1、物理科学探究校本课程的实践探索物理科学探究校本课程的实践探索 2012年9月，我校与广西师范学院（以下简称师院）物理与电子工程学院科学探究俱乐部合作，在高一年级开设了物理科学探究校本课程，我校物理组具体负责组织实施。 成立于2009年的师院科学探究俱乐部，主要由该校三位大学教学论课程的教师指导，成员来自该校物理系在读研究生和四年级本科生。俱乐部活动的宗旨是学习科学探究的教学理论，研讨科学探究的教学案例和教学设计，实践科学探究教学；通过“教中学教”的过程，指导物理师范生亲近和理解科学探究，具备在课堂教学中实施科学探究教学的能力。俱乐部自成立以来，已经在广西科技馆和南宁市的多所小学、初中举办过一系
2、列的科学探究活动，得到了学生和家长的高度认可。 一、我校校本课程的设计与教学安排 我校物理组在与该俱乐部充分协商的基础上，决定按如下计划实施我们的校本课程：在师院专业教师的指导下，由俱乐部成员组成授课教师小组，在我校高一年级组织两个探究班（学生约100人）开展探究活动；我校物理组的教师参与探究案例的设计与实施，对有关的教学活动组织评课、反思，并参与课堂学习纪律的管理。 在具体实施的过程中，我们根据教学研究的需要，适时调整教学研究的内容和方向。第一学期，我们重点组织课堂探究与课后反思、讨论，时间安排在每周二下午第七、八、九三节课；第二学期，我们重点组织课堂教学见习与科技制作活动，时间安排在周一或
3、周五。我们最初设计的课程内容，有科学探究活动“高脚杯发声的奥秘”“浮沉子的奥秘”“水果电池的探究”“影响水果电池电流大小的探究”“做一个可控的电磁铁”“直流电动机的制作与探究”等，以趣味物理实验为主，还有科学制作“水火箭”“西罗喷泉”“走马灯”等。在试行了一个学期之后，我们对物理课程的本质进行了深入思考，决定对课程内容作出如下调整：将科学探究活动由趣味物理实验拓展到与教材相结合的探究活动，由定性分析拓展到定量分析，重视和培养学生在探究中的合作与表达，引导教师和学生加强对探究活动本身的学习和反思。 二、我校校本课程实施的两大亮点 虽然师院的科学探究俱乐部已经成立多年，但在高中开展科学探究俱乐部活
4、动还是首次；而我校在高中课改后也是首次在我们物理组确立开展科学探究教学实践活动。在没有任何现成经验可以参照的情况下，我们以巨大的热情坚持了一个学期的“趣味物理实验”的摸索，第二个学期之后，我们开始修订科学探究课程的价值取向。我们认为，传授正确的物理知识只是基本要求，教会学生物理学习和探究的方法才更有价值。如果学生以后不再学习物理，他们可能很快会忘记学过的物理概念、规律，但如果因我们精心的教学而习得了科学的方法和科学的思想，那么，我们将终生为之自豪。实践证明，学生对调整后的课程非常满意，我们的教学效果也非常好。 （一）形成了课堂教学和校本课程相结合的教学模式 在第二个学期调整教学活动的内容之后，
5、我们将科学探究活动由趣味物理实验拓展到与教材相结合的探究活动。结合对教材的分析，我们发现，物理课程标准对科学探究的方式有如下区分： 尽管科学探究的方式因不同的教学内容或教学模式而不同，但物理实验已经毫无疑问成为高中物理教学的重要内容和进行科学探究的重要手段。 1.让实验探究贯穿课程始终 新课标教材的编写与大纲版教材有很大的差异，借助实验探究科学规律的设计意图十分明显。例如：第一章给出时间、位移、速度等基本概念之后，引入了“用打点计时器测速度”这个实验，接着给出了加速度的概念；第二章围绕着打点计时器的运用，展开了对匀变速直线运动的研究；第四章把“探究加速度与力、质量的关系”这个实验独立设为一个课
6、时，到第二课时才讨论牛顿第二定律。 教材一方面对那些通过分析实验数据得出规律的教学内容设计了具体的实验探究，另一方面也对偏重于定性分析和逻辑推理的教学内容采用了实验探究的设计。以牛顿第一定律一课为例，因为教材中包含了理想实验和物理学史的内容，我们在教授该课内容时，重点设计了探究教科书中所涉及的科学规律、验证物理学发展史中重大发现的探究活动两个“探究过程”，并形成了如下教学环节： 2.提升理论探究能力 课程目标对“过程与方法”这一维度的要求如下：“通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。”而物理教科书中存在着大量未经实验探究过
