基于内在关系发现谈高中物理探究式教学

朱向荣

自从十年前的课程改革提出科学探究以来，无论是将其作为学习内容，还是将其作为学习方式，其对高中物理的影响都是巨大的.十年间，包括物理课程标准在内的各学科课标，都遇到了一些新的挑战，其中不乏关于科学探究的一些争论，从笔者一个普通教师的视角来看，其中争论的主要焦点是将科学探究作为一种教学方式，会不会让学生变成科学探究各环节之下的依葫芦画瓢.而不少事实恰恰是证明了这一点的，即不少科学探究的课堂正是按照科学探究的各环节而来的，即使其中遵照课程标准的要求，对各环节的详略作了调整，但仍然看得出明显的按科学探究的步骤亦步亦趋的情形.笔者以为这给批评科学探究者提供了口实.

笔者以为，科学探究作为传统教学方式的补充，其对高中物理教学的意义是巨大的，其让学生在高中物理知识学习中更多地接近了科学的本质，能够让学生在具有探究意味的高中物理知识的学习中认识到科学规律的来之不易.但需要强调的是，科学探究的关键不在于程式化的操作，而在于基于物理内在关系的发现，这才是科学探究之本.

1 为什么说关系的发现是科学探究之本

高中物理教学中需要采用探究式教学的，一般都是一些具有某种重要性，能够促进学生掌握物理知识、理解物理方法、渗透物理发现态度与价值观的内容.选择这些内容并充分地运用探究式教学，是科学探究的一个重要思路.基于拙作开头的分析，笔者此处重点谈一个内容，即为什么说关系的发现才是科学探究之本.

梳理科学探究的几个重要环节可以发现，无论是一开始问题的提出，还是猜想与设计，还是实验的设计与完成，都离不开基本的物理关系的发现.尤其是问题的提出与猜想环节，这是科学探究最重要的开端，当猜想结束之后，往往意味着科学探究的思维性工作已经完成得差不多了.那么，问题是怎样被提出的呢？猜想又是怎样发生的呢？跟随着这两个问题去思考，结合学生在物理学习中的心理活动，会发现基于学生的原有知识基础并寻找其中的不足，才是问题提出的关键.而基于原有知识寻找新的不足，其实正是学生对已有的物理知识去梳理进而产生失衡的过程，这正是逻辑关系的一种体现；而猜想环节实际上也是在问题的驱动之下，学生根据大脑中已有的物理知识去对问题可能的答案作出一种预测的过程，这种预测显然又是一种关系的发现过程，只是这种发现未经实验验证，因而称之为猜想罢了.即使是实验的设计与实施，稍加梳理也会发现，没有一种关系的梳理，实验的原理发现、器材的选择、步骤的设计仍然是不可能出现的，只有上下逻辑关系统一，才是科学的实验步骤.

因此，真正的科学探究一定是基于一种关系的，这种关系指的自然是物理知识之间的逻辑关系，而这种关系的发现其实正是物理思维能力与物理方法的体现，这与学习者的智力因素与学习策略是相关的；一个学习者选择什么样的研究思路，其实与学习者自身的情感、态度及价值观是默会的关系，从学习心理的角度来看，则是非智力因素.于是又可以发现，一种物理关系的背后往往也是新课程所倡导的三维目标的综合体现.

2 基于关系发现的科学探究实例及分析

基于物理内在关系的发现去实施科学探究，会发现探究式教学所强调的若干个环节往往都会自然呈现.其中的关键，则在于教师的教学设计，笔者现以“电势差与电场强度”的教学为例，谈谈笔者对基于关系发现的科学探究式教学的理解.

第一步，通过关系的梳理，尽量让学生自主地提出问题.笔者的设计是这样的：此处应让学生认识到电势差与电场强度之间存在着联系，这一点并不容易，无论是学生在初中物理中建立的电压与电流的关系，还是前面已经学过的移动电荷在匀强电场中受电场力做功，都可以让学生认识到两者之间的关系.此时学生的认知会一定程度上失衡，因为他们自然会想到：两者之间是什么关系？如何研究它们之间的关系等.

第二步，引导学生猜想.这个时候在注意，如果忽视了关系发现，学生的猜想实际上是无意义的，因为学生如果没有发现关系的意识，那所谓的猜想只能是胡思乱想，这是常规探究式教学的通病.因此笔者在此教学中的重点，确定为引导学生发现“电场力做功”是搭建电势差与电场强度关系的桥梁，于是可以引导学生思考以匀强电场为例，然后设一带正电的点电荷从某点沿电场线的方向移动到另一点，然后计算电场力对点电荷的做功情况.在这个过程中，由于需要建立定量关系，因此电场强度设为E，电量设为q等通常都是教师主动讲授的内容，就有可能成为学生自主的需要.而寻求电场力做功W与基于功能关系得出的W=qU，也成為学生在关系发现中的一种自觉思维活动.这种关系一旦被发现，那U=Ed关系的发现就是自然而然的事了.

此关系的证实一般不需要通过实验来证实，但教师可以引导学生根据以上关系的发现去设计实验，从而开拓学生的思维.此不赘述.

3 教学反思

需要说明的是，科学探究在高中物理教学中不一定非得是“大部头”的动作，不一定非得一个完整的科学探究过程，因为那样确实会造成效率低下的情形.在日常的物理教学中寻找相对较小的知识点，进行科学探究意识的渗透与能力的培养，是科学探究教学更现实的选择，这也是当前“学习进阶”研究的重点内涵.

说科学探究要基于一种关系发现，其实是遵循了物理教学的基本规律.高中物理内容繁杂，如果不从中寻找并梳理出清晰的关系，真正的科学探究是难以发生的，而物理关系的发现，其又在于教学中教师要向学生或明或暗地呈现这种关系，并引导学生去发现这种关系.这里需要强调的是“引导”，引导意味着不是明确地呈现这种关系，而是提供条件让学生去发现这种关系.翻开物理发展的历史可以发现，关系的发现，既是科学探究的基础所在，也是物理知识发展的必由之路，而当前的物理教材有时不能清晰地呈现物理发展的特点，但物理知识的承前启后关系却是异常明确的，基于物理关系而不拘泥于历史去发现物理知识之间的关系，是班级授课制下科学探究的王道.