上海科教版高中物理教材新课程标准中的“科学探究” 王良基 何润伟 （安徽师范大学物理系，安徽芜湖）（安徽省教育科学研究所，安徽合肥） 《普通高中物理课程标准（实验）》（以下简称《标准》）指出：“在课程目标上，我们着眼于提高全体学生的科学素养。高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面对学生进行培养，为学生终身发展和应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。” “高中物理课程应提倡学生自主学习，让学生主动参与，乐于探索，勇于实验，勤于思考。通过多种教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养学生的科学探究能力，逐步形成科学态度和科学精神。”本文以上海科教版高中物理新课标教材为例，阐述新高中物理课程中对科学探究的认识。 1、以科学探究的理念改革高中物理教学 科学探究原指科学家在研究自然界的科学规律时所开展的科学探究活动。20世纪80年代以来，世界各国的基础教育都将科学探究引入学生的学习过程，让学生模仿和体验科学家在科学研究中采用的方法，获取知识，感悟科学思想和方法，感悟科学家在探索自然规律时所开展的各种活动。 这突破了基础教育学科的封闭状态，让学生置身于动态、开放、生动、多元的学习环境中，通过自主学习、自主探索获得全新的学习体验。
科学探究是学生在物理课程和现实生活中，通过问题发现、调查研究、动手操作、表达交流等探究活动，获得知识、技能和方法的学习方式和过程。科学探究的目标是让学生亲身体验探究过程，获得智力和情感体验，积累科学知识和方法。与传统的接受性学习和训练性学习相比，探究性学习更具有问题性、实践性和开放性。在科学探究中，学生面对的不是教师和教科书预先设计好的问题，而是需要自己去发现问题、解决问题。20世纪，美国、法国等中小学流行的“动手操作式”科学教育方式，就是探究性学习的典型例子。美国《国家科学教育标准》认为，要提高学生的科学素养，整个学校体系必须发生重大变革，“科学教育所采用的新方法必须反映科学本身的实际实践，强调科学探究是获取知识和认识世界的一种方式。” “该标准不仅把学习科学看作一个过程”，“学习科学的中心环节是探究”，“学生能够把科学知识与推理、思考能力结合起来，从而主动地获得对科学的理解”。为此，提出科学课程应该围绕“探究”展开，把科学标准置于科学探究过程中，从幼儿园到12年级对科学探究能力提出不同的要求。高中物理课程是科学领域的重要课程，将科学探究纳入物理课程的内容标准，可以让学生动脑、动手，引导学生改进学习策略和方法，通过学生自主的科学探究学习物理基本概念和规律。
掌握科学探究的基本技能，包括观察、实验、推理和信息的收集、处理和传递等。培养学生探索科学的兴趣和对物理现象的好奇心，启发学生独立思考、勇敢实践、创新的科学精神，逐步形成科学态度和科学价值观。在深化课程改革的背景下，将科学探究纳入内容标准，对于培养学生的创新精神和实践能力无疑具有深远的意义。有利于改变过去物理教学只重视科学知识，不重视科学技能；只重视结论，不重视过程和方法，科学态度和科学精神的培养没有真正落到实处。让学生在探究过程中学习科学知识和各种技能；让学生在探究过程中结合过程和方法，这样在学习科学知识的同时，也能学习科学方法，培养科学精神和科学态度。 需要注意的是，科学探究并不是学生学习物理的唯一途径，也不要求学生在学习所有物理知识时必须参与整个探究过程，学生也可以参与其中的一些活动。科学探究符合建构主义理论。建构主义理论认为学习是一个不断建构和发展的过程，学习过程就是学习者通过与外界环境的相互作用天津高中物理课本，逐渐建构关于外界的知识的过程，实现同化和顺应。如果学习者能够利用原有认知结构中的相关知识和经验去“同化”新知识，就能赋予新知识一定的意义；如果经验不能“同化”新知识，那么就要通过“顺应”对原有的认知结构进行改造和重组。
