探究教學是達成三維目標的有效途徑

　　摘 要： 本文根據目前探究教學還是停留在公開課、示范課、比賽時的作秀，沒有成為教師發自教學需要的常見的教學方式的現狀，從正確認識探究教學與三維目標的前提下，提出了探究教學是達成三維目標的有效途徑。
　　關鍵詞： 常見教學方式 探究教學 三維目標達成 有效途徑
　　
　　如今多媒體手段已成為師生創設教學情景的常用手段之一，不用說大的教學比賽，就是平時認真準備一節課自然而然地用上了多媒體。探究性教學何時能像多媒體技術一樣真正走進教師的課堂，成為師生教育教學的常規教學方式和學習方式之一，不是公開課、示范課、比賽時的作秀，而是一種發自教學需要的自覺的教學行為模式。我們認為這需要對探究教學與三維目標的達成有一個正確的認識。
　　一、探究教學的認識
　　1.探究教學概念的理解
　　什么是探究教學？美國的《國家科學教育標準》指出：探究教學的核心是把培養科學的思維能力作為基本目標，把科學思想和科學方法作為最主要的教育內容，貫穿讓孩子們參與科學探究的過程中的“以探究為中心”的教育方法。在《新課程標準》中對科學探究的表述是：科學探究指的是科學家們用來研究自然界并根據研究所獲事實證據作出解釋的各種方式。科學探究也指學生構建知識，形成科學觀念，領悟科學研究方法的各種活動。施瓦布認為探究學習是指兒童通過自主地參與知識的獲得過程，掌握研究自然所必需的探究能力，同時形成科學概念，進而培養探究世界的積極態度的活動。可見，探究不僅具備知識形成的本質特征，而且是一種方法和過程，還是一種態度。探究學習是新課程改革的一個亮點和熱點，它不僅有利于學生溯源知識的來龍去脈，學會科學方法，而且有利于形成良好的情感、態度和價值觀。
　　2.高中物理教材對探究教學的安排
　　首先，相對于現行教材，新教材的安排從整體上就是以探究的思路展開的。全書提出各種各樣問題來引導探究。如：必修第一章《運動的描述》。講到機械運動：對于機械運動，怎樣描述機械運動？科學家應該怎樣描述物體的機械運動？講到質點，在力舉各種物體運動的情況下，提出：可見要準確描述物體的運動，并不是一件容易的事，困難和麻煩出在哪里？實際物體的運動是復雜的，如果物體都是一個個只有質量、沒有大小的“點”，問題就簡單了。那么，什么情況下可以把物體看做這樣的“點”呢？如：在第二章開始的時候，我提出問題：小車在重物牽引下運動，看看小車的速度是怎樣隨時間變化的？然后引導學生進行實驗，分析數據，得出結論。然后在第二節開頭又提出：在上節的實驗中，小車在重物牽引下運動的v-t圖像是一條傾斜的直線，它表示小車在做什么樣的運動？接著引導學生探究勻變速直線運動的速度與時間的關系規律。這是一個典型的科學探究事例。如：第七章萬有引力定律的教學，教材整章就是按萬有引力定律的發現歷程展開的：
　　從行星的運動→太陽與行星間的引力→月地檢驗→萬有引力定律→引力常量的測定，等等。
　　其次，教材編寫中對于一些物理規律的習得過程，教材中特意設計成了探究式的實驗，以便學生在學習物理規律的同時，經歷探究規律的過程，了解科學的方法。有些實驗，探究性很強，這一點在實驗的標題中都明確地標示出來了。如：第二章第一節“實驗：探究小車速度隨時間變化的規律”、第三章第四節“探究求合力的方法”、第五章第六節“探究功與物體速度變化的關系”、第六章第三節“探究平拋運動的規律”，等等。
　　再次，從教學活動的角度講，高中物理中的科學探究不全是實驗探究，如第五章第五節“探究彈性勢能的表達式”、第六章第六節“探究向心加速度大小的表達式”等。實驗是物理學的基礎，這是從整體上說實驗推動了物理學的發展，而絕不是說，物理學中的每一個規律都“應該”或者“可以”直接由實驗總結出來。明確了這個認識以后，在學習過程中我們就敢于確認：只要包含了科學探究的若干要素，但不包含學生實驗或演示實驗的教學過程，也是科學探究。探究既有動手的實驗探究，又有純思維的探究。
　　最后，教材在其他方面也對探究活動給予了特別的關注，設計了思考與討論、做一做、科學足跡、說一說、科學漫步、STS等多種形式的欄目。書本最后還有課外讀物及推薦網站。為了突出科學探究的本質，避免對探究產生形而上學的認識，教材中沒有單獨設立“探究”的欄目。因為如果設置這樣一個欄目，似乎不是這個欄目的內容就不是探究了。其實科學探究是人們由未知經過探索，到已知的一種過程。只要學生體驗了這個過程，也就經歷了科學探究，從這個角度來講，科學探究更是一種精神。在一定程度上可以說，人們對未知事物的探求精神是與生俱來的。科學教育應該保護并發揚學生的探究精神。所以，探究教學應該成為伴隨科學教育的常見教學方式。
