时间：2023-06-30 16:08:01
导语：在科学探究的要素的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：药学；情景模拟；综合素质；教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0222-02
医药学教育最基本的要求是强调对学生进行全方位培养，传统的医药学教学模式着重知识传授，忽视综合能力的系统训练，已不能适应时代进展。我国医药学高等教育工作者面临着“从药品供应为主到指导患者合理用药为主”、“从面向药品到面向患者”的两大转变。新的药学教育模式对药学人才的培养提出了更高的标准，它要求高等医药学院校不单要进行医药学科学教育，也要进行人文素质教育；不光传授医药学知识和培养技能，也要培养学生密切理论与实践的结合，使学生在校期间对职业岗位的要求有明确的认识，及早地接触职业实践，融“教、学、做”为一体。情境模拟教学模式可使学生由被动听课转为主动参与教学活动，培养学生的参与意识、竞争意识、团结协作精神和社会适应能力。基于情境模拟的教学模式是可以将自然科学知识与人文社会知识相结合；我们在此改革过程中可探索有利于学生个性发展的机制。我们将就案例引领、创设情境、模拟药房、开放性实践教学等多种灵活多样的情境模拟教学模式在药学生素质教育教学中的运用进行研究和总结。
一、情境模拟教学模式实施方案及内容设计
1.案例引领。“以病例为引导的教学”（Case-Based Study，CBS）模式在药学教学中的设计理念是以病例为先导、以学生为主体、以教师为导向，强调培养学生的综合素质。例如，在“毒奶粉事件”等贴近生活又与药物毒副作用有关的重大社会案例发生时，学生从新闻中了解到很多食用三鹿集团生产的婴幼儿奶粉的婴儿被发现患有肾结石，随后在其奶粉中发现化工原料三聚氰胺。由于奶粉等很多食品在检测蛋白质含量时，为了方便，使用测定食品中氨的含量，就可以换算成蛋白质含量，不法分子在奶粉中添加三聚氰胺这种有毒物质，以便使奶粉在检测时蛋白质含量变高。老师可联系到检测蛋白质含量实验的原理，并组织学生讨论更安全的蛋白质含量检测方法；老师还可以引领学生由三聚氰胺引起肾结石的原因和后果，总结其他易导致肾结石和肾损害的临床用药副作用发生的机理及防治肾损害的措施。
2.创设情境。按临床常见病编写糖尿病、高血压、感冒等病例的“情景模拟”剧本，展示患者的临床症状及体征，让学生根据所学的药理学知识讨论病人病症并选择合适的药物进行治疗，最后在教师的分析指导下，引出正确的诊断和治疗药物，强化课堂教学效果。
3.创建模拟药房。在实验室为药学专业学生建立模拟药房、建立“药品展示柜”，教学内容完全模拟真实药房的工作，使学生更直观地感受理论知识。
4.开展开放性实践教学。一是在校学习后期，利用节假日，带领学生开展社会实践活动；二是在实习期间要求学生建立“药历”，写与药学服务有关的毕业论文。实习过程中通过邮件与学生交流实习心得，解答实习中遇到的问题，实现“教学相长”，增进师生情谊。
二、药学本科生情景模拟教学模式的实施效果
1.加深了药学本科生对医药学知识的理解和掌握。情景化学习理论最初源于吉布森（Gisbson）的支撑理论和维果斯基（Vygosky）的社会学习理论。他们认为学习发生在有意义的背景中才是真正有效的；完整的知识是在真实的学习情境中获得的。病案教学的重要特点之一，就是为药学本科生提供一种有意义的学习动机和背景。在情景模拟过程中，没有临床处理经验的药学本科生可能会犯很多错误，甚至导致虚拟患者的死亡。但是，这种情景模拟会激发药学本科生去思索和探讨“怎样给病人用药才使治疗效果最好而且副作用最小”，“存在多种药物治疗方案时如何针对患者的个性化特点进行选择”等。采用情景模拟教学模式能使学生从被动的学习转变为主动的学习，带着自己感兴趣的问题去查阅书籍和文献，分析和解决情景模拟病例中的问题。情景模拟教学模式将基础理论中的知识点融入到临床病例中，加深了学生对所学知识的透彻理解，使学生对知识点的理解更加深刻、掌握更加牢固，真正做到了学以致用。
2.提高了药学本科生的临床思维能力。我国传统医药学教学以疾病为中心，学生按照人体解剖学、病理学、生理学、药理学等不同的学科来学习医学知识，对疾病的了解缺乏整体性。由于书本上教授的基本上都是最典型的病例，而临床实践中的病例千变万化，临床药师要想从药学生转变为真正的临床药师，就必须学会将从不同学科中学习到的知识综合运用到病人身上，这就是临床思维能力的培养过程。情景模拟教学模式就是培养临床思维能力的重要方法。情景模拟教学将药学生带入模拟的临床环境，虽然这种环境是虚拟的，但是有经验的指导老师可以将此环境设计得与临床情景十分贴近。药学生在模拟训练过程中需要解决临床问题，就要逐渐学会如何将既往所学习的横向知识进行纵向的加工与整合，构建起解决实际问题的思维体系。在情景模拟教学中，药学生在指导老师的帮助下能尽快形成良好的临床思维能力，从而减少了对临床工作的陌生感，缩短了从药学生到临床药师的过渡时间。同时，促进学生形成正确的职业态度与行为习惯，人际沟通能力包括与患者交流的方法和技巧更成熟，更加同情和关心爱护患者，更易养成认真负责的工作习惯，职业道德和职业技能更完善。
3.提高了药学生的自学能力。现代医药学知识更新速度十分惊人，因此，要培养一名优秀的临床药师，与其“授之以鱼”，不如“授之以渔”。对已完成所有药学课程学习的药学生，如果仍采用传统的“教师授课”方式进行培训，一方面，药学生会因为缺乏兴趣，导致学习效率低下；另一方面，药学生只是被动地接受知识，缺乏探索及创新精神，学习能力难以提高。而情景模拟教学模式以“典型案例”为引导激发药学生的学习兴趣，并指导他们带着问题去查阅文献信息，对繁杂的信息去粗取精、去伪存真、归纳提炼，最终达到解决问题的目的。这种培训模式改变了传统的以“教师讲授”为主体的教学方法，强调以学生为主体，培养了药学生独立发现问题、分析问题和解决问题的自学能力。
4.同时也加强了老师的教学技能培训。在情景模拟教学模式培训中，指导老师在培训中的角色和任务都发生了变化。老师不但需要具备高水平的专业知识和技能，同时也要具备丰富的非技术性技能，而且还要深入理解并熟练掌握情景模拟教学的方法和技巧，他们由既往的知识传授者转变为探索者和引导者。在情景模拟教学过程中，药学生是主体，指导教师的任务主要是“引导、分析和总结”，避免药学生在教学过程中偏离主题，同时在适当的情况下指导和帮助药学生构建清晰的临床思路。由于许多指导教师开始尚不适应这种培训模式，因此，有必要对其进行相关的教学技能培训，以保证情景模拟教学模式的顺利实施。
综上所述，情景模拟教学法从临床实际出发，设置悬念，能启发药学本科生的探索精神，增强学习愿望，是一种宽松、和谐、开放的教学模式，这种模式以学生为主体，以模拟情景为依托，使学生在逼真的环境中提高学习能力，主动地学习。与传统教学模式比较，具有重点明确、目的性强的特点，对增强学生的学习兴趣，促进学生的学习主动性及提高学生的交流合作能力都有很大帮助，是符合医学教育现状的，有利于保证教学质量的一种有效的教学模式。将情景模拟教学法应用到药学本科生教学中，还有利于教师随时测评自己的教学效果，有利于提高教学活动中师生的相互交流与互动，为推进素质教育起到积极的作用。同时能弥补传统药学教育的缺陷，促进药学本科生实现从药学生向临床药师的转变，逐步成为一名医德医风皆优、综合能力齐备、整体素质优良的临床药师。
参考文献：
[1]胡荣，张倩，赵冰梅，林江凯，冯华.建立系统情景模拟教学模式培养医学生临床综合能力[J].中华医学教育杂，2010，30（3）：423-425.
