物理概念探究式教学模式探索

　　美国教育家约翰杜威认为，科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程和方法。杜威先生最早提出在教学中使用探究方法，时至今日，探究式教学已经成为广大教育工作者的一种共识和教学自觉，在现行几种版本的初中物理教材中，都安排了一定数量的科学探究活动，但就物理概念教学的总体情况来看，多数还是采用讲授式的，这不利于学生对概念的理解，不利于学生科学素养的培养与提高。所以笔者对用探究式进行概念教学进行了尝试，实践证明，采用该方式能够让学生更加自觉主动地探索，掌握认识和解决问题的方法与步骤，发现概念引入的起因和内部联系，更易辨清概念的内涵与外延，从而真正形成“自己的概念”。那么，如何将探究教学方式应用于物理概念的教学呢？
　　一、了解学情，关注原认知
　　人的认知结构往往将第一次所产生的认知经验纳入基本的原始认知结构，从而根深蒂固，包括对的和错的。所以在教学中必须关注学生对某个概念的原有认知情况（以下称为“前概念”），学生的前概念有些是正确的但认识不全面、不充分，还会存在一些困惑；有些是错误的，会严重干扰对科学概念的建构。在教学中若无视学生对前概念的困惑和误解，只是按照知识本身的要求让学生强记知识，这种学习必然会导致对知识的信任感和有效度的降低，因材施教也无从谈起。所以必须关注学生的原认知，须明确“学生带着什么样的认识走进课堂”“我们当如何去查明这些认识”。例如，对于通过串联电灯的电流，学生的前概念是“越亮的灯其中的电流就越大”。对于“压强”，学生认为它就是“压力”“压力大压强也就大”。再如，对于杠杆的转动，学生的前概念几乎都是“哪个方向的力大，杠杆就向那个方向转动”。对于学生的这些认识，最初我们可以通过访谈、问卷等形式进行了解，而后逐渐积累。那么弄清了学生的这些认识，我们当该如何对待之呢？
　　二、创设问题情景，引发认知冲突
　　探究式教学的载体与核心是问题，学习活动是围绕问题展开的，这里的问题不应该是“问答式”的，应该是“求解式”的。而提出“求解式”问题的最佳方式是创设问题情景，使学生的前概念无法解释情景中的现象，从而引起认知冲突，学生自己产生和提出有价值的问题，激发进一步探索的欲望。
　　创设问题情景的方法是多种多样的。在概念教学中，情景创设要针对学生的前概念和概念的不同特点，并结合学生的生活及社会背景，多角度进行创设，要力求真实、生动、直观而又富于启发性，努力把创设情景生活化、故事化、媒体化、具体化。要把问题蕴藏在情景之中，力求使学生在具体生动的情景中经受来自问题的挑战，使学生的好胜心、求知欲得到满足，以调动学生参与学习的积极性和探究的热情，诱发学生自主学习的兴趣。例如，在研究“串联电路的电流特点”时，针对学生的原认知，可以将“2。5V0。3A”和“3。8V0。3A”的两只电灯串联在电路中通电，当观察到两灯亮暗不同时，学生会主动唤醒自己的前概念“灯越亮，则通过的电流越大”，但进而他们中的一部分人会用与水流类比的方法提出“电流相等”的观点，另一部分则会提出“从正极出来的电流经过电灯会被用掉一些，电流会越来越小”的观点，甚至还有一部分人会认为这三种观点“都有道理”。创设这种让学生产生认知冲突的情景，就在前概念与科学概念之间架起了桥梁。能够促使每一个学生都产生重新建构自己的理论和模型的欲望。
　　三、经历过程，互动建构
　　任何一个概念都经历着由感性到理性的抽象概括过程。意大利教育家玛丽亚蒙台梭利说：“我听过了就忘记了，我看过了就记住了，我做过了就理解了。”对于物理概念和规律的建构，必须重视“看”和“做”。教学中可以把不同观点的学生分在一组，因为学生比教师更容易理解同伴的想法，更便于交流，能更迅速地找出同伴迷惑的地方。并且同伴间的讨论可促使学生不断思考，不断厘清自己的思路，并为自己的想法辩驳，在小组中发问或回答更高层次的问题可使学生以新的方式来思考问题，说出自己的真正想法，阐明自己的观点，提出精致化的答案。在这个过程中，学生亲自去实验、体验、揣摩、模拟，去领悟知识形成过程中所蕴涵的思想方法，学生不仅知其然，而且知其所以然；此时，教师只是一个组织者、参与者和指导者，组织学生进行探究，参与学生的讨论和争辩，在学生构建新的理论和模型时给予适时、适当的指导。