　　二、三維目標的理解
　　新課程提出知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維教學目標。
　　1.三維目標的構建是一種繼承與發展。
　　過去受凱洛夫教育理論的影響，在應試文化的氛圍下，導致教師的教學行為過于追求短期效果，忽視學生科學素質的養成。注重基礎知識與基本能力的教學，忽視了知識獲取與能力養成的途徑與方式方法，更忽視了學生學習興趣的培養，積極情感與正確態度的養成以及正確價值觀的樹立。在新課程實施前的20年教育改革中已經正視到這個問題，許多有識之士已經非常重視過程教學、重視啟發式教學，重視引導學生。一直以來教師就認為充滿研究氛圍的課是好課。盡管那時侯的探究是為了更好地理解知識，激發學生的興趣也是圍繞知識目標的更好實現。但無形中對三維目標的明確提出提供了研究基礎。新課程致力于改變以往過于注重知識的取向，強調知識學習過程，方法習得過程與情感態度價值觀養成過程的統一，并從“知識與能力”“過程與方法”“情感態度與價值觀”三個維度對課程目標進行了重新構建。可見三維目標不是現在才有的，它的提出是基于歷史的繼承與發展。
　　2.三維目標的構建是對科學教育本質認識的一種飛躍。
　　三維目標不僅是對“基礎知識和基本技能”培養目標的補充和完善，而且是在科學教育本質的認識上的一種飛躍。如《原子結構的教學》：電子的發現催生了“棗糕式結構”模型、粒子散射實驗使“棗糕式結構”模型受到了挑戰，盧瑟福提出了核式結構模型，核式結構模型無法解釋原子的線狀譜，玻爾提出三條假設，玻爾模型圓滿的解釋了氫原子發光機理，但對核外有兩個電子以上的原子發光機理卻不能完全解釋。拋開過多的經典理論根據量子理論最后得到原子核外“籠罩”著“電子云”的原子結構模型。可見，人類的認知過程本來就是探究的過程。這就是說，物理學本身就是知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的統一。三維課程目標乃是物理學本質在教育中的反映。科學的過程與方法、情感態度與價值觀不是我們給物理學“貼”上去的，它是物理學本身固有的。強調三維課程目標是按物理學的本來面目教學。
　　3.三維目標的內涵是科學文化的表現。
　　科學知識是人類長期探索客觀世界的結果，在此過程中伴隨著科學方法、科學精神、科學的世界觀等精神層面的東西，均屬于科學文化的一部分。物理學不僅以其概念、原理和規律揭示了自然界基本運動形式的諸多真理，而且以在建立這種知識體系的過程中所升華和發展了的科學思維和研究方法，推動科學的繼續進步。與此同時，它的知識、方法和思想對人類活動的廣闊領域都產生了影響，尤其是它的每一次重大成就，都改變著人們的自然觀、世界觀，成為人類思想和觀念進步的偉大階段。如：趙凱華教授講到如何對中學生講《熵》時，提出“熵是一種世界觀”的觀點，就很好地體現了物理學概念如何從學科本身走向信息科學、生命科學，以及經濟領域，最終成為人們的一種世界觀。現在熵的概念已經應用到各個領域。又如X射線的發現、萬有引力定律的發現等。綜觀物理學的發展史，許多科學發現都在一定程度上引起了社會的變革、改變了人們認識世界的觀念、能力，提升了人類的生活質量。所以從三維課程目標來看，教育不僅是知識和方法的傳遞，而且是心靈的喚醒。知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀都是人類文化的組成部分。
　　
　　4.三維目標彼此關聯、協調統一。
　　從“知識與能力”目標來看，知識的把握、能力的養成離不開學習過程的實踐與體驗，更離不開科學方法的指導與運用。從“情感、態度與價值觀”目標來看，它是一種更為廣泛的人文涵養。這種素質的養成，不是外部強力的結果，而是要通過一定的情景中的實踐與體驗內在地生成。從“過程與方法”目標來看，任何學習過程既是一個獲取知識的過程，提升能力的過程，也是一個情感體驗的過程，人格的建構過程。新課程目標中“過程與方法”的引入，極大地改變了現行課程標準中認知、情感、動作技能目標各自孤立的狀態，也由此改變了現行課程中情感與動作技能目標簡單地依靠知識的傳授來加以實現的方式。我們在課程實施過程中要看到“知識與能力”的重要性，不能忽視“過程與方法”的重要性，既要關注學習的“過程”，又要看重學習的“結果”；既要注重學生基礎知識的積累與基本技能的養成，又要注重學生情感、態度與價值觀的培養。