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[4]马维红，李琦，李燕云.情景模拟教学法在医学教学中的应用现状与思考[J].中国中医药咨讯，2010，2（14）：225-228.
[5]薛磊，肖瑞，陈晓云，等.情景式模拟教学在基础医学教学中的应用与探讨[J].中国高等医学教育，2010，（3）：97-98.
一、 认为物理探究教学是唯一的方式
物理课程标准指出:物理课程突出科学探究,但探究只是一种让学生理解科学知识的重要学习方式,并不是唯一的方式。可是,一些物理教师由于知识和认识上的原因,在教学任何问题都要用物理探究的方法。事实上,课堂中有效的学习要依靠多种不同的教学方法,所有的科学知识都只用一种方式来教是低效的。在选择具体的教学方法时,一个比较明智的做法是将教学内容、教学目标、教学方法和教学对象有机地结合起来考虑。如果只要求学生掌握某个结论,那么讲授法也许就能达到目的,如果必须要学生了解过程与方法,以便更好地掌握概念、规律等,那么教师就要考虑设计一个探究过程。也就是说,具体选择哪种教学方法或哪几种教学方法的组合,关键看想要达到什么目的,而不是一味提倡物理探究,彻底抛弃其他方法。
二、 把物理探究按照一定的步骤进行
物理课程标准指出:进行科学探究的方式是多种多样的,其基本过程一般包括提出问题、进行猜想与假设、制订计划与设计实验、获取事实与证据、检验与评价、合作与交流等六个要素。可是,许多物理教师却把要素误认为是环节,在每次探究活动中都不敢遗漏任何一个要素,按部就班地忠实地执行这六个要素。这种步骤化的课堂探究,由于过分追求探究过程的完整性,在时间上是很难保证的,即使做到了,对每个要素的挖掘也只能是浅尝辄止。因此,对于一个具体的探究活动,不应是所有的要素都要强化。学生应该在哪个要素上花工夫,或者说,探究活动的主要能力目标是哪个要素,应根据课题的特征、知识的循序渐进要求和学生的身心特点等进行合理和全面的规划。这样一节课虽然只突出了某一两个要素,但不同的课题分别突出了不同的要素,学生所得到的将是深入和全面的发展。
三、 认为物理探究就是物理实验
物理是一门以实验为基础的自然学科,许多物理探究活动都涉及实验,并要求在设计和动手实验过程中培养学生的协作意识、探索精神和探究能力。于是,一些物理教师将科学探究与学生动手实验简单地等同起来,认为科学探究就是让学生更多地动手做实验,所有的探究活动都要经过实验。其实,这是对科学探究的一种错误理解,虽然实验是物理学科的基础,但绝不是说,物理课上中的每一个规律都应该或可以直接由实验总结出来。没有实验的教学过程同样可以总结出规律,同样可以是物理探究,如根据实验推理等,它们同样具有重要的意义。此外,由于有的动手操作实验并不能保证学生思维的真实投入,也不是真正意义上的探究。物理探究不仅涉及逻辑推理和实验活动,同时还是一个充满创造性思维的过程。
四、 认为物理探究就是合作学习
物理课上要鼓励学生合作学习,利用协作性的小组形式积极开展探究活动。因此,物理教材中设计的探究活动大多以小组合作的形式呈现,公开课上的探究活动也以小组合作的形式展开,日常教学中由于缺少实验器材等原因,探究活动更应以小组合作的形式进行,久而久之,使许多物理教师认为物理探究活动必须小组化、合作化。客观地说,小组合作探究确实是一种重要组织形式和教学策略,但这并不是说不需要独立探究了。英国著名科学哲学家卡尔波普尔曾指出:“一个成功的探究者必须学会做一个独行者。”通过独立探究,可以使学生获得第一手的感性认识,有利于学生形成鲜明的表象,为科学概念的建立及其科学知识的应用打下坚实的基础。如果没有独立探究,谈不到创造,只能亦步亦趋,照猫画虎,创新也就成为一句空话。
【关键词】高中物理 探究学习 教学设计
21世纪是创新教育的世纪，当今时代，不再是以拥有知识量的多少作为衡量一个人素质高低的唯一尺度，创新和实践能力成为衡量人才素质高低的关键因素。实践证明，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，拓宽学生获取信息的渠道，全面提高学生的科学素养。
目前，在我校高中物理探究式教学实验逐步深入开展并已积累了一定实践经验的条件下，探索和提出探究式教学模式，有利于教师进行较规范的、具备参照系的、便于操作的探究式教学。本文结合本校开展探究式教学的实践经验，对本校特色的高中物理探究式教学模式进行初步探讨。
一、高中物理探究式教学原则
设计任何一种探究式教学模式，首先要明确的重要问题之一，就是设计这种教学模式的指导原则，因为指导原则制约着探究式教学的目标、形式、内容和方法。笔者认为设计高中物理探究式教学模式应明确以下几个基本原则：
1.自主性原则。在探究式教学中，学生是学习的主人，教师应尽量将时间和空间留给学生，让学生自主思考，积极讨论，突出学生的亲自感悟能力，培养学生的多向思维。但探究的关键不在于探究所用时空的数量，而在于学生自主思维的广度和深度。根据教学内容和学生的探究能力水平，通常我们可以采用教师引导学生探究和学生自主探究两种形式或两种形式相结合的方式。很多时候，教师在探究活动中既是引导者也是合作者，教师的作用就是设计、组织、协调和点拨学生自主探索与合作交流，激励学生的探究兴趣。当然，我们强调探究式教学的自主性并不是任学生自由发展，而应是整个探究活动在教师的合理调控之中。最关键的是自主性不仅体现在时间上，而且要体现在学生思维的主动扩展上。
2.灵活性原则。《新课标》指出：“在学生的科学探究中，其探究过程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素。”因此，我们可以称前一种情况为部分探究，后一种情况为完整探究。通常一堂课仅40分钟，要涉及所有探究要素较难，特别是在探究式教学刚开始实施阶段，让学生自主完成完整的七个探究要素更是不现实的。因此，采用部分探究还是完整探究，主要应根据所探究的问题、在某一问题中各要素体现的价值、难易程度以及探究所需时间来决定。学生在各个探究要素中的能力表现往往是不一样的，在有些探究要素中，学生自主性较强，能独立驾驭；在有些探究要素中，学生不能独立进行，需要教师做必要的引导或点拨。因此，教师需要灵活地选择探究的侧重点和相对应的探究要素，开展探究式教学。
3.渐进性原则。学生对科学探究的学习需要有一个过程，因此，探究式教学模式的设计应遵循循序渐进的原则。教师所采用的教学模式应该是由教师调控探究逐步发展为学生自控探究；所探究的问题也宜由浅入深，由简单到复杂。在探究活动中，教师应先着重培养学生的一种探究意识，让学生学会观察，能发现问题、提出问题，进行大胆猜想，尝试解决问题或提出解决问题的设想，在教师的帮助、引导、示范下感受科学探究的过程，然后再逐渐向更规范、更完整的科学探究层次发展。
探究式教学形式也是多样的，既可以是实验式的探究也可以是理论式的探究。前者是指在科学探究过程中主要通过做实验来解决提出的问题，后者则是主要通过演绎、归纳等推理方法来解决提出的问题。同时，探究式教学的内容可以是《新课标》要求的内容，也可以是与《新课标》科学内容相关的交叉学科的内容，还可以是贴近学生生活、联系社会实际的内容等。
二、高中物理探究式教学教案设计要素
教学教案是教师教育思想、智慧、动机、经验、个性和教学艺术的综合体现，探究式教学的教案设计更应突出探究式教学模式的特点。因此，教师在写教案时，教案设计应包括以下几大要素：
1.探究目标。包括知识与技能，过程与方法和情感、态度与价值观三维目标。
2.探究重、难点。为充分培养学生的科学探究精神，在探究式教学过程中，一定要弄清哪些是探究的主要部分，哪些是探究的次要部分，哪些是重点、难点知识，只有这样才有利于引导学生围绕重点、难点展开思考并发现疑点。
