基于內在關系發現談高中物理探究式教學

朱向榮

自從十年前的課程改革提出科學探究以來，無論是將其作為學習內容，還是將其作為學習方式，其對高中物理的影響都是巨大的.十年間，包括物理課程標準在內的各學科課標，都遇到了一些新的挑戰，其中不乏關于科學探究的一些爭論，從筆者一個普通教師的視角來看，其中爭論的主要焦點是將科學探究作為一種教學方式，會不會讓學生變成科學探究各環節之下的依葫蘆畫瓢.而不少事實恰恰是證明了這一點的，即不少科學探究的課堂正是按照科學探究的各環節而來的，即使其中遵照課程標準的要求，對各環節的詳略作了調整，但仍然看得出明顯的按科學探究的步驟亦步亦趨的情形.筆者以為這給批評科學探究者提供了口實.

筆者以為，科學探究作為傳統教學方式的補充，其對高中物理教學的意義是巨大的，其讓學生在高中物理知識學習中更多地接近了科學的本質，能夠讓學生在具有探究意味的高中物理知識的學習中認識到科學規律的來之不易.但需要強調的是，科學探究的關鍵不在于程式化的操作，而在于基于物理內在關系的發現，這才是科學探究之本.

1 為什么說關系的發現是科學探究之本

高中物理教學中需要采用探究式教學的，一般都是一些具有某種重要性，能夠促進學生掌握物理知識、理解物理方法、滲透物理發現態度與價值觀的內容.選擇這些內容并充分地運用探究式教學，是科學探究的一個重要思路.基于拙作開頭的分析，筆者此處重點談一個內容，即為什么說關系的發現才是科學探究之本.

梳理科學探究的幾個重要環節可以發現，無論是一開始問題的提出，還是猜想與設計，還是實驗的設計與完成，都離不開基本的物理關系的發現.尤其是問題的提出與猜想環節，這是科學探究最重要的開端，當猜想結束之后，往往意味著科學探究的思維性工作已經完成得差不多了.那么，問題是怎樣被提出的呢？猜想又是怎樣發生的呢？跟隨著這兩個問題去思考，結合學生在物理學習中的心理活動，會發現基于學生的原有知識基礎并尋找其中的不足，才是問題提出的關鍵.而基于原有知識尋找新的不足，其實正是學生對已有的物理知識去梳理進而產生失衡的過程，這正是邏輯關系的一種體現；而猜想環節實際上也是在問題的驅動之下，學生根據大腦中已有的物理知識去對問題可能的答案作出一種預測的過程，這種預測顯然又是一種關系的發現過程，只是這種發現未經實驗驗證，因而稱之為猜想罷了.即使是實驗的設計與實施，稍加梳理也會發現，沒有一種關系的梳理，實驗的原理發現、器材的選擇、步驟的設計仍然是不可能出現的，只有上下邏輯關系統一，才是科學的實驗步驟.

因此，真正的科學探究一定是基于一種關系的，這種關系指的自然是物理知識之間的邏輯關系，而這種關系的發現其實正是物理思維能力與物理方法的體現，這與學習者的智力因素與學習策略是相關的；一個學習者選擇什么樣的研究思路，其實與學習者自身的情感、態度及價值觀是默會的關系，從學習心理的角度來看，則是非智力因素.于是又可以發現，一種物理關系的背后往往也是新課程所倡導的三維目標的綜合體現.

2 基于關系發現的科學探究實例及分析

基于物理內在關系的發現去實施科學探究，會發現探究式教學所強調的若干個環節往往都會自然呈現.其中的關鍵，則在于教師的教學設計，筆者現以“電勢差與電場強度”的教學為例，談談筆者對基于關系發現的科學探究式教學的理解.

第一步，通過關系的梳理，盡量讓學生自主地提出問題.筆者的設計是這樣的：此處應讓學生認識到電勢差與電場強度之間存在著聯系，這一點并不容易，無論是學生在初中物理中建立的電壓與電流的關系，還是前面已經學過的移動電荷在勻強電場中受電場力做功，都可以讓學生認識到兩者之間的關系.此時學生的認知會一定程度上失衡，因為他們自然會想到：兩者之間是什么關系？如何研究它們之間的關系等.

第二步，引導學生猜想.這個時候在注意，如果忽視了關系發現，學生的猜想實際上是無意義的，因為學生如果沒有發現關系的意識，那所謂的猜想只能是胡思亂想，這是常規探究式教學的通病.因此筆者在此教學中的重點，確定為引導學生發現“電場力做功”是搭建電勢差與電場強度關系的橋梁，于是可以引導學生思考以勻強電場為例，然后設一帶正電的點電荷從某點沿電場線的方向移動到另一點，然后計算電場力對點電荷的做功情況.在這個過程中，由于需要建立定量關系，因此電場強度設為E，電量設為q等通常都是教師主動講授的內容，就有可能成為學生自主的需要.而尋求電場力做功W與基于功能關系得出的W=qU，也成為學生在關系發現中的一種自覺思維活動.這種關系一旦被發現，那U=Ed關系的發現就是自然而然的事了.

此關系的證實一般不需要通過實驗來證實，但教師可以引導學生根據以上關系的發現去設計實驗，從而開拓學生的思維.此不贅述.

3 教學反思

需要說明的是，科學探究在高中物理教學中不一定非得是“大部頭”的動作，不一定非得一個完整的科學探究過程，因為那樣確實會造成效率低下的情形.在日常的物理教學中尋找相對較小的知識點，進行科學探究意識的滲透與能力的培養，是科學探究教學更現實的選擇，這也是當前“學習進階”研究的重點內涵.

說科學探究要基于一種關系發現，其實是遵循了物理教學的基本規律.高中物理內容繁雜，如果不從中尋找并梳理出清晰的關系，真正的科學探究是難以發生的，而物理關系的發現，其又在于教學中教師要向學生或明或暗地呈現這種關系，并引導學生去發現這種關系.這里需要強調的是“引導”，引導意味著不是明確地呈現這種關系，而是提供條件讓學生去發現這種關系.翻開物理發展的歷史可以發現，關系的發現，既是科學探究的基礎所在，也是物理知識發展的必由之路，而當前的物理教材有時不能清晰地呈現物理發展的特點，但物理知識的承前啟后關系卻是異常明確的，基于物理關系而不拘泥于歷史去發現物理知識之間的關系，是班級授課制下科學探究的王道.