从实践案例看物理教师学科素养对探究教学的影响

卢慕稚 徐 力

（1.北京师范大学物理系，北京 100875；2.首都师范大学教育学院，北京 100048；3.首都师范大学教育技术系，北京 100048）

中学物理教师的学科素养是指支撑教师有效教学的物理学科功底以及对物理学科本质、思想方法的认识.其中包括教师对中学物理知识的深刻理解，对科学探究知识的掌握以及科学思维方式等方面.目前，关于探究教学的必要性已经得到广大一线物理教师观念上的普遍认可，但在常态教学中却还是很少能真正引导学生探究.这其中固然有教育管理的问题、教师教学观念的问题，但教师的学科素养达不到探究教学的要求，很多教师不敢实施探究教学也是一个重要的原因.下面笔者结合一些具体的教学实例，分析物理教师学科素养对探究教学的影响.

1 教师对物理学知识有了深刻理解才能恰当引导学生的探究过程

作为教师，对于所教授的知识，不仅应该知其然，而且应该知其所以然.但是，在传授式教学环境中成长起来的教师有时只是熟知结论，却不清楚与结论相对应的物理学问题是什么，这将使要求经历过程的探究教学找不准探究的起点.

例如，“探究物质的比热容”一课，课堂上师生究竟应该围绕什么问题展开探究？一位教师进入新课后首先让学生猜想“影响温度升高1℃时吸热多少的变量可能有哪些？”学生提出质量、体积、密度、物质等可能的因素，于是教师感到很难处理.教师课后说，如密度，学生说不出理由，教师尚可以“科学猜想要有理由”为借口在课堂上不检验；而体积，为什么吸热多少是和质量相关，在控制变量时保持质量相等而不是体积相等？教师除了告诉学生是因为“已有的研究表明”，很难用别的方法说服学生.而另一位教师用夏天去海边游泳的感受导入这节课.

师：哪位同学曾去过海边？晴朗的夏天中午，赤脚走在沙滩上，和在海水中有什么不同的感受？

生1：感到沙子烫脚，海水里凉快.

师：傍晚，又是怎样一种情景呢？

生1：沙子变凉了，而海水里却感到暖和.

师：其实，即使有的同学没有去过海边，在晴朗夏天中午走在水泥地和在池水中也有类似的感觉.我们说的“烫”，“凉”是指物体的冷热程度不同，用哪一个物理量来表示？

生：温度.

师：为什么同一时刻，海水和沙子的温度不同呢？……今天我们一起通过实验来探究“不同物质吸收热量与温度变化的关系”.

笔者认为，后面这位教师聚焦的问题才是探究物质比热容真正的科学问题.比热容是物质的属性，引入比热容概念的目的是为了表征物质的这种特性.教师朝着这个方向创设问题情境，一上来就引导学生关注不同物质在热现象中的表现，恰当地主导了学生的探究方向.而“影响温度升高1℃时吸热多少的变量可能有哪些？”将问题聚焦于热量变化，与之对应的探究结果是：物体温度升高1℃吸收多少热量与物质及其多少有关，定量关系Q＝cmΔt.

2 教师具备了科学探究的知识才能更好地培养学生的探究能力

在培训中有教师提出：我知道探究教学应该让学生提出他们想研究的问题，但是学生提出的问题五花八门，课堂时间有限，不可能都研究，不得已我还得说“这节课我们研究××问题”，硬把学生拉回到既定的教学方案中来，让学生提问的环节就是走形式，为了提问而提问，感觉很不好，所以一般上课就不让学生提问题了.其实该教师的感觉是对的，但是当我们建议教师对学生提出的问题进行分类、点评时，教师显得很茫然，不知如何去做.这表明该教师缺乏有关科学探究的知识.探究始于问题，但是教师可能不知道什么是好的科学问题，科学问题有哪些类型；探究需要观察，但教师可能并不清楚通常有哪些观察的方法、技能可以教给学生；等等.教师如果不具备科学探究的知识，又如何能通过探究教学培养学生的探究能力.