黄恕伯：从2001年到2011年的新课程实施中，科学探究教学在物理课程中得到了重视，教师们对科学探究的理解已经从文本认识上升到实践体会。但在这段过程中，对科学探究的理解主要是关于科学探究的基本要素方面，即物理科学探究的提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析论证、评估、交流与合作这七个要素的含义，思考在探究中怎样体现这些要素，从而发展学生的探究能力。而对于科学探究教学中出现的一些矛盾，仍然存在着一定的困惑。例如，科学探究有非常完备的探究环节和丰富的探究过程，学生要自主经历七个要素，需要花费大量的时间，然而课堂时间是有限的，课堂中除了科学探究活动之外，还有其他教学任务需要完成。很多教师感到，只要课堂上进行科学探究，时间就不够用，构成了“丰富的探究过程和有限的探究时间”这一对矛盾。又如，科学探究提倡学生自主探究，但课堂中如果学生完全独立地进行自主探究，教师不予指导，将会遇到很多困难，探究有时难以进行下去，而教师过多、过细地进行指导，又削弱了学生的自主程度，影响了学生探究能力的培养，这又构成了“学生自主”和“教师指导”的另一对矛盾。面对普遍存在的上述问题和困惑，初中物理课程标准的修订，就要引导教师正确认识和处理这些问题。
2001年版物理课程标准有两个科学探究案例，当时撰写这两个案例的目的，是为了使教师对科学探究的七个要素有所了解，第一个案例是课内的科学探究，陈述了“电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关”这节课的探究过程，并把全部过程划分成了七个环节，分别贴上了相关要素的标题，通过具体情景对七个要素进行解读。通过十年的实施，教师们对七个要素已经有了明确的认识，案例已经很好地完成了它的历史使命，现已没有继续保留的价值了，当今要解决的，是如何引导教师消除科学探究中的一些困惑。因此，修订时删去了原来这个案例，重新撰写了两个课例，帮助教师们认识：课内的探究和课外的探究有什么区别，案例是怎样处理以上两对矛盾的。
新撰写的两个案例，一个是“什么情况下磁可以生电”，另一个是“探究凸透镜成像的规律”。尽管这两个课题的内容差别很大，一个是电学的，另一个是光学的，但是它们都有一个共同的特点，各个探究要素并不面面俱到：前一个案例侧重于“提出问题”，后一个案例侧重“分析和论证”。由于案例具有情境的支撑，教师阅读后能具体地领悟到：课堂上实施科学探究时，七个要素不是面面俱到的，而是有所侧重，属于本课题所侧重的要素，教师要舍得花时间，让学生自主探究，少加指导；不属于侧重的要素，教师则可以通过指导，使探究过程可以很快进行下去。这就是说，课堂内的科学探究，通过“不同的课题侧重培养不同能力”的办法，来实现各种探究能力的全面发展。
因此，实施科学探究教学时，首先需要根据所探究课题的特点，分析和确定应侧重的要素，随后依据课程标准“科学探究能力的基本要求”的条目，通过教学设计，把这些基本要求转化为学生在课堂上的探究行为，通过这些行为的积累，发展相关的探究能力。
《中国教师》：实验教学是物理教学的重要组成部分，搞好物理实验教学有利于加深学生对物理知识的理解，提高学生的操作技能，培养学生的探究精神，发展学生的探究能力。教师在实际教学中，如何优化物理实验教学，实现上述实验教学目标，促进物理实验教学的发展？
黄恕伯：首先需要提高对实验教学的认识。提到物理实验，往往会把它和操作技能联系在一起，在考查学生的实验能力时，总是会想到通过某项实验操作来考查学生的实验能力，例如电表，游标卡、螺旋测微器的读数，还有各种物理仪器的使用方法和操作注意事项等。其实，这些操作技能仅仅是物理实验中收集信息能力的一小部分，而收集信息能力又是物理实验能力的一小部分。物理实验有着宽广的含义，它包含提出问题、设计实验、收集和分析数据、形成结论和表达交流等一系列过程。实验的目的，是让学生在这些过程中提高实验能力，增强理论和实践相结合的意识，养成严谨、求实的科学态度，发扬自主、合作的科学精神。物理实验是有多维目标的。
物理课程标准中，凡是用“通过实验”这一措辞陈述的知识内容，都必须通过实验来实施教学。除此之外，为提高教学效果，教师还应尽可能创造条件做一些课程标准没有规定的物理实验。课程标准涉及物理实验的条目共有30多条，这次修订，课程标准在附录中列出了20个实验项目规定为学生实验。这一举措，确保了学生有一定的动手机会和自主探究过程，起到了强化实验教学的作用。具体实施时，有条件的学校不应受20个项目的束缚，仍然可以把规定之外的一些演示实验项目开设为学生实验。例如“用电压表、电流表测电阻”这个实验，考虑到它的能力结构与“测量小灯泡的功率”完全重叠，而其知识内容又和“探究电流与电压、电阻的关系”是一样的，为了避免重复，20个实验中没有把它列入，但仍然提倡有条件的学校把它作为学生实验来实施，因为实验能力的培养并不是做一次实验就可以完成的，能力的形成需要相应行为的积累。
当前有不少学校推行学案导学，对物理实验来说，学案的设计应该有利于学生积极思考，有利于学生能力的培养，不要把实验操作步骤按顺序一条一条列给学生，让学生呆板地按“施工单”的工序来施工，不求甚解地在实验学案的空格中填空。当然，这样可能比较容易得到预期实验结果，教师或许能从学生填写的“施工单”中获得很好的感觉，但学生的能力得不到培养。
《中国教师》：2011年版课程标准强调物理教学与实际生活的联系，这也是物理教学一直倡导的。您能给大家谈谈物理教学联系实际的意义和价值吗？教师在教学中如何做到这一点，可否给予一些指导意见？
黄恕伯：2011年版的课程标准进一步强化了物理知识跟生产、生活的联系，更加关注知识的实践应用。例如，在电磁感应的条目中，增加了“了解电磁感应在生产、生活中的应用”，在浮力的条目中，增加了“运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象”，类似的补充，还出现在大气压、机械效率、焦耳定律等条目中。这些修订，体现了课程标准对“从生活走向物理，从物理走向社会”理念的重视。
物理教学与生活实践相联系，将进一步增强学生的实践意识，它不仅有利于学生养成良好的思维习惯，对学生的终生发展具有重要的积极意义，同时也对提高学生当前的学业成绩具有现实意义。2011年昆明市中考题就考了这样一道题：相距几十公里远的甲、乙两地间的两根输电线上结满了冰，利用乙地的直流融冰装置（直流电源）给这两根导线同时融冰，应怎样连接？缺乏实践意识的考生就会犯“纸上谈兵”的错误，采用并联电路，稀里糊涂地把直流融冰电源跟几十公里外的输电线用导线连起来，导致答案的错误。显然，本题并不难在知识上，而是在一定程度上考查了学生理论联系实际的思维习惯。增强学生的实践意识，就能取得该类试题的高分。
要增强学生的实践意识，就需要精选一些联系实践的教学内容充实课堂，例如跟学生生活联系密切的内容、社会热点内容、反映现代科技成果的内容等；让学生估计生活中有关物理量的大小；用生活中随手可得的常见物品（易拉罐、吸管、矿泉水瓶等）在课堂中做实验，这样既可以拉近物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，也有利于增强学生的创新意识。
要增强学生的实践意识，还要选择优化的教学方式，对于联系实际的教学内容，不要单调地采用“老师讲、学生听”这种听觉灌输式的低级方式，应该重视图片、视频、实物演示等视听同步教学；有条件的，还应该让学生通过自己动手获得实践体验；进一步的教学设计，还可以融入富有趣味的学术性游戏；再高一个层次，让学生经历创造性地联系实际解决问题的过程。上面列出的教学方式是一个递进的优化过程，应该尽量设计优化的教学方式来实现知识和实践的联系。