　　例如，对于“压强”概念的构建，在创设情景引发认知冲突以后，可以利用气球和铅笔进行如图所示的活动，通过活动，学生体验到“在受力面积相同时，压力越大压力的作用效果越明显”“在压力一定时，受力面积越小压力作用效果越明显”，而后引入“用压强表示压力的作用效果”，进而引入问题：“如何给压强下定义呢”，学生在小组内阐述自己的想法，小组形成共识在全班内进行交流与评价：为了体现“当压力越大受力面积越小时，压强越大”的对应数学关系，可以把压强定义为“压强是压力与受力面积的比值”或“单位面积上受到的压力叫做压强”。
　　就这样，学生亲历概念的发生、发展、形成的过程，通过互动，自主发现前概念的不妥之处，重塑自己的认识，从而实现概念的转变，重新建构属于自己的理论和模型，形成科学概念。在这个过程中，学生不只是获得了一些科学的结论，重要的是唤醒了他们的创新意识，获得了探索科学的方法，发展了抽象概括思维、合作、创新等能力。使得学生学习知识的过程，同时也成为他们掌握方法、培养能力的过程，可谓一举多得、事半功倍。
　　不过，此时学生所建构起来的概念还是比较“粗糙”的，对概念的内涵和外延的认识还不够精细化，还需作进一步的“打磨”和拓展提升。
　　四、阐明解释，深化拓展
　　学生的前概念、学习基础和学习能力不尽相同，所以对通过探究活动所建立起来的概念的理解也因人而异，这就需要对刚刚建立的概念作进一步的精细化处理，以弄清概念的内涵和外延。首先，可让学生简要说明自己对概念认识的发展过程，尤其是认识转变的关键环节，并进行自我评价和相互评价。其次，让学生辨析前概念与科学概念之间的联系与区别，辨清前概念的不当之处，并解释“引入”环节所创设情景中的现象。第三，精心设计新问题情景，让学生利用所学知识与方法在新情景中去解决新问题，并通过师生互动、反馈评价，深化理解拓展提升。例如，对于“杠杆的转动”问题，在得出杠杆的平衡条件之后，就可以让学生谈认识过程，进行反思评价，谈前概念的不当之处，认识到杠杆的转动问题应该考虑力矩（力与力臂的乘积），而后再精心设计新情景中的定性分析与定量计算问题，进行深入理解和拓展提升。
　　荀子曰：“不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之，学至于行而止矣，行之，明也。”此教学模式就是尊重学生的原认知，从“闻之”到“见之”；为学生创造条件去把问题弄清楚，从“见之”到“知之”；在新情景中拓展实践，从“知之”到“行之”，最终“明也”。它适用于学生具有明显前概念的有关概念规律的学习，初中阶段是物理，学生具有前概念的概念、规律很多，例如：反射、折射、速度、参照物、密度、力、压强、浮力、热量、热传递、电功率、电热、磁性等。
　　本模式的关键之处在于摸清学生的原认知，认清从学生的个人概念到科学概念之间有多大的差距，师生共同在个人概念与科学概念之间搭建适当的“脚手架”，然后沿着这个“脚手架”向目标攀爬。此方法在实际应用中还存在一些问题，如最初运用时需要花费的时间较多，课堂效率不高。但随着探究次数的增加，教与学的“娴熟度”会逐渐提高，课堂效率也会进一步提高。并且，对于物理学习中的一些核心概念，学生普遍存在错误或模糊认识，对于这些概念学采用该模式教学，其他枝节的概念问题就可迎刃而解了。所以本模式对于某一个概念的认识可能效率不高，但对于整个概念体系的建立和物理方法的学习却是高效的。
　　限于笔者认识之肤浅、文本之拙劣，行文定有诸多不当之处，谨以此作抛砖之响，以期引玉之应。