　　三、科學探究是達成三維教學目標的有效途徑
　　1.科學探究是達成知識與技能教學目標的有效途徑。
　　（1）知識的建構是探究的結果。科學知識是科學家們從事科學活動的成果。知識是物理教學的基礎。知識屬于人的認識范疇，是人在社會實踐中形成并得到檢驗的，無論新知識的獲得還是已有知識的掌握，都離不開人的積極參與，離不開認識主體的活動。學生構建知識結構、內化知識、掌握知識的過程，實質上就是一種探究的過程。這在過去20年的教學改革中已經得到了證明。物理教學在把常識之中的模糊不清之處提升到科學層次的同時，還要在這一過程中發展學生的科學思維能力。對于科學工作者而言，一個科學問題就是他的一道“習題”。為了求解，他要調動已有的科學知識及科學方法。當得到滿意的解答時，他就創新了知識，而這種新知識的獲得定會發展新的科學思維與科學方法。對于學習者而言，一道習題應該看做一個“科學問題”，像科學家那樣去思考和探求，才能有所收獲。學生的心靈世界蘊藏著巨大的探究潛能，這種沉睡的力量會不斷產生強烈的、不可遏制的沖動。這就是探究，教師有責任去激活、喚醒并呵護它。
　　（2）科學探究本身也是學習的內容。知識包括陳述性知識和程序性知識，怎樣進行科學探究是一種程序性知識，以前我們對這類知識的學習不夠重視。在科學課程的學習中，學生要通過對探究過程的反復體驗，學會怎樣進行科學探究。這是課程內容的一部分。新課程在內容標準中對科學探究提出了科學探究的七個要素（提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作）。“要素”不同于“環節”。一個過程環節不能中斷；而要素是科學探究的標志，一個具體的教學過程只要具有一兩個這樣的要素，它就有了探究性。既然這樣，也就是說，學習時的科學探究不一定是“完整”的。只要搞清楚探究課題的主要目標是哪個要素：屬于目標要素的應該充分保證學生的探究時間，指導學生認真完成；不屬于本課題的過程目標，教師可以采用其它教學方法，或傳授、或啟發。教師要讓學生把主要精力放在事先設計需要探究的要素上。一個課題究竟需要探究哪一個要素，應該根據教學目標、內容的特征、學生的心智水平、教學資源、課時安排等因素進行合理和全面的規劃，從低層次水平到高層次水平穩步推進。看起來一節課似乎只突出了某一兩個要素，而實際上不同的課題分別突出了不同的要素，學生所得到的是探究能力的深入和全面的發展。確定主干探究要素，還可以解決探究教學時間與目標落實的矛盾的問題。探究的形式主義也會自然消失。這樣，許多教學誤區就可避免。如過程的展開與結果的得出問題的時間分配、探究學習與接受學習二分的問題，等等。
　　2.科學探究是達成過程與方法教學目標的有效途徑。
　　（1）過程與方法是探究教學目標的組成部分。科學過程是科學家們從事科學活動的智力勞動過程。把科學過程與科學思維、科學方法引入物理課程，不僅能使學生有身臨其境之感，而且能使學生領略前輩大師的研究方法、科學思想。科學精神，得其精髓，有所借鑒。物理課程不應該把人類認識自然的歷史擦去，科學家們曲折頑強而又閃爍著智慧的創造性思維和實踐過程不能被公式和邏輯的面紗遮蓋。離開了探究，就離開了引向結果的過程，學生得到的知識就是機械的、沒有內化的，不是系統的，如果只追求結果，就等于沒有結果。有鑒于此，物理課程應該力戒枯燥呆板地羅列概念和公式，它應該以嚴謹的態度擷取科學的果實，并輕松活潑地展現科學思想發展的脈絡，對學生產生強烈的吸引和激勵。教學的重心要從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉移，要改變學生一味被動接受知識，缺乏自主獲取知識的意識和途徑的狀況。從這個角度看，科學探究在教育中的作用還在于播種一種行為，收獲一種習慣。
　　（2）分層次體驗探究教學。
　　下表根據探究教學的開放程度列出了五個水平等級的探究教學形式。