《中国教师》：怎样才能更好地理解和落实2011年版课程标准的宗旨和目标，是广大教师要努力与奋斗的，对此，您还有哪些建议与要求寄予广大教师？
黄恕伯：这次课程标准修订的一个主要特点，就是在知识上向下作了微调，为减轻学生的课业负担，适当地在个别地方降低了知识要求，例如把“知道波长、频率和波速的关系”修改为“知道波长、频率和波速”，不再对三者的关系提出要求，把“理解机械效率”下调为“知道机械效率”等。但“过程与方法”目标方面却恰恰相反，是向上进行了微调，适当地提高了科学探究的要求，在公布的20个学生实验中安排了9个科学探究实验，而课改前教学大纲规定的17个学生实验中研究性实验只有一个半。在“情感·态度·价值观”目标方面，也是向上微调的，不少知识点补充了与实践相联系的内容要求。
课程目标要求在结构上的这种微调，与当前迫切需要纠正初中物理教学某些弊端的现状是吻合的。不少教师由于过分强调“知识”目标，随意拔高知识要求，加重对知识与技能刻板训练的强度，助长了学生的死记硬背，养成了学生的不良学习习惯，挫伤了学生的学习积极性，最终造成学生能力的低下，对学习的厌倦。现实教学中的这种弊端，就是对“过程与方法”“情感·态度·价值观”目标没有引起足够重视的结果。
关键词:实验探究 高考试题 实验装备
倡导科学探究是本次基础教育课程改革的主要内容之一,其主要目的就是培养学生的科学探究能力,提升他们的科学素养。科学探究教学有多种方式,实验探究是理科教学中较为普遍的一种。将科学探究与科学实验结合起来,在探究中进行实验,或者依托实验进行探究,既能发展学生的实验能力,又可以比较全面地培养科学探究能力。如何考查和评价实验探究是当前理科教学中的重要问题,采用实验探究试题来考查学生的实验能力和探究能力不失为有益的尝试。有鉴于此,本文试图通过对高考实验探究试题的分析,归纳出该类试题的特点,并在此基础上对实验装备和实验探究教学提出建议,以期对理科教学以有益的启示。
一、高考对实验及探究能力的要求
生物、化学和物理是传统的理科科目,都属于自然学科,都以自然世界为主要研究对象,实验和探究是它们的共同特点。高考中进行探究能力考查也主要集中在这3门学科的试题中。新课改强调,实验和探究不仅是理科教学的重要内容和学习方式,也是理科教学应当达成的课程目标。新课改高考也对实验能力和探究能力明确提出了考试要求。为了说明在新课程改革后高考对实验能力和探究能力的考试要求,下面以首次进行新课改高考的北京为例,分析和比较《2010年普通高等学校全国统一考试北京卷考试说明》中生物、化学和物理3科的能力要求,各科考试的能力要求见表1。
从表1可以看出:
1.3个科目都对实验能力和探究能力提出了考试要求
实验和探究都是自然科学的基础,是自然科学发展的动力。在理科教学中,实验具有不可替代的重要作用和地位,科学探究也同样如此。因此,对实验能力和探究能力进行评价,并在选拔性考试中作为一项重要的考查内容而提出明确的要求,也是情理之中的。
2.实验能力的具体要求
3个学科对实验考查的内容和要求基本相同:一是指明了所要考查的实验内容,是教材所规定的实验;二是提出了能力要求,要求考生能够正确使用和选择实验仪器,能理解实验原理和方法,能掌握应用相关操作,能够收集、处理数据并对相关现象进行解释、分析、说明和评价;三是考查的实验类型有所改变,将探索性试验和设计性试验的考查划归于探究能力的要求之下。总体来说,实验能力的考查要求明确,体现了实验的基础性地位,突出了实验能力本身的内涵和意义,这将有助于高中理科的实验教学和实验备考。
3.科学探究能力的具体要求
3科均对学科问题的初步探究能力提出了要求,虽然详略不一,但主要都包括提出解决问题的思路和方案、构建模型、设计实验、进行实验、收集和处理数据、得出结论、进行解释和评价、进行修改和完善等方面。此外,物理学科还明确给出了信息获取、问题提出等方面的要求。
4.实验能力和探究能力的关系
3门学科的考试说明对于实验能力和探究能力的陈述,出现了合并陈述和分开陈述两种情况。化学和生物就采取了两种能力合并陈述。而物理学科却不这么处理,不仅将两种能力的要求分开描述,还将实验能力归于基础能力层次,将探究能力归于较高能力层次,即使在探究能力具体要求中出现了实验能力方面的内容,也只限于实验的设计。
科学探究的方式有许多种,实验只是其中的一种,还有其他的方式和途径,但是由于实验在探究中的重要作用以及通过实验进行探究所具有的实践性、完备性和丰富性,实验探究就成了探究教学最为主要的形式。探究能力的考查要依照探究教学的实际情况。从实验探究教学出发,借鉴实验能力考查的经验,并将实验能力和探究能力的考查进行一定程度的综合,实验探究试题就应运而生了,频繁出现在各种考题中,成为纸笔考试考查探究能力的主要方式。
二、2010年高考实验探究试题的分析
在高考理科综合考试中,实验探究试题是科学探究能力考查的主要形式。将实验探究试题进行整理分析,找出其特点和规律,对于指导探究教学和高考备考都有重要的意义。2010年高考理科综合实验探究试题的情况见表2。
实验探究试题在高考试卷中呈现出以下特点:
1.各卷各科均有实验探究试题
除全国卷I,II因为尚未进入新课改高考,其余各卷都是新课改高考试卷,都对科学探究能力提出了考试要求。各套理综试卷都有实验探究试题,分值在12～60分之间不等,有选择题、填空题、作图题、简答题、信息题等题型。有的试卷,3门学科均有实验探究试题,有的试卷只有某一学科或者某两门学科有该类试题。在新课改高考的13套试卷中,有6道化学实验探究试题,生物13道,物理8道。
2.以考查探究能力为主,兼顾实验能力
实验探究试题主要目的在于探究能力的考查,实验能力只是作为探究能力的一部分。实验探究试题,对于实验的考查多数集中在实验原理、实验步骤和实验操作方法上,物理部分试题还考查了数据的处理,基本上没有试题考查基本仪器的使用方法。
3.科学探究能力考查的特点
科学探究能力的组成要素,各学科之间存在着一定的差异,但是最为基本的要素却比较一致。表2中整理出各道试题所考查的探究能力要素,呈现出一些特点:第一,各题考查的探究能力要素多寡不一,有的试题只考查了某一个或者几个要素,有的试题考查的就比较全面;第二,有些探究能力要素出现的频次很高,比如分析与论证、设计实验,而另一些探究能力要素出现的频次较低,甚至受到纸笔测试的限制而无法考查,比如提出问题、交流与评价;第三,由于学科特点不同,不同学科考查的侧重点也不一样,比如物理学科对于数据的收集和处理要求较高,物理实验探究试题对这一要素考查的就比生物和化学要多一些;第四,科学探究能力要素的考查要求水平不一,有些要素的考查要求比较高,比如设计实验、控制变量,有些要素要求的比较一般,比如评估、猜想与预测。
4.实验探究试题取材科学、合理
实验探究试题的素材内容丰富,源于教材,但不拘于教材,体现了学科知识与社会、科技、生活的联系,反映了当前社会生产生活的现状和特点,考虑了各学科之间的联系。比如,化学试题对化工生产中相关化学知识的考查,物理试题对太阳能利用中的电学知识的考查,生物试题对诸如赤潮、抗旱等环保议题的关注。
实验探究试题在高考试卷中频繁出现,成为科学探究能力考查的主要方式,这种题型和考查方式在一段时间内还会继续存在。对实验探究试题的分析,把握其特点,了解其趋势,对于我们改进探究教学和高考备考都有重要的意义。
三、实验探究教学开展的建议
《考试说明》界定了高考对实验能力和探究能力的要求,实验探究试题呈现了考查的具体形式和内容。通过对它们的整理和分析,我们从中得到一些启示,用以改进实验探究教学,以期提高学生的探究能力和科学素养。
1.加强实验教学,培养实验能力
