试论物理教育中的课题探究教学

[摘 要]根据物理学科教育的特点,以现代研究学习理论为指导,进行课题探究教学的研究与实施,在我国基础教育物理课程及其教学的改革中具有重要的潜在价值和创新意义.这不仅需要在学校的课外活动课程教育中有目的地进行探索与拓展．更应该在实施素质教育的主阵地——学校的课堂教育中有计划地加以渗透与加强。开展物理教育中的课题探究教学，需要教师更新教育观念，全面提高自身素质，选择科学的探究课题和内容，研究教学的策略、程序及具体环节的实施，充分发挥教师的主导作用，真正落实学生的主体地位．从而促进学生有意义学习的可持续发展。

[关键词]研究性学习；课题探究；物理教育；探究策略

随着“课题探究”教学的提出与实施,传统的物理教学面临严峻的挑战,因此,许多物理教师对为何以及如何开展课题探究教学存在着一些困惑。本文试从这一角度谈谈在教学过程中起主导作用的教师，如何转变传统的教育观念，采取有效教学策略，在课堂教学过程中更好地实施创新教育，促进学生有意义学习的可持续发展。

一、物理教育开展课题探究教学的必要性

当今时代,不再以拥有知识量的多少作为衡量一个人素质高低的惟一尺度，关键是创新能力的高低。因此在学校教育中,培养学生的创新精神和实践能力就成为素质教育的重要价值取向。实践证明，课题探究教学更有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创新意识,开发学生的创新潜力，全面提高学生的科学文化素养，拓宽学生获取信息的渠道。课题探究教学模式还可以是丰富多样的。物理学科是一门以实验为基础的实践性和理论性都很强的学科，因而，针对物理学科教育，这种课题探究教学方式具有较强的可操作性。所以，开展课题探究教学活动成为物理教学的必然趋势。

传统的追求系统性的物理课堂教学把系统性的认识同教学材料的系统性混淆了。物理教学本应传授给学生系统性的认识．使学生掌握该学科的基本结构，各种知识间的内在联系．让他们对这门学科有一个整体观念，全局观念．从而上升为一种积极、能动地解决相关问题的能力。但传统的物理课堂教学却仅仅着眼于提高升学率．将所有知识点精细讲解之后一一硬灌输给学生，学生在这样的教学过程中不能获得系统性的认识，形成不了一种能统帅全局的概观。此外，学生在这种“一言堂”式的教学过程中势必对学习物理产生反感，从而难以激发起学习、探究物理学的内在积极性。

二、物理教育中课题探究教学内容的选择

物理课堂教学中可作为课题探究的内容，相当丰富，归纳起来课题探究内容可从以下五方面来考虑。

（一)物理学基本概念和规律

物理学基本概念和规律既是课题探究的基础，又可作为探究的对象。学生在学习某个物理概念或规律时，必须以探究的思维方式研究它，才能抓住其实质。课题探究不应仅仅局限于课外的活动课程里，而将物理基本概念和规律轻描淡写地一带而过，教师只有在基本概念和规律的教学中同样渗透探究思想，才能使探究的基础更加巩固，使学生的认知结构更趋于合理化和系统化。在探究过程中，让学生不单是记住某些知识点，而是要感悟知识产生的原因和发展过程，以利于学生对知识点的深刻把握。

(二)物理学探索性实验

传统的学生物理实验大致可分为两类：一类是验证性实验，如“验证牛顿第二定律”等；另一类则是知识的应用性实验，如“测定电源的电动势和内阻”等实验。这两类实验都是在学生掌握有关的知识后进行的，因此，学生对这些实验缺乏兴趣，难以激发起他们的创造潜能。而探索性实验的实质是学生自主地进行实验，在实验前对实验结果无真正了解，该实验特点是只给出课题探究要求，其他活动由学生根据教师的适时组织引导来确定实验方案等。如“研究影响滑动摩擦力的因素”时，学生通过具体的实验来探索滑动摩擦力与接触面间的压力、接触面的性质、接触面积及其他可能因素的关系。[2]

(三)与物理学有关的多学科综合性问题

随着科学技术的迅猛发展，许多边缘学科、交叉学科的兴起,学科互相渗透、互相结合的整体化发展日益迅速。某一疑难科技问题的解决不再仅仅依赖于某一个学科，而是多学科的综合化。因此,培养学生的融合意识和知识整合能力成为中学教学的重要使命，而物理学是自然科学中的基础学科,它与化学、生物学、数学等学科的联系相当密切。因此，为了培养学生的发散思维能力，在课题探究内容的选择方面可涉及其他学科与物理学相联系的综合性问题，如选取“从电冰箱到臭氧层”为主题开展课题探究，它涉及到电冰箱的工作原理、氟利昂的物理性质与化学成分，氟利昂中某些物质与臭氧的作用，臭氧层与人类的关系，人类应采取的对策，无氟冰箱的制冷机理是什么等。这些都涉及到物理学知识、化学知识以及环保科学知识。

