在“本真探究”中嘗試科學的教育方法

個人檔案

吳政，江蘇省昆山震川高級中學物理教師，中學高級教師，昆山市教育學會常務理事兼中學理科副理事長，蘇州市名教師，蘇州市物理學科帶頭人，蘇州市優秀教育工作者，蘇州市優秀班主任，蘇州市物理學科教學研究中心組成員。

近5年來有40多篇論文在核心期刊、省級期刊發表，其中有關科學方法教育、實驗創新研究方面的多篇論文被中國人民大學報刊復印資料全文轉載。共擔任了十二屆高三畢業班教學，高考成績多次名列蘇州市前茅。主持江蘇省、蘇州市課題3個，是學校省級“十一五”教育科學規劃課題研究小組核心成員。

一、成功后的反思

1992年，我第一次執教高三物理，并擔任班主任工作。初擔重任，兢兢業業，如履薄冰。每次備好的教案總是改了又改，每節課幾乎都是先聽一節老教師的課，自己再上一節，稍有點創新，也都是先征求師傅們的意見，改進后再實踐，生怕有丁點閃失。三年的辛勤耕耘，終于換來了教學生涯的第一次豐收，完成了高中教學循環的處子秀。任教兩個班的物理高考成績很出色，所擔任班主任的班級高考錄取率也高，我贏得了領導的信任，更獲得了學生的認可和家長的贊譽，從而有幸連續擔任了多屆高三畢業班教學，連續擔任班主任工作。各種榮譽也接踵而來：教壇新秀、優秀教育工作者、學科帶頭人、優秀班主任等等。

但隨著十幾年教學生涯的累積，成就與自信漸漸被幾絲不安所消解。隨著一屆又一屆學生的畢業，我似乎收獲了一次又一次的成功，但每次卻又留給了我一些遺憾和不安。

不安之一，是物理的均分總是那么低。我對1993年的高考成績還記憶猶新，那年全省的均分創出了新低，我教的兩個班級均分是62.3分，雖已名列蘇州市前列，但其實只是“短中取長”而已。一方面，均分與滿分的巨大落差意味著教學上還有許多尚待完善之處，另一方面，學生的錯誤反映了教師的成功中還有不少“敗筆”存在。其實不論哪一年的高考，總有一些學生會考出低分，對我來說，可能均分是反映我教學成績的主要指標，但對低分考生來說，高考成績可是影響其人生命運之大事，想起學生出現高考低分，我會深深地不安。

不安之二，是在我教過的不少學生眼里，物理還是那么的難以掌握。十幾年中，常聽到學生抱怨物理難學，有些學生雖然很努力，聽課認真，也做了不少題，卻總考不好，有些學生雖聽得懂，但不會做，總感覺入不了物理的門，面對他們，想起那句“沒有教不會的學生”，我會深深地不安。

不安之三，是學生的實驗能力比較欠缺。許多學生喜歡物理，不少是沖著物理實驗而來的。物理是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗既是物理教學的重要基礎，又是物理教學的重要組成內容，更是科學研究的基礎和方法，實驗的能力很大程度上反映了學習的能力。但每年的高考有一種普遍情況——實驗題總是低分，我的學生也不例外。平時的實驗教學中，學生聽講時，覺得頭頭是道，看教師做時，覺得生動有趣，等到自己動手時，卻手足無措，到了考試時，更是頻頻失手。

由此我開始思考十幾年教學中的得與失，思考學生學習物理的障礙在哪里，思考如何突破解決問題的“瓶頸”，形成自己的教學方法，思考如何真正提高學生的實驗能力，讓學生體會科學探究思想。我把這種強調體驗、方法、思想的探究稱為“本真探究”。

2003年，帶著這些反思，我調入昆山震川高級中學。新的工作環境，新的教學要求（新課標、新高考），帶來新的機遇和壓力，也迫使我更多地去思考自己的教學方法與理念，形成自己的教學思想。

二、追求“本真探究”

1.本真探究是尋找方法的探究。

（1）尋找“規律”背后的那些方法。

物理學習包括知識學習和知識運用兩大部分。在物理知識的學習中，一方面要學習知識本身所包含的概念、規律，另一方面更要學習“規律”產生過程中所運用的物理方法，如多個物理量關系探究時會用控制變量法，電磁測量中會用等效替代法，研究力和運動時會用理想實驗法，等等，這些方法是物理學家的科學創舉，更是那些物理規律的產生基礎。在近十年的教學中，我始終以此為重點，設計注重物理方法的學案教案。例如有一節“伽利略對落體運動的研究”，學生在體會伽利略利用“悖論”的邏輯方法推翻那統治人們思想2000多年的理論時，除了欽佩，更多的是表現出一種興趣：為什么物理學中“邏輯”的作用很巨大？是不是能用“悖論”來進行其他的判斷？我讓學生閱讀哲學書籍，查教材、查教輔資料，我還設計了一些“悖論”實例，讓學生加以判斷、討論，并撰文《悖論與問題化自主學習》，發表于《中學物理教學參考》2012年第7期。