确保实验的正常进行是开展实验探究教与学的基本要求。实验是探究的主要途径,探究需要借助于实验来推进,如果实验不能正常进行,实验探究也就无从谈起。所以,必须加强实验教学,培养学生的实验能力。
实验能力的培养要注意四个方面。第一,引导学生对科学实验的兴趣。教师要有目的地引导学生,把他们的兴趣引向实验能力的发展上来;第二,加强对学生实验技能的训练。必须加强演示实验的示范讲解、分组实验的实操训练,严格要求,严格操练,使学生掌握实验仪器的主要性能和使用方法;第三,引导学生领会教材中科学实验的设计思想和实验方案。教材中的实验给出了设计实验的思想和进行实验的方法,教师必须引导学生对这些思想和方法进行必要的归纳和总结;第四,鼓励学生多做课外实验。学生通过课外实验可以独立操作实验器材、设计实验方案、选择实验仪器、分析实验数据、评价实验结果和对实验进行改进,因而可以更好地提高实验能力。
2.把握科学探究过程,全面提高科学探究能力
经过几年的摸索和尝试,科学探究能力的考查逐渐有了发展,考查范围覆盖了科学探究能力的多个要素。从2010年高考实验探究试题来看,考查了猜想与预测、设计实验、控制变量、进行实验、收集数据、处理数据、分析与论证、误差分析、评估与交流等方面内容。这就要求在教学中,应该着眼于科学探究的整个过程,重视每个探究要素的教学,全面培养学生科学探究能力。
科学探究能力的培养要注意五个方面。第一,科学探究能力由科学探究内容、科学探究的过程和科学探究能力的品质这3个维度组成,培养学生的科学探究能力应该注重3个维度的协调发展,逐步形成完整而合理的结构;第二,科学探究能力的培养必须贯穿于科学内容的教学与探究过程中,并且将能力品质的训练作为培养科学探究能力的突破口,要谨防科学探究中淡化理论思维的做法;第三,科学探究能力以科学知识和探究技能为基础,科学探究能力的发展离不开知识的理解和技能的掌握,抛开具体的知识进行空泛的科学探究,不利于探究能力的发展;第四,教材中设置了不同的探究活动,比如实验探究和理论探究,不同的探究活动可以有针对地培养探究能力的不同要素,教师要挖掘教材中的探究活动,有计划、有步骤地培养各个要素;第五,引导学生将课内探究与课外探究结合起来,将课内学习的内容应用到课外探究中去,独立开展探究活动,锻炼自己的探究能力。
3.开展形式多样的实验探究活动,强化实验探究训练
实验探究的形式多种多样,可以是课内的实验探究也可以是课外的实验探究,可以是学生自主探究也可以是在教师指导下的实验探究,可以历经整个探究过程也可以着重某些探究环节。具体来说,实验探究类型有:演示实验探究、分组实验探究、边学边实验探究、课外实验探究。演示实验探究主要在于展示规范的实验操作、激发学生探究兴趣、引导学生观察现象、启发学生提出问题;学生通过分组实验探究,可以训练规范的实验技能、体验完整的科学探究、领悟实验设计的思想和方法;边学边实验探究将教师的主导作用和学生的主体地位结合起来,学生在教师的引导下围绕着科学问题,通过科学实验进行科学探究,在探究过程中可以很好地交流与合作,展开较为深入的讨论和思考;课外实验探究具有较强的独立性和实践性,通过课外实验探究可以培养学生自主学习、勇于探究和严谨的科学态度。在教学中,要充分开展多种形式的实验探究,通过不同形式的实验探究,在探究目的、实验器材、探究方案、操作过程、数据分析、主体性、创新性等方面加强学生探究能力的训练。
4.突出训练学生探究设计能力、数据分析处理能力和分析与论证能力
高考实验探究试题呈现出的一个特点就是,探究设计能力、数据分析处理能力和分析与论证能力的考查频次多、要求高、内容广泛。2010年高考中,实验探究试题对探究设计能力的考查有10道题,对分析与论证的考查有19道题,对数据分析处理的考查有9道题。探究方案设计能力、分析与论证能力和数据分析处理能力都是进行科学探究的重要环节,是衡量学生科学探究能力高低的重要指标,是历年高考考查的重点,应当引起理科教学的充分重视。在教学中,要创设条件,对学生加强方案设计、分析与论证、数据收据与处理等方面的训练。根据《课程标准》对这些探究能力要素的教学要求,在实验探究过程中,尽量让学生亲身经历方案设计的过程,分析实验要解决的主要问题,提出解决这些问题的各种方案的优劣,通过筛选、优化、组合形成探究方案,在探究结束时还要评价这个方案。对实验数据进行分析处理,需要明确数据处理的基本方向、科学原理、数学思路、处理方法、处理手段等各个方面,要引导学生发现数据之间的关系,要掌握列表法、图像法、公式法等数据处理方法,能够对实验结果进行客观、准确、简洁、清晰地描述,能够合乎逻辑地得出正确的结论。
实验探究的灵魂是科学探究,途径是科学实验,保障是掌握基本的实验技能。实验探究教学要重视学生实验能力的提高,培养他们的实验技能,确保实验能够顺利进行,同时也必须牢牢抓住科学探究,积极创造科学情景,引导学生开展各个角度、多个层面的科学探究。在实验探究教学的过程中,既要依托实验进行科学探究,也要在探究过程中不断促进实验能力和探究能力的发展,特别是方案设计能力和数据处理分析能力。只有这样,才能真正发挥实验探究的教育功能,在教学过程中培养学生的能力,提高他们的科学素养。
四、高中理科实验装备配置的建议
实验装备是开展实验教学的物质基础和必要保障。兵马未动,粮草先行。实验探究是一种新型的实验教学形式,开展实验探究,既需要依托已有的实验装备,充分发挥它们的功能和作用,也需要开发新的仪器和设备,满足实验探究教学的特殊要求。
1.加强实验室建设
实验室是学校基本的办学条件之一,也是重要的课程资源。随着课程改革的不断推进,实验室的功能和地位越来越得到凸显和强化。这就要求,实验室应提供按照国家课程标准规定的实验内容和要求开设实验课的环境和条件,应满足进行课堂演示实验和学生分组实验的要求。学校应根据选用的国家课程、地方课程和校本课程教材来满足教学需要,采取按国家和地方相关标准选配、定制、自制的方法,配齐配足课程教学中演示实验、分组实验、教学训练和综合实践活动所需要的教学仪器设备。做好教学仪器设备更新工作,逐步提高学校的装备水平。
2.健全实验室人员队伍
实验室人员是实验室建设的主力军,应该重视实验室人员队伍建设,健全实验室人员队伍,形成合理的实验室人员管理和培训机制。就目前来看,实验室人员主要包括实验教师、技术人员和管理人员,他们承担着实验室建设和保证实验教学正常开展的重要任务。实验室工作是一项具有较强专业要求的工作,需要一定的专业知识和技能,实验室人员应该具备相应的学历水平和专业背景,还需要不断地参加教育培训。这次课程改革,实验教学和装备有较大的改变,需要实验室人员在理念和行动上有所改进,要求他们必须学习和领悟课程改革的精神,按照不同学科的具体要求展开创造性的工作。
3.配足实验仪器和实验材料
实验仪器和实验材料,是学生直接学习的重要内容,学生对实验仪器和药品的掌握程度是实验教学最终效果的直接体现。对实验仪器的使用,对药品性质的把握,是高考经久不衰的热点,这在今年的高考试题中也可以得到验证。从教学装备来说,理科教学仪器可以分为9类(见表3),不同种类的教学仪器在教学中发挥着不同的功能。
实验教学的重要目的之一,就是让学生了解实验仪器的原理和正确使用的方法,掌握实验材料和药品的特点和性质,并在一定条件下能够选用合适的仪器和药品完成科学实验。这就要求在教学中,学生必须亲自动手进行实验,完成教材规定的测定性实验、验证性实验和探究性实验,在实验中掌握操作方法、观察实验现象、了解实验材料的性质,不断提高实验技能和能力。为了保证每个学生都能够有机会做实验和训练实验技能与能力,实验室应该配备足够的基本实验仪器和实验材料,主要包括通用类中的电源、测量类、专用仪器类、玻璃仪器类、药品类和其他材料和工具类等实验仪器。同时,地方教育行政部门要加大对中小学实验室建设的投入,要为实验室建设和实验教学提供相应的经费保障,要保证实验教学中的易损品和易耗品能够得到及时地补充,确保实验教学足量高质地开展。