　　從理論上講，水平5完全由學生獨立主動地進行探究學習，也就是說學生自己形成問題、建立假設、制定研究方案、檢驗假設、作結論、是最理想的探究教學型式。水平4是最常見的探究教學型式。科學探究應該根據學生的認知水平、教學內容、課時分配等具體情況確定課時探究要素，循序漸進，從探究某個要素、某幾個要素、慢慢過渡到對課題的完整探究（從水平1過渡到水平5），讓學生體驗探究、學會探究。科學知識與形成科學知識的過程的對立、二分是人為造成的。科學在本質上并非如此，因為結論與產生結論密不可分，學生不可能脫離一方面而能理解另一方面。可見探究教學是解決科學知識與形成科學知識的過程的二分問題的最佳途徑。
　　3.科學探究是達成態度、情感與價值觀教學目標的有效途徑。
　　（1）科學探究為態度情感與價值觀目標的達成搭建了平臺
　　蘇霍姆林斯基曾說：教育的技巧并不在于能預見到課堂的所有細節，而是在于根據當時的具體情況，巧妙的在學生不知不覺中做出相應的教學。這是一項復雜的活動，它需要教師課前做出周密的策劃，這就是對教學的預設。面對個性張揚的學生的和開放的教學過程，探究活動的發展有時和教學預設相吻合，而更多時候則與預設有差異，甚至截然不同。這種差異與截然不同就是課堂生成。對教學來說，不管是預設目標的實現，還是引導學生產生有意義的生成，探究是最佳平臺。探究的過程是心靈對話，情感碰撞的過程，是學生思想火花與教學內容相互碰撞的過程。在親歷探究過程中，學生經歷挫折與失敗、成功與興奮，這其中的許多感受和體驗是他們理解科學本質、科學精神的意義與價值的基礎。即使有些探究，學生走了彎路，遭遇了挫折和艱辛，最終仍然沒有找到問題的答案而不得不求助于教師直接給出解釋，但仍從這一親歷過程中學到了不少東西。教學要重視探究中學生獨特的感受、體驗和理解，才能形成態度、情感與價值觀。
　　（2）正確處理生成與預設是達成態度情感與價值觀教學目標的有效保證。準確把握教材，全面了解學生，針對探究目標，有效開發資源，是進行教學預設的重點，也是走向動態生成的邏輯起點。生成需要時間，時間是生成的必要條件。思維活動是有節奏的，有時頓悟、有時冥想。在師生互動的探究活動中，節奏太快，學生跟不上，預設生成不充分；節奏太慢，學生容易游離于主流活動之外，預設生成同樣不充分。節奏是時間占有的藝術，教師要通過等待，給學生以充分的探究時間。當教師的時間掌握與學生的整體思維速度吻合時，學生就會醉于自己的思維活動中，學習的生成材料豐滿充分，使學生能夠專注于問題的思考與活動的操作。在課堂教學中，教師要充分體會學生的學習狀況，不要在容易理解、預設生成已經相對充分的環節上再耗時間；不要因為老師的表達不明確而引起歧義，浪費時間；更不能對學生一些無學習意義的生成材料究根問底……教師在課堂上不浪費時間，學生就會感到教師的教學組織比較干凈簡練；善于捕捉動態生成性資源，使之開放性地納入預設中。學生才會體會到自己是學習的主體。預設與生成是對立統一的矛盾體。就對立而言，課前細致的預設使本該動態生成的教學變成了機械執行教案的過程；就統一而言，預設與生成又是相互依存的，沒有預設的生成往往是盲目的，而沒有生成的預設又往往是低效的。只有課前精心預設，才能在課堂上動態生成。沒有“預設”就不會有有意義的“生成”。課堂生成可以滿足學生對問題的探究欲望，激發對學科的深層次興趣，從而實現情感態度與價值觀的和諧統一。
　　三維目標的三個方面是一個有機的整體，知識與技能是過程與方法、情感態度價值觀目標實現的載體，情感、態度價值觀是實現另外兩個目標的動力系統，過程與方法是連接另外兩個目標的紐帶，另外兩個目標都要在過程中才能實現。因此，探究能促進三維目標中每一個方面的達成，使他們彼此滲透、相互融合、相互促進，形成一個有機整體。所以探究教學是達成三維目標的有效途徑。
　　物理學是一門與自然、生活、技術進步和社會發展有著最廣泛聯系的科學。對于青少年來說，它可以揭開大千世界的奧秘，又可以使他們志向高遠，憧憬未來，應該是學生最為鐘情的一門課程。然而，有時它竟成為學生最為恐懼和頭痛的課程。這不能不說是單一課程目標與僵化教學方式的一個苦果，我們有理由相信，堅持三維課程目標，堅持探究教學，就一定能夠重新煥發物理課程的魁力。
　　
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　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”