物理師范生探究式教學能力培養體系的構建

摘要：針對目前師資培訓非常零碎的現狀，有必要開展探究式教學的系統培訓，而師范生則是恰當的培養對象。本文根據新課程的要求，構建了包括培養目標、制度保證、激勵措施、案例分析、實驗支持和教學設計在內的探究式教學培養體系，且已在實踐中取得一系列成效。

關鍵詞：師范生；科學探究；培養體系

中圖分類號：G652文獻標識碼：A文章編號：1671-0568（2012）11-0076-04

一、構建物理師范生探究式教學能力培養體系的必要性

1.課程標準把科學探究定位為學生的學習方式和學習內容

簡單地說，就是要求學生能模擬科學家的研究活動從而掌握科學研究方法和獲取科學知識。師范生將來要成為為中學教師，首先就要具有科學探究的經歷和經驗，具備科學探究能力，同時還要能夠設計并組織實施探究式教學。目前的情況是，由于絕大多數教師以前都沒有接觸過科學探究，致使其成為新課程的熱點和難點。教育主管部門利用節假日對在職教師開展新課程培訓，有一定的成效，但顯得非常零碎。筆者進行多次訪談和問卷調查表明，中學的科學探究不盡如人意，主要是教師忙于應試沒花時間去鉆研，或者對科學探究產生片面的理解，或者也發現了存在的問題但無法突破。很多教師認為，每一節課都要探究；每次探究必須包含探究的七個要素；“探究太費時間”，效率低，等等。這些誤區的存在，已經嚴重妨礙了新課程的推進，科學探究呼喚更加系統、特別是針對師范生的培訓。

2.師范生探究式教學系統培訓的最佳對象

師范生目前的主要任務是學習，而學習的內容由學校根據社會的需求來確定的。他們同時也是準教師，即將擔負起培養中學生科學探究能力的重任，自身迫切需要提高科學探究能力。查閱核心期刊，可見數篇論文對此做出過研究，有些則專門探討了高師理科生的培養問題，其主要的觀點是通過實驗來培養科學探究能力，是一個有益的嘗試。[1]但是這種培養方式還只是針對師范生個人探究能力，或者是基于獲得科學研究素養的基本訓練。作為未來的教師，還應該思考如何把自己的科研能力轉化成中學生的探究能力。有專家采用實證的方法對物理專業學生進行了前測，認為傳統的方法對培養科學探究的某些能力是有用的，但學生在控制變量、實驗設計和表達過程和結果方面比較弱，“清楚的表達過程和結果本身就是科學探究所要求的交流能力，因此要提高學生的交流能力，歸根到底是要讓學生多經歷探究，并明確要求和指導學生如何表達過程和結果?！盵2]這些結論要求高校為培養師范生科學探究能力多做一些努力，彌補傳統教學的不足。筆者基于多年對科學探究的研究和實踐，擬建立起師范生探究式教學能力的培養體系，不僅促使師范生自己研究物理問題的能力有所提高，而且還要使他們學會探究式教學設計，以便于今后在中學開展科學探究。

二、以課程標準為依據結合師范特點的制定培養目標

為新課程培養師資，課程標準是最重要的依據。物理課程標準制定的培養目標包括：保持對自然界的好奇，發展對科學的探索興趣，在了解和認識自然的過程中有滿足感及興奮感；經歷基本的科學探究過程，具有初步的科學探究能力，樂于參與和科學技術有關的社會活動，在實踐中有依靠自己的科學素養提高工作效率的意識，這也是素質教育的重要體現。培養高素質的學生需要高素質的教師，所以師范生也應該具有相關的素質和能力。本體系結合已有的研究和師范生的特點，制定了如下培養目標：培養師范生對新課程改革的興趣和信心；掌握科學研究的基本方法，特別是控制變量的方法；具備初步科學研究能力，特別是使用常見工具、利用常見儀器進行實驗研究的能力；樂于動手動腦開展科學探索活動；能清晰表述自己的研究過程和結果；掌握科學探究的基本特征，了解中學實施科學探究中存在的誤區和難點，并能掌握和采取相應的策略，能夠在中學有效實施探究式教學。