4.重视数字化实验系统
数字化实验系统在实验设计原理、操作方法、现象观察、数据采集与处理等方面较传统实验技术都有较大的改进和突破,成为实验教学的得力工具。将数字化实验系统与传统实验技术相结合,可以更好地开展科学探究。数字化实验系统能够将以往不易观察到的实验现象展现出来,记录其变化过程,呈现其特点,有助于挖掘其中蕴含的变化规律。同时,数字化实验系统在数据采集和处理上也极为便捷,可以即时采集数据,提高了数据收集和处理的效率。正因为这样,数字化实验系统在实验教学中得到广泛的应用,应用数字化实验系统进行科学探究更成为探究教学的热点,也频繁出现在近几年高考试题中,引起越来越多的关注。
作为科学探究重要形式之一的实验探究,牢牢抓住了自然科学的两大特点―实验和探究,将实验和探究结合起来,以探究为灵魂,以实验为工具,在理科教学中担当起科学探究能力培养的重要任务。实验室建设和实验仪器装备是开展实验探究教学的物质基础和条件保障,既要加强实验室的常规工作,也要根据课程改革的要求进行改进和创新。只有切实开展了实验探究教学,才能使学生能够深刻理解科学探究,才能真正培养学生的实验能力和探究能力,才能使他们的科学素养得到提升,最终实现理科教育的根本目的。
参考文献
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关键词：RIP；4-H；科学探究；模型
文章编号：1005－6629(2008)11－0049－03 中图分类号：G633.8文献标识码：B
当前世界各国都纷纷将科学探究作为科学教育的一个重要目标和方法。我国颁布的课程标准也将科学探究列为科学教育的第一目标。但是，由于科学探究在我国实行的相对较晚，对科学探究涉及的理论与实践问题尚缺乏深入地探讨，也没有建立在我国国情基础上的科学探究模型，这就使得有些教师对科学探究存在一些误解，要么认为科学探究存在固定模式，要么认为探究就是放任学生动手动脑。因此，有学者建议，在借鉴国外有关研究的基础上，建立适当的可以用来指导研究过程和教学实践的模型。了解国外发达国家相对成熟的科学探究模型，将有助于教师更深入地理解科学探究，对我国科学探究教与学产生有益的启示。本文将介绍两种美国常用的科学探究模型：RIP和4-H，希望能给我国科学探究教学带来一些启示。
1 RIP和4-H科学探究模型
1.1 RIP科学探究模型
RIP(Research Investigation Process)科学探究模型是由美国神经科学家、科学教育家Robert Landsman提出的，目前已被美国科学教师联合会(NSTA，National Science Teachers Association)推荐为可资选择的科学探究模型。RIP通过提供给学生发现自己不明白问题的答案的技巧来提高学生学习的兴趣。在RIP科学探究过程中，学生们像科学家一样去观察、提出问题并尝试给出他们认为对其提出问题最好的答案，然后学生通过科学探究活动来检验这种尝试性解答的正确性。RIP科学探究模型在小学、初中、高中阶段略有不同，不过差异不大，三个阶段的模型都是有五个主要步骤，即引入、选择研究方法、收集数据分析结果、讨论并总结、报告。其中高中阶段的RIP科学探究模型如图1所示。
Robert Landsman认为该模型的每一步都包含若干步骤：
(1)引入(Introduction)：a.观察；b.阐明研究的问题；c.收集背景信息；d.构建一个可解释的假设。
(2)选择研究方法(Method)：a.生成一个研究方案；b.鉴别研究主题、数量及资源；c.获取设备及其他必需品；d.确定实验步骤。
(3)收集数据分析结果(Result)：a.收集定性及定数据；b.组织并总结数据；c.分析数据。
(4)讨论并总结(Discussion and Conclusion)：a.复述主要发现；b.复述假设；c.讨论结果是否支持假设；d.讨论这些结果与先前研究的发现相比如何；e.给出结论。
(5)报告(Presentation)：a.准备口头陈述；b.准备书面陈述。
1.2 4-H科学探究模型
4-H是美国一项青少年发展项目，4-H是该项目名称四个单词的首字母，即head, heart,hand,health。4-H科学探究模型是美国俄勒冈州立大学(Oregon state university)4-H学校增益计划(4-H Enrichment program)的一个组成部分，目前该计划已经在美国多个州展开实验，并取得了较好的实验效果。4-H科学探究模型可以帮助学生及教师走出书本，走向以学习者为中心的体验程序。
通过对4-H模型进行分析，可知模型的核心包含三个环节：操作(do)、反思(reflect)、应用(apply)，五个阶段：体验(experience)、分享(share)、加工(process)、归纳(generalize)、应用(apply)(见图3)。其中第一阶段“体验”对应的是核心环节模型中的“操作”(do)，探究小组提出一个问题或形成一个可以通过科学探究来解决的假设，并根据该假设设计科学探究的方案并实施，最后小组收集数据并完成数据表。在该阶段，教师应起到辅助引导的作用，引导学生提出有价值的问题或假设、倾听学生的构想与观点、留出足够的时间来引导学生对探究活动进行反思。第二阶段“分享”，教师通过提问小组或者个体的方式，让学生们反思自己所做的科学探究活动，并与他人分享。提问的问题可以包含以下内容：做了什么；看到了或者听到了什么；探究过程中哪些是比较难的，哪些是比较容易的等。第三阶段“加工”，在进行分享的基础上，教师应引导学生将讨论重心转移到对活动的反思上，引导学生思考活动是如何开展的，在进行探究活动的时候有哪些步骤，在探究过程中出现了哪些问题，这些问题是如何处理的，得到了什么结论等。分享和加工两阶段对应的是核心环节模型中的反思(reflect)。第四阶段“归纳”，讨论的个性化更强，引导学生讨论从探究活动中学习到了什么知识和方法。第五阶段“应用”，引导学生讨论如何把在该探究活动中学习到的知识和方法迁移到其他事物的学习中去。用图式可表示为：
2 国外科学探究模型对我国的启示
2.1科学探究没有固定的模式但包含共同要素
长期困扰我国科学教师的一个问题是：科学探究究竟有没有一个固定的模式。通过上文对国外科学探究模型的介绍可以看出，科学探究没有固定的模式，科学探究是一个复杂的过程，涉及到理论和实践领域中多方面的问题，不能将其简单化和程式化。科学教师在指导学生进行科学探究时，可以根据特定的学习者、探究的内容、具体的教学目标和不同的学习环境灵活选择科学探究的方式。在一个具体的科学探究活动中，教师应考虑探究活动的目标，是希望学生掌握某一特定的科学概念，还是发展学生对探究的理解，或者是培养学生某一特定的能力都会影响科学探究所进行的方式。虽然科学探究没有固定的模式，但是从上文的介绍中也可以看出，这些科学探究模型包含了一些共同的构成要素，即：探究活动都围绕科学问题、事件或现象展开，探究要与学生已有的知识相联系，教师要设法造成他们的思维冲突；学生通过动手做实验探究问题，形成假设并验证假设，解决问题，并为观察结果提供解释；学生分析、解释数据，并将其观点进行综合，构建模型，利用教师和其它来源所提供的科学知识阐述概念及解释；学生拓展新的理解、发展新的能力，并运用所学知识于新的情境；学生和教师共同回顾并评价所学内容和学习方法。某个科学探究活动不一定包含探究的所有基本特征，但也应至少体现某些特征。
2.2科学探究不是按照要素进行的线性过程