（2）總結解決物理問題的不同方法。

高考中解題是檢驗學生解決物理問題能力的最重要手段。作為一個帶過十幾屆高三畢業班的教師，如何提高學生的解題能力是我必須面對的一個實際問題。在物理規律的探究學習中，有“控制變量法”“放大法”“等效法”等研究方法，而解題方法則側重于規律運用中具體的方法與手段，或者強調突出其鮮明的數學特點，或者側重于逆向思維，或者側重于極端思考，如函數法、圖象法、反證法、極值法等等。教學中我始終注重學生對解題方法的自主總結，倡導一題多解與多題歸一，倡導解題中的建模歸類，總結出了一套比較實用的“方法教學”體系。可以說，多年來優秀的高考成績正源自平時教學中對培養學生析題解題能力的充分重視。

2.本真探究是實在的實驗探究。

物理學科是一門實驗學科，物理實驗在物理教學中占有很重要的地位，但2003年初發生的一件事卻讓我刻骨銘心，終生難忘。

那是一個期末，已在高校就讀的往屆學生結伴前來看我，談興正酣時，會客室的日光燈出了故障，燈管兩頭發亮，就是“跳”不起來。面對著一群理工科的大學生，我不動聲色地看著，然而，那些往日的高材生面面相覷，無人敢出手。最后是一位平時物理常常考不好的學生打破了僵局，他站起來靦腆地說：“我來試試？”他拔去了啟輝器中已短路的電容，頓時，室內重現一片光明，一片“刮目相看”的目光投向了他，而他依舊靦腆地說：“這都是跟我老爸學的，他是個電工。”說者無意，聽者有心，我瞬時感到有點無地自容。在課堂上，我把“自感”的知識講得頭頭是道，日光燈的原理分析得深入淺出，然而面對實際問題，我的講解還不如他那小學未畢業的老爸的言傳身教。從此，我開始了對實驗探究教學的反思與改進。

（1）做真正的實驗探究。

十年前，正是多媒體技術在課堂教學中的運用開展得如火如荼之時，尤其是用Flash軟件模擬仿真演示實驗，過程清晰流暢，快慢可控，動畫情景逼真，生動形象，許多老師干脆把真正的實驗省去了，以假代真，讓學生僅在動畫中去體驗實驗，這樣的實驗教學其“效果”也還不錯，因為易錯的環節和難以觀察的細節都用特寫和慢鏡頭加以展示，學生印象深刻，考試中更能考出高分，如此的高效教學何樂而不為？有很長一段時間我也是這樣做的。但漸漸地，我感覺到，這樣的教學中，學生其實是在“觀看”實驗程序，“記憶”實驗細節，學生觀察到的是別人的實驗過程，實驗的過程碰不到障礙與困難，這樣的教學模式下，學生其實是在背誦實驗，死記流程，實驗探究成了一句空話。遇上考查實驗的基本內容或流程，學生尚能千篇一律地機械應對，均分自然也不低，但遇上稍有變化的情形，如電學中電路故障排除、力學中的裝置調節等實用性稍強的問題時，則會束手無策、一籌莫展。為了讓他們體驗真正的實驗探究，提高真正的實驗能力，我要求每個實驗都人人動手，親力親為。而且還把許多演示實驗改為分組實驗，驗證性實驗改為探究性實驗，這些都受到了學生的歡迎，也收到了更好的教學效果。

（2）做聯系生活的實驗探究。

近十年來我逐漸關注學科與生活實際的結合，新課改、新教材也給了我許多新的靈感、新的素材、新的抓手。在交流電、變壓器的教學探究中，我帶來了華能電廠生產車間、華東電力輸配網絡等實地影音資料。當講到二極管的單向導電時，學生質疑：一節大電池為何還是點不亮小小的發光二極管？我引導學生通過實驗去探究發光二極管的伏安特性曲線，讓學生知道了實際二極管還有一個導通電壓，還用生活中的電磁爐來改裝成金屬探雷器，用干簧管來裝門禁報警器，等等。通過書內的知識，書外的運用和拓展，學生既增加了興趣，又提高了應用能力。