正是在同化与适应的过程中，学习者不断建构和完善自己的认知结构，实现认知发展。可见，物理教材和教学活动应该让学生主动体验、去经历这个过程，因为通过体验，新知识最能与学生原有的经验产生互动，实现“同化”和“适应”。在《标准》中，科学探究是内容标准的一部分，是实现立体化课程目标，特别是“过程与方法”目标最有力的手段。 正如教材所言，“登山的乐趣在于攀登，探索的魅力在于过程。只有经历了‘千里寻她’、‘白驹过隙’的艰辛，才会有‘蓦然回首，她就在那儿，灯火阑珊处’的惊喜。”学习物理亦是如此，只有经历了‘提出问题’、‘思考’、‘实验’、‘解惑’的过程，才能体会到科学探索的无穷乐趣，享受体验过程、获得知识的无比喜悦。”科学探索作为课程内容，是提升科学素养的重要组成部分；作为学习方式，它与自主学习、合作学习同属于发现式学习，帮助学生摆脱传统的以教师为中心、以课堂为中心、以书本为中心的接受式学习方式，在学习过程中要求学生以诱导的方式促进思维的发展； 作为课程目标，意味着科学探索本身也需要探索和研究。从要素构成上看，科学探索似乎就是实验探索，但这并不是一回事。实验探索只是科学探索的一个组成部分，理论分析也是科学探索。
在上海科教出版社出版的教材中，“研究”、“分析论证”、“课外活动”、“资料浏览”、“STS”等栏目也是科学探究的有机组成部分。通过初中课程的学习天津高中物理课本，学生对科学探究的过程有了一定的体验，具备了初步的科学探究能力。高中物理课在此基础上应更加注重学生在科学探究过程中的学习质量，进一步加深学生对科学探究的认识，提高学生的科学探究能力。2.上海科教出版社出版的教材中“科学探究”的实践本文以上海科教出版社出版的高中物理教材必修1第二章2.1、2.2两节为例，谈谈新课程教材中“科学探究”的实践。设置生活情景、问题冲突，激发学生主动探究的兴趣和动机1.1. 从创设情景入手，培养学生主动探究的兴趣这套教材非常注重情景的创设，因为创设情景有利于培养学生主动探究的兴趣，当一个人对事物或活动产生兴趣时，就会去关注它、研究它、掌握它。例如，在教材第二章的导言中，教材以图2-1“著名的比萨斜塔”和文字介绍，把学生带到了比萨斜塔。通过生动活泼的语言“两个不同重量的小球同时坠落地面的声音是那么清脆动听，又那么震耳欲聋！”，给出了下落运动这个古老话题的答案：重量并不是下落速度快的原因。这个答案与学生的生活经历有很大的不同，激发了学生主动探究这个问题的兴趣。
例如，2.1节多次用8幅图片营造历史场景和下落运动场景，使学生保持探索兴趣。1.2.欲擒故纵，激发学生主动探索动机。教材设计往往根据学生熟悉的事实引入问题，有时也采用欲擒故纵的方法。这样容易使学生进入角色，激发学生主动探索动机。例如，2.1节以一个可以随手进行的演示实验开篇：“拿一个小球和一张纸条在手中，松手后，小球和纸条由静止开始下落。”实验结果：小球先落地，纸条后落地。这一实验现象被学生亲眼目睹，与本章开头给出的正确结论相矛盾。同时，教材提出“下落运动很常见，你有没有想过有什么问题值得研究？”的问题，激发学生的问题意识，激发学生主动探索动机。 上述实验现象与古希腊哲学家亚里士多德有关，他根据对类似现象的观察，直接得出重的物体比轻的物体下落得更快的结论。面对这个哲学家的结论，学生会觉得必须进行探索。“放手”是“放手”，但如何“抓住”呢？教材以“伽利略悖论”为切入点，驱散了阻力的迷雾。2.充分展现物理规律的探索过程，构建学生的探索体验。2.1.通过介绍物理学家探索物理规律的过程，为学生提供探索过程的展示。在探索活动中，学生通过经历与科学工作者相似的科学探索过程，学习物理知识与技能，体验科学探索的乐趣，学习科学探索的科学方法，感悟科学思想与精神。例如，教材第2.1节以“一串问题”的形式展开了伽利略研究下落运动的整个过程，介绍了