摘要：針對目前師資培訓非常零碎的現(xiàn)狀，有必要開展探究式教學的系統(tǒng)培訓，而師范生則是恰當?shù)呐囵B(yǎng)對象。本文根據(jù)新課程的要求，構(gòu)建了包括培養(yǎng)目標、制度保證、激勵措施、案例分析、實驗支持和教學設(shè)計在內(nèi)的探究式教學培養(yǎng)體系，且已在實踐中取得一系列成效。

關(guān)鍵詞：師范生；科學探究；培養(yǎng)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(gòu)建物理師范生探究式教學能力培養(yǎng)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(nèi)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(jīng)歷和經(jīng)驗，具備科學探究能力，同時還要能夠設(shè)計并組織實施探究式教學。目前的情況是，由于絕大多數(shù)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(jié)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(diào)查表明，中學的科學探究不盡如人意，主要是教師忙于應(yīng)試沒花時間去鉆研，或者對科學探究產(chǎn)生片面的理解，或者也發(fā)現(xiàn)了存在的問題但無法突破。很多教師認為，每一節(jié)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(qū)的存在，已經(jīng)嚴重妨礙了新課程的推進，科學探究呼喚更加系統(tǒng)、特別是針對師范生的培訓。

2.師范生探究式教學系統(tǒng)培訓的最佳對象

師范生目前的主要任務(wù)是學習，而學習的內(nèi)容由學校根據(jù)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(yǎng)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(shù)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(yǎng)問題，其主要的觀點是通過實驗來培養(yǎng)科學探究能力，是一個有益的嘗試。[1]但是這種培養(yǎng)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(yǎng)的基本訓練。作為未來的教師，還應(yīng)該思考如何把自己的科研能力轉(zhuǎn)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(yè)學生進行了前測，認為傳統(tǒng)的方法對培養(yǎng)科學探究的某些能力是有用的，但學生在控制變量、實驗設(shè)計和表達過程和結(jié)果方面比較弱，“清楚的表達過程和結(jié)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(jīng)歷探究，并明確要求和指導(dǎo)學生如何表達過程和結(jié)果?！盵2]這些結(jié)論要求高校為培養(yǎng)師范生科學探究能力多做一些努力，彌補傳統(tǒng)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(yǎng)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(shè)計，以便于今后在中學開展科學探究。

二、以課程標準為依據(jù)結(jié)合師范特點的制定培養(yǎng)目標

為新課程培養(yǎng)師資，課程標準是最重要的依據(jù)。物理課程標準制定的培養(yǎng)目標包括：保持對自然界的好奇，發(fā)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(jīng)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(shù)有關(guān)的社會活動，在實踐中有依靠自己的科學素養(yǎng)提高工作效率的意識，這也是素質(zhì)教育的重要體現(xiàn)。培養(yǎng)高素質(zhì)的學生需要高素質(zhì)的教師，所以師范生也應(yīng)該具有相關(guān)的素質(zhì)和能力。本體系結(jié)合已有的研究和師范生的特點，制定了如下培養(yǎng)目標：培養(yǎng)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(jié)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(qū)和難點，并能掌握和采取相應(yīng)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(xiàn)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“我校”）修訂了包括師范類課程在內(nèi)的所有課程教學大綱，明確規(guī)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(guī)定了學時和相關(guān)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(yǎng)具有合法的地位和足夠的時間，形成了對學生學業(yè)的基本要求。同時，也是對教師和相關(guān)部門如實驗室的一個有力的約束。

四、以教育心理學為指導(dǎo)采取多種激勵措施

1.科學探究離不開激勵

探究非常強調(diào)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(jīng)做好準備，就給予傳導(dǎo)，學習者就滿意；如果已經(jīng)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(huán)節(jié)就是“創(chuàng)設(shè)情境”。要求教學情境應(yīng)該對學生有吸引力，能激發(fā)學生的求知欲和好奇心，從而積極思考，自主探究，自我發(fā)現(xiàn)。沒有學生的主動參與，科學探究是無法開展的。這一環(huán)節(jié)對于師范生也是十分重要的，良好的學習狀態(tài)是科學探究能力培養(yǎng)成功的前提條件。有調(diào)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(xiàn)象。短暫的失敗不會造成太大的負面情緒，但經(jīng)常出現(xiàn)的挫折則有可能打擊學生的自信心，降低自我效能，產(chǎn)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(nèi)容，避免上課時因考慮教學內(nèi)容而忽視與學生的交流?；邮欠浅Ｖ匾?。教師應(yīng)該不時地走到學生中間，看著學生講課，說話的語氣應(yīng)該親切自然，以平等的態(tài)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(guān)注的，從而產(chǎn)生愛屋及烏的效果。應(yīng)該鼓勵學生積極思考、發(fā)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(yōu)點及時加以表揚。教師應(yīng)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(yǎng)學生的探究式教學能力的教師，自己也應(yīng)是非?？鞓返摹Ｃ鎸σ院笠矊⒆呱现v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(yè)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(yīng)該關(guān)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(jù)了解，不少師范生畢業(yè)從教后，仍繼續(xù)使用大學時教師為他們演示的課件內(nèi)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(wǎng)絡(luò)、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(yǎng)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(diào)、枯燥、低效的缺點，以現(xiàn)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(guān)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(fā)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(jié)構(gòu)和一定的功能，所以其中包含一定的物理規(guī)律，分析結(jié)構(gòu)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(jù)同樣主題但用傳統(tǒng)教法所上的課。傳統(tǒng)方式下教師主導(dǎo)性很強，安排好了每一個教學環(huán)節(jié)，學生跟著教師就能學完這部分內(nèi)容。而在探究式教學中，教師創(chuàng)設(shè)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(tǒng)式和探究式兩個《電磁鐵》教學設(shè)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(fā)現(xiàn)”物理規(guī)律與教師“告訴”規(guī)律的本質(zhì)區(qū)別，領(lǐng)會探究式教學設(shè)計的精妙所在，學會辨別科學探究的真?zhèn)?。本案例是?jīng)過多次嘗試、論證和修改后的結(jié)果，是一節(jié)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(guān)系》