三、課程教學大綱是體系的制度保證

教學大綱是體現國家和學校對學生學習要求的官方文件。2008年廣州大學（以下簡稱“我?！保┬抻喠税◣煼额愓n程在內的所有課程教學大綱，明確規定了師范生必須掌握科學探究能力和開展探究式教學的能力，規定了學時和相關的要求，涉及到中學物理教學法、中學物理實驗研究等師范類課程，從制度上保證了探究式教學能力的培養具有合法的地位和足夠的時間，形成了對學生學業的基本要求。同時，也是對教師和相關部門如實驗室的一個有力的約束。

四、以教育心理學為指導采取多種激勵措施

1.科學探究離不開激勵

探究非常強調學習者的積極性和主動性。早年美國教育心理學家桑代克就提出過準備律：如果學習者已經做好準備，就給予傳導，學習者就滿意；如果已經準備而不給于或者沒有準備就給予都會帶來煩惱。因此，在中學開展探究式教學的第一個環節就是“創設情境”。要求教學情境應該對學生有吸引力，能激發學生的求知欲和好奇心，從而積極思考，自主探究，自我發現。沒有學生的主動參與，科學探究是無法開展的。這一環節對于師范生也是十分重要的，良好的學習狀態是科學探究能力培養成功的前提條件。有調查表明，學生的學習興趣隨著年齡的增加呈下降趨勢?？茖W探究是對陌生事物的一種探索活動，其間遇到挫折和失敗是非常正常的現象。短暫的失敗不會造成太大的負面情緒，但經常出現的挫折則有可能打擊學生的自信心，降低自我效能，產生習得性無助感，從而失去對科學探究的熱情。[1]

2.用教師的熱情喚醒學生的熱情

教師上課前要充分熟悉教學內容，避免上課時因考慮教學內容而忽視與學生的交流?；邮欠浅Ｖ匾?。教師應該不時地走到學生中間，看著學生講課，說話的語氣應該親切自然，以平等的態度與學生溝通。要記住學生的名字，點名回答問題，讓學生感覺到自己是受教師關注的，從而產生愛屋及烏的效果。應該鼓勵學生積極思考、發表意見和參與討論，用欣賞的眼光看待師范生，尋找他們的優點及時加以表揚。教師應在課堂上科學地傳授知識，如果教師自己熱愛生活，熱愛大自然，熱愛科學，那么也會潛移默化地影響師范生，為他們樹立良好的榜樣。一個情緒低落的人裝出一副快樂的樣子，不久他就會快樂起來，這就是“心理暗示”的奇妙作用。由此可見，培養學生的探究式教學能力的教師，自己也應是非?？鞓返?。面對以后也將走上講臺的師范生，如果教師在課堂上牢騷滿腹，勢必影響師范生對教師職業的懷疑，更不用說學習科學探究了。

3.利用多媒體激勵學生

教師平時應該關注時事要聞，授課時可利用視頻、動畫、故事、實驗等方法激勵師范生學習科學探究，同時也為他們今后開展探究式教學提供了豐富的教學資源。據了解，不少師范生畢業從教后，仍繼續使用大學時教師為他們演示的課件內容。

4.利用比賽激勵學生

2010年全國大學生物理教學技能大賽在南京舉行，我校2名師范生分別以對杠桿、汽化與液化的探究課獲得一等獎。對此，我院在網絡、課堂、大小會議上大張旗鼓地宣傳，師范生熱情高漲。我們邀請獲獎選手與師弟師妹們座談，回憶比賽準備的情形，講述如何滲透新課程理念，如何提高探究式教學的水平，大家聽了很受鼓舞。比賽起到了“你行我也行”的激勵效果，師范生的自我效能感極大增強。

五、綜合運用基于案例分析的多種教學方法

案例教學一直是美國哈佛大學培養工商管理碩士的典型教學方法。這種方法有效地克服了理論講授單調、枯燥、低效的缺點，以現實生動的案例展示問題的情境和處理的基本原則與技巧，分析了如何理解和運用相關理論，從而為學生今后遇到類似的問題提供了借鑒，并能夠發揮舉一反三、觸類旁通的作用。本體系分別選小學、初中、高中各一例證，以便于師范生獲得全面的認識。