7、程而得出的概念和规律，要求我们在教学中重视逻辑推理、物理模型的建立和数学工具的运用。 在进行校本课程教学研究的过程中，我们逐渐认识到，科学实验其实并不是科学探究的本质特征。理论推导的整个过程，同样能让学生“经历”完整的科学探究的过程。以必修2第七章机械能守恒定律的教学为例：教材首先从重力做功和重力势能的变化过程开始，引导学生讨论功和能的关系，并通过数学推导的方式定义了重力势能的表达式；然后在功、能关系的讨论中利用极限思想探究出弹性势能的表达式；接着通过实验探究得到了动能与物体的速度二次方成正比，指出实验并没有得到动能的表达式，说明实验测量只是达到目的的一个桥梁，实验并不能解决一切问题；最后在动
8、能定理一节，把实验思路转换成理论性研究，通过数理推导得出动能的表达式，同时得出动能定理。整个章节的教学过程，既让学生完整经历了科学探究的过程，又让学生体会到了运用数学知识在研究自然科学中的优势；不仅使学生对科学概念和科学规律的理解更为全面、准确，也使学生了解了科学研究的方法，提高了思维能力。 当然，理论探究的课堂教学，设计不好，很容易让我们“退回”到传统教学中的单向灌输状态。因而，下一步，我们将对此课题进行更为深入的思考和研究。 3.探究形式多样化 课改专家唐果南教授对探究形式曾有过这样一段精炼的论述：“物理课程标准指出了科学探究的几个要素（提出问题猜想与假设制定计划与设计实验进行实验与收集证
9、据分析与论证）要素不同于环节。一个过程缺少必要的环节会中断；而课程标准指出的要素是科学探究的标志，一个具体的教学过程只要具有一两个这样的要素，它就有了探究性。也就是说，学习时的科学探究不一定是完整的。因此，也不能苛求教师在课堂教学中都要展现完整的科学探究。” 在进行校本课程教学的过程中，我们对唐教授的观点深表认同：形式多样，不拘形式，不求“完整”！这无疑给我们广大的一线教师在关键处松了绑，解放了我们的思想，放开了我们的手脚，让我们得以按照课程的本质去理解课程，遵照课改的本质去实施课改。 （二）教师在校本课程实施过程中的专业心理成长 在实施课改之初，我们曾经天真地以为，科学探究就是让学生自己或者
10、老师带着学生去做实验，最好学生自己能得出结论，实在不行再由老师引导学生总结。更直白地说，我们是想着给学生玩一玩、体验一下，然后还得由老师讲，最后还是由老师逼着学生去做练习。这样的理解也曾顺带引发了我们很多消极的联想，比如：如果没有实验条件，就不探究了；如果课时比较紧，就不探究了；如果学生表现不好，就更用不着探究了。因为，实实在在地，我们面临着这样一个巨大的困难，就是学校现有的实验条件很差：实验器材老旧，学校长期不够重视实验教学，教师设计实验教学的水平不高 将近两年的校本课程的教学实践，有力地促进了老教师的自我提升，同时也带动了青年教师的专业成长。我们找到了方向，有了自己的一些体会。尤其重要的是
11、，我们一直在不断地剖析自己的教学心理，反思自己的教学行为，体验研究的过程，积累探究教学的感受和收获。对于科学探究，我们经历了“排斥迷惘接受认同”的心理过程，在教学观念中逐渐明确了“实验探究和理论探究并重，情感体验和态度价值观自然形成”的思想，在教学行为上初步形成了“课堂教学和校本课程相结合”的模式。 （三）对学生情感态度与价值观的培养自然达成 我们在教学实践中发现，科学探究对于引导学生体验积极情感、形成科学的态度和正确的价值观三方面都有着明显的促进作用，而且，这种引导是自然而然达成的。 例如，在开展“水果电池”这一课题的科学探究活动时，学生最初并不感兴趣，觉得“水果可以提供电流”这是在初中甚至
12、早在小学时期就已经知道的“常识”，没有什么探究价值，抱着一种不以为然的态度。在实施这个探究活动的过程中，我们不是简单地介绍这个实验的重要性，而是设计了一系列的问题，使用指导卡片引导学生从水果的甜度、极板材料的金属活动性、极板与水果的接触面积等角度去探究水果电池的电流大小与什么因素有关。这些问题让学生意识到自己对水果电池的认识是真的不够深入和全面，于是“自然而然地”激发了好奇心与探究欲。在对以上问题进行实验探究的过程中，学生对科学的认知又一次“自然而然地”经历了从简单的了解过渡到定性分析原因的过程，最终得到了“如何通过定量分析发现规律”的科学思维方法的训练。在“测量电流大小”“制作水果电池供电电
