达到自己最佳的发展水平。时间中遇到的问题如下：

（1）对学生进行分层分组，几组合适？分层后的管理？探索教学根据学生的综合成绩，把水平相近的学生编在同层次的一组开展教学.由于缺少了可以学习的榜样，班内成绩较好的学生容易产生骄傲自满的情绪，而那些不愿学习的学生则更容易“臭味相投，打成一片”，互相影响，他们对教学往往容易产生“自暴自弃”的放任态度或激烈的抵触情绪。探索教学虽然是立足于学生之间的个体差异，做到“因材施教”，最终使所有的学生获得共同的发展，层次划分过细会照顾不到各层次的学生，分层过少还不容易找到平衡点。

（2）如何科学制定探索教学目标。 探索教学中我将教学目标对应学生的层次分为初、中、高三级标准。各层目标之间即要能跨越，又要具有挑战性，这样就可以让更高层次的学 生有一个更大的学习自主空间，从而对所学内容进行强化和巩固。

可见，但是任何一种方法都不是万能的。探索教学以提高学生物理学习技能为核心,激发学生不断探索,敢于创新,敢于实践,我们要广泛学习和借鉴其他学校成功的经验,对探索教学中存在的问题进行深入研究,大力开展高中物理教学改革,使探索教学逐步达到我们预期的效果.

六、讨论与分析

探索教学模式是将学生分成不同小组，按小组成员的才能各施其责，相互启发，优势互补，在通过合作开展项目的教学模式下，提供学生互动和交叉碰撞的无限空间，教师在整个过程中的作用是学生的咨询者和引导者，教师关注的创造一个“自由联想”的过程;让每个新创意提供一个启发别人的机会。

实行的目的在于提高学生的学习能力。如何正确对学生进行考核也是一个重要环节。探索教学模式是由一个个有实际应用的任务所组成的，每个任务都规定了学生必须展示不同任务的内容。

探索教学法，为老师和学生提供了一个开放与发展的教育教学环境，它比传统的教学方法拥有更多的自主权与更实际的教学作用。同时通过制定切实可行的方法，为高中物理教学提供了坚实的理论保障。

七、结论与建议

（一）本课题的结论

通过本课题的研究，对高中物理中的探索教学模式进行完善并得出以下结论：

（1）有效地提高了教学效果

本模式在具体教学时，引导学生在完成任务的过程中模拟进入不同的角色，提升了学生学习效率。

（2）提升了学生的学习学习兴趣与学习信心

学生在学习过程中有实用、适用的教学标准、教材、课件、专业试题、教学资料以及共享资源，学习强度大，学生的学习成绩逐渐提高。

（3）创新了高中物理课堂教学模式

探索教学起到了促进不同学生进步的作用。通过探索教学提高了课堂的教学效率。

（二）本课题不足之处及建议

（1）本课题研究的不足。本课题的调查只涉及我实习的学校，这在某种程度上影响了课题研究的系统性和全面性。

（2）教学改革教学对师资力量要求较高，需要知识全面的、具有丰富教学经验的教师，还需要对年轻教师进一步培养，并适当加大培训。

（3）注重探索教学的前期准备，建立科学的探索教学管理模式，做好探索教学的管理，关注引导学生心理健康，这些都会影响探索教学的质量。然而探索教学如何能做到因校而异的特色，也必将促使我校在今后的探索教学中积极探索，不断研究。

由于学生基础不同，探索教学应用在高中物理教学中所取得的教育教学效果与不同。为此，在接下来的研究中，我们要制定专门的训练，采用定时训练方式进行定量训练，从而实现物理教学的便捷化。