且看一位优秀教师的案例.某教师在进行初中物理“功”这节课的教学时，首先设置了如下情境：（1）物体受重力和竖直向上的拉力静止不动；（2）物体受重力和竖直向上的拉力水平匀速运动；（3）物体受重力和竖直向上的拉力匀速向上运动；（4）物体受重力和竖直向上的拉力匀速向下运动.在带着学生完全是基于生活经验认定前两个过程没有能量改变，第三个过程有能量改变之后，问学生还有别的问题要提出来吗？

学生A：这个能量叫什么？

教师：噢，你想给这个能量一个定义，便于我们去交流.我们之所以要下一些定义、给它一定的文字表述，就是为了交流.很好.还有吗？（转向旁边的学生）你试试？

学生B：这个能量与物体的质量有什么关系？

教师：啊，你想进一步研究这个能量到底与它运动的速度、它的质量有什么关系.决定这些能量的因素.还有吗？（转向下一位学生）你试试.

学生C：它往上走能量改变，如果它往下走能量是不是也改变

教师：你想讨论一下能量改变的方式.什么情况下会导致它的能量改变，什么情况下不会导致这些能量改变.非常之漂亮.如果你们生活在那个时候，你们这3个问题往这儿一提，就涵盖了功能关系的全方位.实际上她（指A）的问题提出了能量的概念；她（指B）的问题提出了能量决定方式的问题；她（指C）的问题是能量改变的原因问题.那么我们今天这堂课就取她（指C）的那个问题，能量改变的原因.剩下的事情我们会在下几节课不断地去讨论.

教师让学生练习提问，又在肯定学生所提问题的过程中将学生的问题表述为科学问题，最后，教师的点评将学生所提问题提升为该领域全方位的问题，学生一定会受到鼓舞，也必定会在心中积淀下如何提科学问题的经验、体会.要教学生探究，既不能直接灌输探究方法的条文，也不能全靠学生自己感悟.这就需要教师拥有一些有关科学探究的知识，在指导学生探究的过程中恰当地传授给学生.可惜，当前很多教师非常缺乏这类知识，这也是中学物理教师学科素养中最薄弱的方面.

3 教师运用科学的思维方式思考物理问题才能真正从本质上实施探究教学

教师是如何思考物理问题的，这是体现物理教师学科素养的一个重要方面.如果物理教师在思考物理问题时都不遵循科学的思维方式，想当然地照搬书本结论，那么其探究教学只能是走形式.

例如，多少年来，大量的物理课堂都是这样讲“蒸发吸热”的——将酒精涂在学生的手背上，学生能感受到手背处“发凉”，于是教师就认为他用事实证明了“蒸发吸热”.但学生真的能由此认识到“蒸发吸热”吗？一位教师这样做了之后问学生：“是什么原因让你感到手背发凉？”学生答：“因为酒精的温度比较低”.当时这位教师没做任何评价，转身又叫了另一位学生回答.那位学生说出了教师期待的答案，于是教师顺利地总结结论——“对，是因为蒸发吸热.”这里师生是在进行科学探究吗？不是.是教师在用已经失去了科学探究精神的所谓的“事实证明”灌输知识结论.究其原因，其中非常重要的一点恐怕是教师自身也并未深思熟虑地推敲过这一知识.当然，这也是难免的，问题是当听到学生表达真实的思考时教师仍然没有进入对自己所提出的物理问题的科学思维状态.置于室温环境的酒精一般而言真的会比学生的手背温度低，热传递也是手背感到凉的原因.这么多年了，为什么很多教师都没有想过呢？是否可以说，传统教育培养了太多接受型的人，缺少问“为什么”从而独立思考的习惯.但作为物理教师，这是其学科素养亟待提高的重要方面.

篇幅所限，不可能举更多的实例证明笔者的观点，也不能面面俱到地涉及教师学科素养的各项内容.例如，有教师关于物体浮沉条件的教学不是从物理学本身的知识结构出发设计探究的问题，而是站在应试的角度，“因为考试题经常要用密度关系判断物体的浮沉”，所以在得出浮力与物体自重的关系决定物体浮沉后还要求学生探究“为什么不同的物体受到浮力和重力的关系不同？”形式上看似热热闹闹地探究了，实际上却混淆了物理学基本概念、规律、原理与其推论的关系.胡子眉毛一把抓，这也是导致教学时间不够用、学生负担重的原因之一.另外，教师欠缺有关物理实验的知识，表现在探究教学中就会提出一些教条的要求，例如“探究实验一定要做6次才能得结论”等等，而当教师运用演示实验探究物理规律时又往往只要出现预知的结果就宣告完成.总之，每个案例可能都只是个别现象，但是它们反映出的中学物理教师学科素养问题应该引起广大教师的注意.另外需要指出，教师学科素养的各个侧面不是孤立存在的，而是相互关联的，只要教师有意识地结合自己的教学实践勤于思考、加强学习、注重积累，就一定能够不断提升自己的学科素养.