1.小學選用了《電磁鐵》

電磁鐵具有一定的結構和一定的功能，所以其中包含一定的物理規律，分析結構就能比較方便地掌握其功能。為了能給初學者有一個清楚的認識，筆者還選用了根據同樣主題但用傳統教法所上的課。傳統方式下教師主導性很強，安排好了每一個教學環節，學生跟著教師就能學完這部分內容。而在探究式教學中，教師創設情境后，就把課堂的舞臺讓給了學生，把自己定位為探究的組織者和促進者。通過傳統式和探究式兩個《電磁鐵》教學設計，比較分析了為達成教學目標而采用的截然不同的方法和策略，師范生從中看到“自行發現”物理規律與教師“告訴”規律的本質區別，領會探究式教學設計的精妙所在，學會辨別科學探究的真偽。本案例是經過多次嘗試、論證和修改后的結果，是一節典型的探究課。

2.初中選用了《探究螺線管磁場和通電電流的關系》

課本上引用了螞蟻對磁場跟電流關系的陳述：沿著電流方向爬，N極就在我的左邊。螞蟻的話使探究已經發生了質變，探究的對象不再是探究物理規律本身，而是磁場與電流關系的表述形式，即右手螺旋定則。眾所周知，右手螺旋定則的表述方式是非常簡潔形象的，可惜師范生沒有任何基礎來發現這種表述，這說明教材的編寫存在嚴重的邏輯問題。按照這種思路探究，注定難以獲得滿意的結果。比較恰當的設計是，教師根據學生已經學過的電磁鐵的知識，按照因材施教的原則，運用任務驅動的方式，即尋找電磁鐵磁極，來實現教師不教而學生“自行發現”磁場和電流的規律。其中，涉及利用紙筆作圖來整理思路，利用相互比較來發現異同等推動探究走向深入的技巧。

3.高中采用國家新課程遠程培訓中的案例《探究影響單擺周期的因素》

通過控制變量法展開探究，最終排除了質量、角度等因素對周期的影響，水到渠成地探究出擺長是單擺周期的決定因素。教師并沒有教，是學生發現了它。

4.時間是探究式教學的瓶頸

通過案例分析以及與師范生的討論，總結出節省探究時間的策略。

（1）在開展實驗探究之前，教師應首先做這些實驗，從而可以清楚地知道學生可能出現的問題，從而采取積極的應對措施。

（2）在控制變量法中，應該提出多個影響因素。但是，課堂上教師應該把學生分組，每組只研究一個因素，而不是所有的因素，從而有利于探究的精細化，也節約了時間。因此最后的交流討論成為分工之后的合作，是基于需要的合作，真正體現了新課程的理念，絕不是教師要求學生合作。

（3）可能準備一節探究課需要花費較長的時間，這是由于參與其中的師范生還是科學探究的新手。只要大家腳踏實地，每學期設計好“一”節探究課，幾年下來就會有豐富的案例，就會在以后每次探究課上節省大量的時間。

4.實驗探究教學的基本模式

科學探究有多種形式，最常見的是實驗探究。教師給師范生歸納總結了實驗探究的基本模式：創設情景、猜想影響因素、用控制變量法設計實驗（一組一個因素）、交流討論、陳述結論。作為實驗探究的基本模式，可以運用于多個主題：歐姆定律、電阻定律、牛頓第二定律、摩擦力、焦耳定律、理想氣體定律，等等，基本覆蓋了中學物理的許多重要實驗及其規律，為師范生走出校園、走上講臺奠定了堅實的基礎。

六、實驗支持是培養體系的根基

1.激發興趣

教師廣泛收集生動的課堂小實驗，激發學生對科學的興趣，引導學生熱愛大自然，感受大自然的和諧與美妙。這些小實驗由教師演示，師范生討論探究其中的物理規律。包括摩擦邊緣可以發出悅耳頻率的酒杯，因為底部沒有水壓而不上浮的乒乓球，斯特林熱機，磁懸浮，因為在鋁管中產生渦流而阻礙下落的磁鐵，簡易電動機，因有規律振動而引發的奇異轉動，聽話的浮沉子，以及回轉圈，等等。演示時，學生抬頭、睜大眼睛，演示完再讓學生操作，從而更加滿足了他們的探究欲望。

2.建設探究實驗室

實驗室采購了包括電鉆、角磨機、車床等在內的加工工具、數據采集器、常見的測量儀器和一批常用的實驗耗材，為師范生的科學探究提供方便。要致力于構建開放性的探究實驗室，致力于把實驗室打造成將師范生設想變為現實的樂園。