（四)现实生活中的物理学问题

物理学是一门密切联系实际的科学，善于从现代日常生活和工农业生产中寻找探究性课题是学好物理的关键。因此，在课堂教学中选择这些实际问题进行物理学方面的探究可激发学生学习的兴趣，培养学生的观察能力、发现问题能力和应用物理知识解决实际问题的能力。

(五)科学前沿中的物理学问题

在物理教学中选取一些与现代科学和技术发展的前沿问题相近的内容作为课题探究的方向，可解决中学物理课程内容的陈旧性，激发学生学习自然科学的兴趣，开拓学生的视野。如选取“阿尔法磁谱仪与暗物质”为主题的课题探究，通过收集相关的材料，了解阿尔法磁谱仪的原理，暗物质和它在人类认识宇宙进程中的意义。通过对这一问题的探究，还能起到巩固所学物理知识的目的，从而强化学生“学以致用”的意识，并对学生树立远大的发展目标极为有利。如通过对航天飞船的有关资料的查阅，可以探究飞船发射和返回的物理原理、进入轨道后的运动情况、载人后宇航员的超重和失重等问题。[3]

三、物理教育中实施课题探究教学的策略

科学的本质是探究，没有探究就不会有发现。作为中学生，一般不可能实现真正意义上的探究（即科学家运用科学的方法，通过探索的途径去发现人类尚未认识的科学事物及其规律的过程)，因而实现课题探究的重心就在于诱导学生发现物理规律和应用物理规律。探究的本质在过程，因而当前有不少师生认为开展课题探究就一定是局限在课堂之外的活动课程里，去真正接触科学前沿的内容．这是一种误解。实际上．作为基础教育，课堂仍然是教学的主阵地．在课堂教学中同样也可以开展课题探究．并能取得好的教学效果。

此外，中学生的物理基础知识体系还不健全，他们的头脑中还存有许许多多不科学的前概念．因而在教学中若忽视物理基础知识的建构而大谈创新能力的培养．则绝不亚于建造空中楼阁。因此．在物理教学中要将丰富多彩的科学方法渗透于具体的某一课题内容教学之中，以具体的物理知识为载体．以能力发展为目标。

课题探究教学的特点是学生独立自主地学习．它强调个人的独立学习活动．旨在针对某一具体课题．使学生主动参与、投入。教师加以引导．师生共同探究物理现象、规律。其基本教学程序可总结如下：1．创设情境，提出课题；2．引出假设或猜想；3．实验探究．验证、论证；4．归纳结论．应用提高。实际上．课题探究教学过程就是在教师有目的、有组织的指导下的发现过程。[4]

教学是教师的教和学生的学共同组成的双边活动，教师的教只有通过学生积极、主动地学，才能发挥作用。因此，教师在课题探究教学中最大的任务是要不断地研究学生．注意对学生进行自学能力的培养，依据学生的需求设计和调节教学过程。因此，教师必须树立教学方法受制于学习过程、教服务于学的观念，按照学生的探究进程开展教学。使学生通过学习．真正从研究中学会学习，学会研究。

笔者根据近年来有关探究教学理论与实践的研究，就以下三个环节的具体实施对课题探究教学加以进一步探讨。

(一)“教师示范”，着重启发诱导

课题探究教学主要围绕某一问题的提出和解决来组织学生的学习活动。在实施的每个具体步骤里，教师要围绕所要探究的课题有针对性地进行系列问题设计，使之与学生认知结构中某些观念建立起实质性联系。因此，关于探究课题的提出，教师要根据教学内容，一般可采用从学生已有知识中引出所要探究的课题。例如，在探究物体浮沉条件时，先提出：铁块放在水中即沉入水底，但用钢铁造成的轮船却能浮在水面上，这是为什么呢?进而提出决

定物体的浮沉条件到底是什么的探究课题。然后教师引导学生根据已经学过的物理知识和生活经验，对问题进行科学猜想，鼓励他们大胆提出各种假设，并展开讨论(如先分组讨论，再全班交流)，设计出检验的实验方案(包括选用哪些实验仪器和器材，先后测量哪些物理量，具体如何操作等)。接着学生在教师的指导下，分组独立进行实验，取得实验数据，通过自己对实验现象与数据的分析、综合、判断、推理等否定或肯定假设，得出结论，进而使得认识获得进一步提高。最后，学生即可将新获得的物理概念、定律等知识运用于新情境的问题解决之中，解释物理现象，解答物理问题。

在这一环节里，教师的主导作用非常重要。对于课题的提出方式，教师要充分注意培养学生的学习兴趣，因为学习兴趣是促进学生主动学习的内部动力，学生只有对所探究的课题产生浓厚的兴趣，才能想学、乐学、善学，继而获得思维发展。当然