13、路”等教学环节，问题研讨、小组竞赛、成果展示等丰富的教学活动，不断地激发并鼓舞着学生的探究热情，让学生在活动中学会了如何与他人交流与分享，并“自然而然地”形成了敢于坚持正确观点、勇于修正错误的科学态度，培养了主动合作、乐于合作的团队精神，以及热爱科学的情感。学生在课后反思时感慨：“成功路上会有无数次失败，我们要坚持，不断地动手探究。” 又如，在制作电磁铁的实验中，有个小组做了很多次实验，最终制成的电磁铁仅仅吸起了几枚小铁针，对此，学生的情绪很是低落，下课时间快到了，这个小组正准备偃旗息鼓放弃实验，我们的指导老师发现后，没有马上告诉学生问题所在，也没有给他们讲述科学家们克服困难的故事，更没有批评
14、学生，而是放下身段，陪着学生一起动手，从每一个实验步骤到每一个人负责的项目，引导大家反复检查、实验，最后学生们终于发现：都是铜线接头没有打磨好惹出的祸！问题解决了，实验成功了，学生们在经历了失败和挫折之后品尝到成功的喜悦，不仅懂得了“失败是成功之母”的道理，更从指导老师的身上体会到了不怕困难、勇于克服困难的坚忍不拔的意志对科学实验的重要。老师以身示范，其作用远比简单的说教自然而有效。 看到学生在科学探究校本课程教学实践活动中的进步，我们由衷地感到欣慰。每当我们在课堂中看到学生专注的眼神和那认真细致地检查器材、埋头奋笔推算的身姿，听到学生坚定的表述、会心的笑声时，我们的心里会充满了欢乐和自豪。学
15、期末，当我们对“物理科学探究”这门课程进行学情问卷调查时，我们欣喜地看到，学生对这门课程给予了高度的评价，并表达出了充分的喜爱，100%的学生“喜欢”，92%的学生“还想参加”。我们从学生的答卷中读出了信心、睿智、幽默、收获、成长。 三、问题与对策 （一）完整的模式追求 在我们教研组，几乎所有的高中老师都带过4次以上的毕业班，对原有知识结构和高考都十分熟悉，已经形成了相对稳定的教学模式。当我们尝试着开展科学探究时，我们必须养成新的教学习惯。最大的问题是需要全新备课，而且是在短时间内对课程进行完整度相当高的整体规划。目前，我们已初步建立起“课堂教学和校本课程相结合”的教学模式，但这只能算是观念上
16、的初步转变，有了一些粗浅的认识。只有当全体教师不断激发出自我对物理教学的热情、能够获得学校和上级部门的更多支持以后，我们才有可能尽快搭建起包括科学评价在内的完整的体系和更为规范的操作模式。 （二）亟需有效的培训 尽管我们与师院科学探究俱乐部合作开设了“物理科学探究”校本课程，双方在理论和实践上互有补充，但对于一线的教师而言，得到系统和完整的理论指导还是太少。原因有三：一是教师自身主动学习、主动实践的积极性不高；二是学校教务和科研部门提供的培训机会很少；三是不少培训机会往往停留在通识层面，对具体的学科问题少有深入的专题培训。 （三）教学条件的缺乏和实验能力、计算机技术的缺陷 科学探究对实验室提出
17、了很高的要求。按照教材安排，几乎每一小节都会涉及演示实验；如果再考虑校本课程要求的大量实验，师生在实验室的探究时间将大大增加。即便所有的实验都是物理老师自行去实验室做前期准备，实验室的现有条件也不能满足这些课程对实验器材的要求。要真正解决这一问题，除了物理教师要发挥自己的聪明才智，在现有条件下尽量巧妙地进行实验探究的设计之外，还有赖于学校对教研组和实验室建设的资金投入。 另外，先进实验技术（频闪技术、气垫技术、传感技术等）和计算机技术的缺陷，也常常使我们的科学研究教学陷入困境。 通过近两年的实践和探索，我们对科学探究的理论和实践有了初步的认识，也对开展科学探究教学的艰巨性、长期性和各种困难有了一定的认识和思想准备，我们最真切的感受就是“在路上”。我们的工作“在路上”，我们需要各方有识之士的大力支持，需要广大教师和学生积极参与、共同探索，才能迅速融入广西新课程改革之中，为我区的高中课改助力。我们已经在路上，并将继续在科学探究的路上?哿靶小? （责编 白聪敏）