3.真正的探究性實驗

教師專為師范生設計的真正的探究性實驗——通電導體在磁場中的運動。師范生自行去探索，設計方案，組裝器材，測量數據，分析結果，他們陳述自己的方案，根據公式F=BILsinθ有效運用控制變量法，設計了多種方案，來說明安培力在磁場中的受力情況：用卷成圓筒的錫箔紙代替導體減輕質量；用砂紙打磨導軌減小摩擦系數；增大導體電流；采用強磁鐵；用單擺的裝置演示安培力；用鹽水代替導軌；用彈簧演示受力的方向甚至大小，等等，培養了師范生在科學探究活動中設計多種實驗方案的能力。教師祝賀他們設計成功并拍照留念，以便于他們與周圍的同學分享自己的成就。

4.系統深入的專題探究

可以考慮把專題研究與畢業論文結合起來。①題目來自中學課本或者是日常生活。有的物理問題生動有趣，但要解釋清楚卻是非常不容易的。選擇這類題目作為研究對象，首先，可以激發學生學以致用、用以導學、活學活用的積極性。其次，也體現了新課程所要求的“從生活走向物理，從物理走向社會”，有助于更好地理解大自然，理解身處的世界。第三個好處就是幫助師范生積累科學探究的課題，引導他們通過日常生活來創設懸疑的情境，使之今后生動活潑地在中學開展科學探究活動。比如探究光的散射機制、便攜式幾何光學演示儀的設計、斯特林熱機教具的制作、大氣壓、氣流壓力實驗，等等。②要求師范生學習使用各種工具和儀器，學會分析材料的特性并作出適當的選擇，有效提高師范生的技術素養和實驗設計的能力，這些都是和科學探究密切相關的。這樣的科學探究，是完整，系統的，能夠豐富師范生的探究經歷，積累探究經驗，更深刻地認識和理解物理知識。③教師一定要通過文字清晰呈現研究過程而不僅僅是結果。此舉的目的是為了反映師范生對科學探究的思考過程，有利于探究者本身理清思路，也能促進讀者對科學探究作深入了解，有利于為低年級師范生積累活生生的素材，豐富科學探究資源，推動科學探究向縱深發展。其中，對思維過程的描述借鑒了心理學實驗中“出聲思考”的研究方法，是研究人的創新思維的寶貴資料。

七、關注實戰，實施探究式教學設計

紙上談兵是沒有任何實際意義的。我校與中學合作開展科學探究的研究和實驗，建立了實習基地，師范生利用教育實習的機會，把自己的探究式教學設計帶進中學課堂。他們先后組織中學學生探究了光在不同介質中的傳播路徑、光的反射規律、平面鏡成像規律等。利用課外活動時間，以任務驅動的方式，組織中學學生實施了相對完整的探究。典型的代表是在2006級東涌中學實習組所開展的《紙橋承重設計大賽》，要求初中生利用報紙、膠水等材料自行設計一座紙橋，希望能承受更重的砝碼而不倒塌。學生對橋墩的數量、粗細、形狀、間距以及橋面的構造等進行變量控制，設計出了6種不同的紙橋，反映了學生探究能力的提高?；顒舆^程中，師范實習生全面跟蹤中學學生的探究過程，提供有分寸的指導，盡量避免包辦代替，以免失去科學探究的價值。此次探究活動吸引了包括實習校領導和物理科組、各個班主任和廣大中學學生普遍關注，釋放了中學學生的探究欲望，推動了科學探究在中學教學中地位的提高。我校2007級有兩位師范生所設計的《杠桿的應用》和《汽化與液化》，集中體現了科學探究的理念，最終奪得2010年全國大學生物理教學技能大賽一等獎。

八、結語

我校依據新課程的要求，以教育心理學理論為指導，建構了物理師范生探究式教學培養體系，目的在于培養師范生自行開展科學探究的能力和開展探究式教學的能力。該體系以實驗探究為主線，采用了多種有效的教學策略，促進了師范生綜合素質的提高。體系所開發的豐富的教學資源，能夠被師范生很容易地移植到中學。

參考文獻：

[1]陳琦,劉儒德.當代教育心理學[M].北京:北京師范大學出版社,2008.

[2]朱長明.《電磁鐵》的探究式教學設計[D].廣西師范大學科學教育研究所,2004.

[3]朱長明.由一種奇疑的轉動現象引發的探究[J].物理通報,2005,(4).

[4]余小英等.高師理科生科學探究能力培養的探索與實踐[J].教育與職業,2009,(5).

[5]董秀紅.物理專業師范生科學探究能力評價研究[J].中國成人教育,2008,(5).