（3）實驗中探出“思想與方法”。

實驗的關鍵在于原理的理解、方法的體會、思想的總結。要提高學生的實驗探究能力，只有在實驗中重視原理的物理剖析，重視規律的分類總結，重視結論的對比拓展，才能在實驗中探究出“思想與方法”。為此，我撰文《電學實驗的大思想與小方法》《再談力學實驗的思想與方法》《電學實驗的三類思想與學情分析》《形似而神異的兩種電學測量方法》《力學實驗中的三類圖線彎曲》等，都發表于核心期刊上，反映了我近十年來在“思想與方法”教學中的一些體會。

3.本真探究是培養創新能力的探究。

每一門自然學科的發展無一不是以改革與創新為前提的，物理也不例外。伽利略對自由落體運動的規律、力與物體運動狀態變化的探究，正是由于他對統治人們思想2000多年的傳統觀點的大膽否定，從而帶來了思想、方法上的全面創新，才奠定了今天的龐大的經典物理體系。因此，在日常教學中，我一直將培養學生的創新能力作為教學的重點。

（1）鼓勵學生在質疑書本與教師的權威中創新。

在教學中，我一直鼓勵學生質疑書本上的“經典”，勇敢地提出自己的觀點與想法。在探究“位移—時間圖像”時，有名學生對圖像中“位移”的定義提出了質疑，我引導、幫助他完成了人生中的第一篇小論文《是位移還是位置？》；還有名學生對電學中常用的臨界電阻判斷法提出了質疑，并提出了新的看法，最后總結出了“電阻大小判斷四法”。

（2）鼓勵學生在解題中創新。

解題是運用物理知識解決實際問題的過程，解題訓練是能力的訓練，而創新能力正是其中的一個重要組成部分。從模型變遷、方法拓展到思想的創新，解題中的每一次求異、求變、求新，我都將它當成一次創新實踐，提倡學生做題“一題多解”，更提倡學生“一題多變”地編題。

（3）在實驗探究中再創新。

高中物理中創新能力主要體現在應用的創新上，而實驗是很重要的一點，因此我一直將實驗探究中的創新作為重點。我的《探究加速度與力質量關系裝置改革》《也談伏安法測電阻中系統誤差的消除》等文章記錄了一些創新心得，而《力學實驗復習中的互動探究》《巧用指針式多用表定量探究電容器》（該文被中國人民大學報刊復印資料全文轉載）等文章則記錄了我與學生共同的創新歷程。

三、嘗試物理科學方法教育

1.方法教育的再反思。

近十年來，我一直注重方法教育，但總感覺還有些不足，主要體現在這幾個方面：給予的“方法”較多，學生富有“應用”的體驗，缺少“生成”的體會；在概念和規律的教學中，“方法”講得很少，學生缺少科學探究的品質；在實驗探究中“方法”的體驗還欠缺；在解題中具體方法總結得很多，學生用起來有時反而無所適從，造成“聽時是個高手，用時是個低手”的局面。

科學方法教育是新課標的重要目標之一，物理學在其發展過程中所凝聚和升華的科學方法，是高中物理教學的核心，是具有學科特點的“物理科學方法”。

2.嘗試物理科學方法教育的四個途徑。

（1）在物理學史中“解讀”科學方法，重現科學巨匠的探究歷程。新課標把物理學史的教育提到了一個新的高度。以往如“伽利略對自由落體運動規律的研究”只是作為閱讀材料處理，但現在將它單獨列為一節，內容豐富翔實，能讓學生全面了解伽利略研究自由落體運動的科學方法和巧妙的實驗構思。邏輯推理與理想推論兩大思想方法的體驗是這一節內容的核心，我把這節課的案例整理成文《實驗與邏輯并重，科學與人文交融》，發表在《中學物理》上。

（2）在概念和規律教學中“滲透”科學方法，培養科學探究的品質。物理概念和規律的建立和發展一般是在直覺思維、形象思維和抽象思維的共同作用下，經歷觀察和實驗、歸納和演繹、分析與綜合、類比、想象、假說、理想化和數學方法等的探究，通過假說的試探、直覺的洞察、靈感的激發、想象的發揮，在對觀察結果和原有的理論進行全面、綜合、深入的研究中得到的。教學中，我注重創設便于發現問題、討論問題、探索規律的教學環境，將物理概念和規律的教學作為幫助學生認識事物本質、揭示運動規律、訓練思維能力、掌握科學方法的手段，使學生能夠將知識與方法巧妙結合，從而真正領悟到物理學的內在魅力。

（3）在實驗中“體驗”科學方法，感受科學探究的過程。教學中，我側重的不是實驗操作技能，而是實驗探究中的科學思想與方法，從而強化了學生從實驗中得出規律的一般性過程，同時也強化了學生在物理實驗中的綜合科學素養，如實驗探究設計中的邏輯線索、圖像分析問題的有效方法等等。

