中学物理“导学探究”教学模式研究
华中科技大学附中物理组 钟华
一、问题的提出
实施素质教育，培养创新人才，已成为当前教育改革的主旋律。有关中学素质教育的理论探讨、实践探索正呈方兴未艾之势，并愈来愈引起社会的热切关注。以课堂教学为实施素质教育的主渠道，并坚持全面性原则、主体性原则、基础性原则、创造性原则和发展性原则，已成为广大教师的共识。随着素质教育的全面推进，对从事教学工作的广大教师来说，不仅需要理性共识更迫切需要在课堂教学中有所遵循、有所创造的操作方法，即需要符合实际的、基本的教学模式。
长期以来，由于传统观念的影响，人们将“升学率”当成中学赖以生存的条件，许多物理教师为了追求“升学率”，物理课堂教学模式呆板、方法简单，诸如“满堂灌”的“填鸭式”教学；重知识传授、轻能力培养；重结论轻过程、缺乏教学情境的设置等教学模式，致使课堂教学气氛沉闷，学生的主体地位不突出，师生情绪得不到同步，对学生的思维能力与品质的培养目标难于实现，某种程度上来说，抑制学生创造潜能的激发和开发。随着2009-2010学年度开始高中物理新课标、新教材的使用，由于编写理念的变化、内容的调整，务必进行教学方式与学习方式的变化。新教材中将研究性学习纳入了教学内容，注重知识的形成、提炼、应用过程的展现，倡导“自主、合作、探究”式的学习方式，将知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三者同列为课程教育目标，旨在全面提升学生素质，突出培养学生的创新意识与实践能力。
怎样的教学方式，能更有效地完成上述教养目标呢？如何实现教学过程的师生互动，达到情感共鸣、思维共振的境界呢？为此，我们提出了“导学——探究”教学模式。
二、理论依据
1、辨证唯物主义关于内因、外因辨证关系的原理告诉我们：内因和外因对事物的发展起不同的作用，内因是事物发展的根据，外因是事物发展的条件，外因必须通过内因才能起作用，内因和外因可相互促进。物理教学过程中，教师的教属外部条件，是外因；学生的学是内因，教师的“教”必须通过学生的学才能发挥作用，如果学生本人没有“学”的愿望，主动性、积极性不高，教师的“教”就会由于没有学生的“学”这一内在要素而不起作用。因此，教学中，可在教师的指导下通过学生的自主学习、质疑、讨论、探究等方法充分调动学生内在的积极性、主动性。
2、借鉴和继承传统的“启发式”、布鲁纳的“发现法”和杜威的“问题解决”教学模式中的一些科学的、积极的教学观念。
孔子是我国启发式教学的先驱。“启发”一词来源于《论语·述而》：“不愤不启，不悱不发。”在西方古希腊思想家苏格拉底的“问答法”历来被视为启发式教育的良好开端，随着教育的不断改革和发展，启发式教学得到了丰富和发扬。启发式教学中的以下特点是值得我们借鉴的：通过启发引导学生主动探索知识、掌握技能；启发的关键是启发学生思维，培养学生分析问题和解决问题的能力，帮助学生掌握获取知识的方法，充分运用现代教学手段来开展启发式教学。
布鲁纳“发现法”教学模式中鼓励学生去“发现”、去“探索”的思想，能够激发和挖掘人的智慧潜能。布鲁诺认为：发现不限于只是寻求尚未被人类知晓的事物的行为，也包括用自己的头脑获取知识。物理教学中，在教师的诱导下，学生主动探索知识，能最大限度地发挥学生主体的积极性、主动性和创新精神，这与素质教育的基本要求是一致的，应予借鉴。同时，用发现法教学的学生其解决问题的迁移能力比用提问或传统教学的学生一般高20%－30%。
杜威的“问题解决”教学模式中有关教学的过程就是思维的发展过程的观点有益地我们对教学本质的认识。杜威认为：思维是经验中智慧的表现，思维的功能就在于将经历到的模糊、疑难和矛盾的情景转化为清晰、连贯和确切的情景。教学法的要素与思维的要素是相同的，问题解决到过程模式不是唯一的，可以是不同步骤的各种模式，这一点对于今天构建“导学——探究”物理课堂教学模式是非常有启发的。
3、中学生已经具有了初步的咨询能力和思维的批判性增强。高中阶段的学生已经开始具有抽象逻辑思维的特点，他们能够从一般的原理、原则出发，综合事实材料和运用理论分析从事物的对立统一中进行合乎逻辑的推理判断，乐于独立提出并解决问题，喜欢探讨问题发生的原因，并能解释和论证事实或现象间的较复杂的因果关系，这表明已具有一定的自学能力。同时，其逻辑思维的批判性又有了进一步的发展，开始用批判的眼光来看待周围的事物，不满足于老师简单的说教和书本现成的观点，对他人的意见会做一定的分析、批判，这为学生在课堂上开展质疑、讨论，提供了可靠的依据。
4、现代心理学研究表明：能力是活动的结果，从事活动是能力发展的基本途径，活动要求相应的能力，活动也提供了应用和锻炼一定能力的机会，一个人只要有从事某种活动的需要，或把活动当作实现需要就会刺激活动者积极地通过活动去完成任务，人的能力就会在从事某种活动中得到提高。学生在物理学科教育中主要获得的是前人或他人的实践经验，是一种间接知识，作为个体认识是一种简捷有效的认识过程。采用“导学——探究”教学模式，即学生在教师的指导下，学生自主的进行知识的再认识——这种探究活动的过程，也是通过学生的活动，来锻炼学生的观察实验技能、综合分析思维能力。学生在教师的指导下的探究活动，是为了保证其活动的目的性、方向性，学生的自主探究愈持久、愈深入，能力锻炼机会越多,对能力的培养越有利,以达到素质教育要求的全面目标。