在进行科学探究教学过程中，教师们可能还存在一个误区，认为科学探究是按照课程标准所提出的七要素进行的线性过程。实际上，科学探究是人类在长期认识自然的过程中逐步形成的通过实验来认识自然的方法，有的可归结为七个要素，有的归结为五个要素，有的可归结为八个要素，通过RIP和4-H模型我们可以看出，在不同的模型中，可能包含不同数量的要素，同时，科学探究不是按照要素进行的线性过程，所以，科学教师在指导学生进行科学探究的时候，应改变科学探究是线性过程的错误认识，避免把科学探究作为一种程序化的进程而将科学探究形式化。
2.3科学探究能力是一种具有复杂结构的高层次能力
通过对国外科学探究模型的分析介绍可以发现，科学探究能力是一种具有复杂结构的高层次能力，它包含了诸如观察、测量、记录、假设、编码、图式化、模型化等具体技能，更包含了控制变量、元认知、问题解决、批判思维、作出决策等方面的综合能力。我国的传统教学重视基础知识和基础技能，这些构成了科学探究能力发展的基础，但是仅仅具备了这些知识和技能并不一定能探索新知识、解决实际问题，要想具备探索新知识、解决实际问题的能力，还必须具备更高层次的复杂的综合能力，而这正是科学探究能力所蕴含的。所以，新课程强调科学探究能力的培养与培养基础知识和基本技能并不冲突，而是要在“双基”的基础上发展学生更高层次的能力。
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关键词：高中物理 探究式教学 活动程序
随着课程改革的不断深入，在教学实践中，越来越多的教师接受了探究式教学模式，可在操作过程中也出现了较多间题。比如说：探究式教学大部分只限于物理知识的新课教学；探究过程涉及探究的所有要素；探究式教学过于形式化。令教师最困惑的一个问题是，这种教学形式费时多，受课时的限制，很多教师感觉这种教学模式难于实施。为此，笔者尝试在探究教学模式理论指导下，结合物理学科教学特点，构建具有可操作性的高中物理探究式教学模式，使理论研究和教学实践能有机地结合起来。
一、高中物理探究式教学模式的理论基础
中学物理探究式教学，主要是指在物理课堂教学中，学生在教师的指导下，用科学探究的方法去获取知识，应用知识解决问题的学习方式，学生的探究学习是在教师的指导下，在班级集体教学的环境中进行的。它有别于个人在自学过程中自发的、个体的探究活动。教师所扮演的角色是探究式教学的组织者、引导者和合作者。探究教学的实质是让学生学习科学研究的思维方式和研究方式，培养学生主动探究，获取知识，解决问题的能力。
物理学作为—门基础科学，因技术应用广泛，知识更新快的特点．具有广泛的应用性和不断的创新性。鉴于物理学科的上述特点，物理探究式教学模式一般设计成如下活动程序：提出问题，猜想假设，制定计划及设计方案，实验与收集证据，分析与论证，评估，交流与合作。
二、高中物理探究式教学模式的创新应用
1、探究与讲授相结合
在新课程中提倡探究式教学，并不是要否定讲授教学法。为了提高探究质量，不能忽视讲授法的应用。探究教学与讲授教学法两者常常是相辅相成，结伴而行的。因为探究的过程离不开应用知识和技能；在提出问题时，评价问题的价值和可操作性时需要一定的知识；在做出猜想、假设时，需要依据已有的知识和经验；设计试验时，需要掌握相关的原理和方法；检验和评价探究的结果，需要原理、模型和理论。这些知识和技能不可能全靠直接探究获得。例如；在探究自由落体运动的规律时，学生怎么会想到忽略空气阻力？在探究通电导线在磁场中的受力方向时，即使学生明白了这个方向有一定的规律可循，但怎么会想到用左手来判断？在探究电磁感应规律时，若不知道磁通量的概念，怎么会想到与磁通量的变化率成正比等等。某些内容采用讲授教学法会比用探究式教学更实际和有效。
在面对众多的物理概念规律时，哪些内容适合学生探究？哪些内客适合教师讲授？有研究表明，“内容更值得重新发现则更适合探究式教学。如；物理学基本概念和规律；物理学探究性实验；与物理有关的多学科综合性问题；现实生活中的物理问题等值得学生去探究”。当教学内容非常简单或学生对某一现象有大量的感性经验时，讲授法可能是一种更适合的选择。所以说，有的课适宜于用讲授法教学，有的课适宜于探究式教学，有的课适宜于讲授中有探究或探究中有讲授的混合教学。在传授知识的同时，渗透探究的思想，在探究的过程中讲授必要的知识，是一种刨新应用的模式。
2、探究能力培养分阶段完成
探究教学包括七个要素，而学生每一次的探究是否都应该完成完整的七个要素？课堂教学中学生进行科学摔究，其探究过程可以包含七个要素，也可以只涉及其中的部分要素，具体要根据探究的是什么问题，各要素的价值（必要性），各要素的难易程度以及时间等因素来决定。特别是在开始阶段，让学生自主完成完整的七个探究要素更是不现实的。学生对科学探究的学习也要有一个过程，应遵循循序渐进的原则。先着重培养学生的一种探究意识，让学生学会观察，能发现问题，提出问题，进行大胆猜想，尝试解决问题（提出问题的设想）。在教师的帮助、引导和示范下，感受科学探究的过程．然后逐渐向更规范，更完整的科学探究层次发展，探究的问题也宜由浅入深、由简单到复杂。
笔者认为应该把探究能力的培养有重点地分别落实在某些阶段。鉴于高一学生“制定计划”和“评估”阶段实施起来可能比较困难，应该把探究重点放在“较浅层次的探究能力培养”，针对高二、高三学生提出了更高的要求，应该把探究重点放在更高的位置上。新的高中物理课程由12个模块构成，其中物理1和物理2为共同必修模块，其余为选修模块。各模块的核心内容不同，探究的重点也有所偏重。由于高—阶段的物理是必修内容，探究的重点应放在“提出问题”、“进行实验”、“收集证据”上面。高二则应把探究重点放在“猜想与假设”，“制定计划与设计实验”上面。高三则应把探究重点放在“评估”与“交流合作”上面。这佯．不仅解决了时间的问题，也解决了探究的深度与广度等问题。
关键词 科学探究 科学探究的宽度 科学探究的深度 蜡烛燃烧 科学探究要素
科学探究有宽度和深度吗?笔者认为这一命题是成立的。所谓科学探究的宽度是指科学探究活动所包含的科学探究要素的多少。在义务教育化学课程标准中提出的科学探究要素包括：提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等；科学探究的深度是指科学探究活动所获得的科学知识的多少和深浅程度。在化学探究教学中理解和把握科学探究的宽度和深度是一个值得研究的重要问题，本文试图以义务教育初中化学中蜡烛燃烧的探究为例来加以阐述和说明。
初中化学教学中蜡烛燃烧的探究，大多局限在提出相关问题、对蜡烛燃烧和熄灭的猜想、蜡烛燃烧的火焰、燃烧现象、燃烧的产物和熄灭蜡烛火焰的实验探究。所涉及到的化学知识有蜡烛的组成元素、蜡烛与氧气反应生成二氧化碳和水、二氧化碳的检验、燃烧条件等。为了使学生更好地认识燃烧现象、理解科学探究和燃烧的科学本质，很有必要对蜡烛燃烧的探究从宽度和深度上进行拓展。1 探究蜡烛的燃烧速率
使用直径为4cm，密度为0．9g/cm3的蜡烛做燃烧速率的探究实验，记录实验数据如表1。
以蜡烛的燃烧时间为横坐标、燃烧质量为纵坐标绘制燃烧速率曲线(见图1)。
探究蜡烛的燃烧速率，不仅让学生体验定量研究的探究活动，获得数据处理等探究能力，还要让学生从图1蜡烛燃烧速率曲线几乎是一条直线来理解所揭示的知识：蜡烛燃烧的化学反应速率是稳定的。2 探究为什么蜡烛火焰熄灭顺序不一样[创设实验情境]实验1：观察烧杯中高矮2支蜡烛的燃烧情况，然后顺烧杯壁向杯中倾倒二氧化碳(见图2)。实验显示矮蜡烛火焰先熄灭。 实验2：选取一高一矮2支蜡烛，点燃后将烧杯倒扣在燃烧的蜡烛上(见图3)，观察蜡烛的燃烧情况。实验显示高蜡烛火焰先熄灭。
[提出问题]为什么实验1矮蜡烛先熄灭而实验2却是高蜡烛先熄灭?