課本上引用了螞蟻對磁場跟電流關(guān)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(jīng)發(fā)生了質(zhì)變，探究的對象不再是探究物理規(guī)律本身，而是磁場與電流關(guān)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(chǔ)來發(fā)現(xiàn)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(jié)果。比較恰當?shù)脑O(shè)計是，教師根據(jù)學生已經(jīng)學過的電磁鐵的知識，按照因材施教的原則，運用任務(wù)驅(qū)動的方式，即尋找電磁鐵磁極，來實現(xiàn)教師不教而學生“自行發(fā)現(xiàn)”磁場和電流的規(guī)律。其中，涉及利用紙筆作圖來整理思路，利用相互比較來發(fā)現(xiàn)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(zhì)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(fā)現(xiàn)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(jié)出節(jié)省探究時間的策略。

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

（2）在控制變量法中，應(yīng)該提出多個影響因素。但是，課堂上教師應(yīng)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(jié)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(xiàn)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(jié)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(shè)計好“一”節(jié)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(jié)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(jié)了實驗探究的基本模式：創(chuàng)設(shè)情景、猜想影響因素、用控制變量法設(shè)計實驗（一組一個因素）、交流討論、陳述結(jié)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(guī)律，為師范生走出校園、走上講臺奠定了堅實的基礎(chǔ)。

六、實驗支持是培養(yǎng)體系的根基

1.激發(fā)興趣

教師廣泛收集生動的課堂小實驗，激發(fā)學生對科學的興趣，引導(dǎo)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(guī)律。包括摩擦邊緣可以發(fā)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(chǎn)生渦流而阻礙下落的磁鐵，簡易電動機，因有規(guī)律振動而引發(fā)的奇異轉(zhuǎn)動，聽話的浮沉子，以及回轉(zhuǎn)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(shè)探究實驗室

實驗室采購了包括電鉆、角磨機、車床等在內(nèi)的加工工具、數(shù)據(jù)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(gòu)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(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實的樂園。

3.真正的探究性實驗

教師專為師范生設(shè)計的真正的探究性實驗——通電導(dǎo)體在磁場中的運動。師范生自行去探索，設(shè)計方案，組裝器材，測量數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，他們陳述自己的方案，根據(jù)公式F=BILsinθ有效運用控制變量法，設(shè)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(dǎo)體減輕質(zhì)量；用砂紙打磨導(dǎo)軌減小摩擦系數(shù)；增大導(dǎo)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(dǎo)軌；用彈簧演示受力的方向甚至大小，等等，培養(yǎng)了師范生在科學探究活動中設(shè)計多種實驗方案的能力。教師祝賀他們設(shè)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(tǒng)深入的專題探究

可以考慮把專題研究與畢業(yè)論文結(jié)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(fā)學生學以致用、用以導(dǎo)學、活學活用的積極性。其次，也體現(xiàn)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(dǎo)他們通過日常生活來創(chuàng)設(shè)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(shè)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?shù)倪x擇，有效提高師范生的技術(shù)素養(yǎng)和實驗設(shè)計的能力，這些都是和科學探究密切相關(guān)的。這樣的科學探究，是完整，系統(tǒng)的，能夠豐富師范生的探究經(jīng)歷，積累探究經(jīng)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(xiàn)研究過程而不僅僅是結(jié)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(fā)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(chuàng)新思維的寶貴資料。

七、關(guān)注實戰(zhàn)，實施探究式教學設(shè)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(shè)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(zhì)中的傳播路徑、光的反射規(guī)律、平面鏡成像規(guī)律等。利用課外活動時間，以任務(wù)驅(qū)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(shè)計大賽》，要求初中生利用報紙、膠水等材料自行設(shè)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(shù)量、粗細、形狀、間距以及橋面的構(gòu)造等進行變量控制，設(shè)計出了6種不同的紙橋，反映了學生探究能力的提高。活動過程中，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(dǎo)，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(lǐng)導(dǎo)和物理科組、各個班主任和廣大中學學生普遍關(guān)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(shè)計的《杠桿的應(yīng)用》和《汽化與液化》，集中體現(xiàn)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(jié)語

我校依據(jù)新課程的要求，以教育心理學理論為指導(dǎo)，建構(gòu)了物理師范生探究式教學培養(yǎng)體系，目的在于培養(yǎng)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(zhì)的提高。體系所開發(fā)的豐富的教學資源，能夠被師范生很容易地移植到中學。

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