（4）在解題和運用中“理解”科學方法，形成“物理思想方法”。中學物理所運用的邏輯推理主要有三種：歸納法、演繹法、類比法。

就認識論講，掌握知識和運用知識來解決實際問題是認識的兩個過程。作為認識的第一個過程，物理知識的學習、基本概念和規律的導出，大多采用歸納推理的方法，極少運用演繹和類比的方法。而作為認識的第二個過程，即運用知識來解決實際問題，則較多采用演繹推理的方法。在知識的學習（概念和規律）中，一般采用歸納推理的方法，且由于教師采用啟發式講解，輔之以直觀的實驗和深入淺出的分析、歸納，易于學生接受。而運用知識來解決實際問題時，則較多采用演繹和類比推理的方法。學生遇到實際問題時，往往先要考慮問題的性質，弄清物理過程的圖景，還原物理模型，分析所給的條件，再選用適當的規律。這和歸納推理的邏輯思維方法完全不同，而且在這一步之前，也談不上什么“對稱法、補償法、微元法”等具體方法的運用。要完成這一步跨越，就要去掌握學習物理過程中所必須掌握的最基本也是最必要的科學方法，這就是要抓住實際問題中的主要矛盾方面，而忽略次要矛盾方面，實現具體事物具體過程的模型化，實現從具體到抽象的飛躍，學會建立理想的物理模型，學會運用概念去設計理想化實驗。

在具體的解題指導中，我強調物理過程的分析，強調物理條件的討論，注重分析、注重引導、注重討論、注重總結，用一系列最基本的思想方法去解決一般乃至于最困難的問題，形成一套行之有效的“物理思想方法”，從這個高度去看各種具體解題方法，不過是掌握了“物理思想方法”之后水到渠成的產物，這也正是科學方法教育的最終目的。

（作者單位：江蘇省昆山震川高級中學）

鏈接

高中物理教學中如何搞好實驗探究教學？高三教學中如何提高實驗復習的有效性？不妨從以下幾方面著手。

教學中注重物理思想的提煉，嘗試實驗模型的構建。物理實驗是物理規律的重要來源，而許多中學物理實驗題則是物理規律的檢驗、運用，所以對實驗的教學，要以物理思想的提煉、物理模型的構建、物理知識的綜合運用為前提。

教學中注重對比發散，嘗試細節的突破。高考實驗的考核往往起點較高，落點較低，考試的著眼點往往都在不經意的某些細節上，許多學生的失分往往都在這些細節上，這些細節其實就體現在高一和高二日常的教學中。而對許多細節難點的突破，要注重采取實用、有效的教學方法，對比分析即是一種常用方法，比如相似的圖線彎曲（不同的原因）、不同的操作方法（相同的原理）等等。

教學中注重變化和拓展，嘗試“一法多形”“一物多用”“多物一用”。高考越來越重視實驗能力的考核，課本上的原型實驗已考得越來越少，從方法到器材到數據處理，都呈現出開放性、多解性、探究性。因此，平時的教學理念，也要適應這個改變。注重實驗原理、方法的變化和拓展，嘗試“一法多形”；注重實驗器材的求異和拓展，嘗試“一物多用”和“多物一用”。

教學中注重“質疑”能力的培養，嘗試改革或改進課本實驗。近幾年的高考和模擬考中都出現了教材實驗裝置改進的題型，這給了我們一種啟迪：課本并不神圣，教材也有升瑕疵；對現有實驗裝置的改革或創新，也是一種能力的體現，也是實驗能力評價的一個重要方向。我們平時的改進可以著眼于三個角度，即從現有教材實驗裝置中原理、方法不盡合理的地方著手，從減小實驗器材帶來的系統誤差著手，從運用先進手段，改善實驗條件的角度著手。

復習教學中注重分類和總結，嘗試模塊化整合。實驗復習提倡分類劃塊，高三復習時尤其應該如此，它可以使學生頭腦中的實驗內容模塊化、集成化，從而提高復習有效性。對力學實驗，可以嘗試按器材組合來分類，大概有以下三類：計時器材模塊（打點計時器、光電門計時器、頻閃照相等）、平拋類模塊、單擺類模塊。對電學實驗，可以嘗試按實驗方法來分類：伏安法模塊（包括所謂的伏伏法、安安法、伏阻法等變形）、半偏法模塊、等效法模塊，等等。

——摘自吳政《高中物理實驗復習教學策略研究》一書（蘇州大學出版社）