[进行猜想]实验1：二氧化碳的密度比空气的大，顺烧杯壁倾倒的二氧化碳首先在底部聚集，因而矮蜡烛火焰先熄灭；实验2中蜡烛燃烧产生的二氧化碳气体较热、密度比空气的较小，首先向上聚集，因而高蜡烛火焰先熄灭。
[实验设计及验证](1)由纸筒、玻璃棒、细线制成一简易天平，向其中一端的纸筒倾倒二氧化碳，随之向下倾斜。(2)从“胃必治”药品包装板上剪下1排含5个泡状容器的长条，垂直固定在2支蜡烛的上方，用胶头滴管吸取饱和的澄清石灰水，由上到下向每一个泡状容器内加入几滴澄清石灰水。点燃蜡烛，将烧杯倒扣在蜡烛和泡状容器上。实验显示，高蜡烛火焰先熄灭时各泡状容器内的澄清石灰水从上到下依次变浑浊。
[解释与说明]蜡烛在开放体系中和封闭体系中的燃烧情况是不同的，在开放体系中当点燃蜡烛时，点火源的热量将灯芯上的蜡融化，由于毛细作用，液蜡上升并受热汽化，蜡蒸气与空气中的氧气反应生成水和二氧化碳并放出热量。热的二氧化碳气体密度小，会向上升，冷空气会过来补充进入反应区。由于对流的原因，使得蜡烛能持续燃烧并使火焰的形状呈现“水滴”状。当从外部注人比空气密度大的常温二氧化碳时，先在底部聚集，使矮蜡烛火焰先熄灭。而在封闭体系中蜡烛燃烧时生成热的二氧化碳气体，密度小会向上升，首先在上部聚集，致使高蜡烛火焰先熄灭，由于封闭体系没有新鲜空气补充进来，蜡烛燃烧则不能持续。
这个实验探究教学可以涉及到课程标准列出的全部探究要素。学生通过这种探究活动，不仅能激发探究兴趣而且有助于理解蜡烛燃烧的体系不同则燃烧过程也不同，着重揭示了实验条件控制的重要性，体会科学探究的各种方法和过程，有利于提高自身的科学素养。3 探究多因素影响的蜡烛燃烧实验
创设一个多因素影响的蜡烛燃烧实验进行探究教学，可以让学生提出多种假设，再通过设计和验证实验，得出结论，获得探究能力的提升。例如，可以设计如下实验：[实验1]在水槽中固定一支生日蜡烛，加入适量的1mol/L氢氧化钠溶液，取一支25mm×250 mm的大试管，收集满(氧气和空气按1：1体积比混合的)富氧空气，点燃蜡烛，将试管迅速倒扣在燃烧的蜡烛上。可观察到蜡烛燃烧火焰一开始较明亮，然后逐渐变暗直至熄灭，试管中的液面先迅速上升再缓慢升高。待液面不再升高后，取试管中的部分液体滴加足量的浓盐酸可看到有小气泡产生。
根据实验现象可以引导学生提出多种假设。(1)燃烧时火焰及其周围的空气是热的，气体密度小，火焰熄灭后降温，迫使水面上升。(2)燃烧生成的二氧化碳气体被氢氧化钠溶液中的水吸收了。(3)二氧化碳与氢氧化钠反应。(4)氮气与氢氧化钠反应。
上述假设是否成立?可设计实验并进行验证：
[实验2]给试管中的富氧空气加热，将试管倒扣在水中，不断摇动试管保证不离开水面。观察到液面缓慢上升，但是达不到实验1试管液面上升的高度。
[实验3]将收集满二氧化碳气体的试管倒扣在水中，在不离开水面的条件下不断摇动试管。观察到液面缓慢上升，也达不到实验1试管液面上升的高度。
[实验4]将收集满二氧化碳气体的试管倒扣在氢氧化钠溶液中，在不离开水面的条件下不断摇动试管，可看到液面上升较快，几乎充满整个试管。取试管中的部分液体滴加足量浓盐酸可观察到有小气泡产生。
[实验5]将收集满氮气的试管倒扣在氢氧化钠溶液中，在不离开水面的条件下不断摇动试管，观察到试管液面没有升高。
实验结果肯定了上述假设(1)、(2)和(3)，否定了假设(4)。
下面依次解读这些要素。
一、提出问题
物理学科的特点是和实际生活密切相关。教师要创设情景，让学生知道提出什么问题，让学生能从日常生活、自然现象或实验中发现与物理学有关的问题。
1.从日常生活中发现问题。在日常生活中，许多现象与物理息息相关。例如，学习《物态变化》后，知道物态变化在日常生活中很常见，因此，教师可以先播放一段天气预报，然后解释发现天气预报中除了报天气状况是晴朗或是多云或是有雨外，还会通报什么呢？同学们由此可以提出：温度是什么？温度又如何测量？对于温度知识，从学生熟悉的生活现象中提出问题，引导学生进行科学探究，还鼓励学生利用身边的材料进行实践、探究活动，这样有利于学生轻轻松松地学习相关的物理知识，拓展知识面，还有利于帮助学生树立科学的世界观。
2.从实验中发现问题。物理教学中，实验是重要组成部分，是学生学好物理的重要手段。例如，声音是人们交流信息的重要媒介，是日常生活中人们经常接触到的物理现象，对声音的产生和传播的探究，可以通过同学们唱歌、敲击鼓面等，引导学生提出：声音是怎样产生的呢？各种不同的声音为什么一听就可以区分呢……总之学生联系生活实际，就能提出很有探究价值的问题。
二、猜想和假设
猜想与假设，实质上就是引导学生根据生活经验对提出的问题进行猜想，即在提出问题后，让学生大胆猜想。
1.创设含有丰富信息的问题情景，让学生知道猜什么
在问题情景创设过程中，应注意引起学生的好奇心与求知欲，使学生发现问题、提出问题，同时，教师创设的情景应符合客观事实，要有启示性、暗示性、引导性，这样学生在猜想时就有一定的方向性，避免了毫无边际的猜想和假设。例如，在探究压强概念时，提出这样的情景，某同学在雪地上玩耍时发现滑雪橇的速度飞快，而在雪地上步行却相当艰难。此时学生可提出压力作用效果与哪些因素有关的问题，并根据题中的信息，说明压力作用效果与受力面积成反比，从而提出问题答案的猜想。
2.通过实验验证，从猜想中提炼假设
提出猜想后，仍不能确定答案是否合理、准确。这时可用一些简单的实验进行验证，排除一些不合理的猜想，从而形成正确的科学假设。
三、制订计划与设计实验
这个环节是七个要素中的教学核心，对于从提出问题到猜想与假设，教师要启发学生研讨方案，让学生讨论，思考科学探究七个要素中“猜想与假设”是否正确，需要通过实验验证，实验过程的成与败，能否得到正确的答案，科学合理的设计是必不可少的，通常的做法是：先分析探究要解决的问题；然后根据确立的问题确定需要什么样的实验器材，按思路的逻辑关系构思出实验设计图案和实验的操作步骤。例如设计“光的反射”实验方案时，通过实验器材布置实验，且通过推理得出光的反射现象，制作几何图形，然后利用实验器材制定实验操作方案。
四、进行实验和收集数据
在制订与设计实验这一环节中，学生在教师的指导下根据设计方案，认真实验，收集数据和资料。在探究过程中，教师要指导学生不断改进探究的方法，提高实验探究能力。
五、分析与论证
分析与论证是对记录的实验数据进行描述，对探究过程的归纳和总结。如探究测量物体的平均速度关系时，学生通过分析比较后得出结论v=s/t。
六、评估
评估有利于发展学生的思维，教师可以以多种形式引导学生养成对探究和探究结果的评估意识，例如，对以上实验，可以问题形式进行评估，你的猜想与实验结果相符吗？实验方案还有更好的吗？此实验中有什么缺陷吗……让学生有意识地自我评估，自我发现。
七、交流与合作
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