三、“导学——探究”教学模式的内涵
就“导学”而言，它属于教学论范畴，“导学”关键在于“导”，它言简意赅地提示了教学活动的基本特征，规定了教师的主要职能，确立了教师在教学活动中的主导地位。它不等同于“启发式”，虽然二者都有引导学生自觉地、积极地、主动地掌握知识，充分调动学生学习积极性的内涵，使学生成为学习主人的旨意，但确切地说，“启发式”是一种教学思想和教学原则，而不是哪一个具体的教学方法。显而易见，“启”和“发”都是从教师的角度而言的。而“导学”着眼于“学”，着力于“导”，不仅仅要学生“学会”，更重要的是要学生“会学”，是通过引导、诱导、疏导、开导等方法，培养学生的学习能力和学习习惯，进而培养学生的学习品质。
就“探究”而言,是指探究式学习。为此,务必了解什么是探究式，什么是探究式教学。所谓探究就其本意来说是探讨和研究。探讨就是探求学问、探求真理和探本求源；研究就是研讨问题、追根刨底、解决问题。所谓探究式教学,就是以探究为主的教学,具体地说是指教学过程在教师的启发诱导下,以学生独立、自主学习为前提,以现行教材为基本探究内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由表达、民主和谐的情境,通过学生个人、小组、集体等多种解难释疑的尝试活动，将自己所学知识应用于解决实际问题的教学形式，主要是从教学的“教”的角度而言的。而探究式学习是学生个体在自主、独立的前提下，在民主、和谐的氛围中，通过师生之间、生生之间的互动与交流的一种学习方式，以激发学生的学习积极性和主动性，在探究的过程中去体验、感悟，激活与发展学生思维、挖掘学生潜能、张显学生个性为目标的学习方式，从真正意义上实现素质教育的功能，是侧重于从学生“学”的角度而言的。充分尊重教学主体——学生，教师的角色是指导、协助、服务于学生的学习，让学生通过诸如观察、提出问题、猜测、假设实验等探究活动,多动脑、多动手的较高层次的参与过程中，去探究和获取知识,以达到对知识的多角度、深层次理解,真正掌握和领悟科学的方法与技能，有效地培养学生的演绎思维能力。
“导学——探究”教学模式是一种教学形式，是整合“导学”与“探究”后的一种教学形式，以“导学为起点、探究性学习为主线、师生互动为形式”的教学形式。突出教学过程的双主体——教师主 导和学生的学习主体，强化学生在学习过程中的体验和感悟，实现深层次、多角度的师生互动。教师通过研究课程标准（或教学大纲）、教材，确定教学目标的基础上，设置适当的“导学”情境,或实验导学,或“多媒体”呈现自然现象导学,或在已有知识与认识水平上提出新的理论问题，或提出运用已有知识与技能可解决的实际问题。以问题为教学的心脏，以“导思”为中心，通过“导看”、“导听”、“导读”、“导探”、“导结”等环节，在师生平等、教学民主和谐的教学氛围中，激活学生思维，或让学生就教师提出的问题去展开探究，或让学生自主去发现问题、提出问题、探究问题，使学生在学习过程中真正成为学习的主人。“导学——探究”式教学注重让学生亲身去体验探究过程，从而使学生养成尊重客观事实的科学态度与习惯，养成敢于质疑、坚持真理、锲而不舍的精神，并在探究过程中去触发灵感、闪现创新思维的火花。
四、“导学——探究”教学模式所遵循的基本原则
人们已总结出如科学性、思想性、启发性、直观性、巩固性、理论联系实际，因材施教，教师主导作用等众多教学原则，但从总体上看，它们适应于以教师为中心的知识技能的传授，或以学生为中心的知识或技能经验的获得，目标是培养传承型人才。而“导学——探究”教学模式是培养创新型人才，主要解决学生学习能力、创新能力的培养问题，因而必须构建自己的教学原则。根据系统科学的思维方法，把教育活动划分目标、主体、环境、方法、过程与评价等相对独立而又相互联系的活动系统，将教育主体融于其各项要素之中，由此获得建构“导学——探究”教学模式的教学原则。
1．“以人为本”的主体性原则
主体性是主体的品质与能力的反映与概括。作为教育的主体学生，其主体的品质与能力主要表现在主动性、独立性、创造性三个方面。皮亚杰认为，学习活动是主体的认识活动过程，要通过同化、顺应、平衡，不断地打破已有的认知图式，建立关于客体的知识；客体内容正是通过主体的活动才被认识，学生主体正是在此认识中获得发展的。以人为本，发展学生主体的“导学——探究”教学模式，要求教学从过去的教师“单向灌输”转变为师生“双向互动”，教师的行为由“带着知识走向学生”转变为“带着学生走向知识”，学生的学习行为由“带着教材走进教室”转变为“带着问题走向教师。”教师的教学设计要根据学情进行适度的调整，最大限度地满足学生的学习需求。
2．“质疑解疑”的尝试性原则
教育过程的本质是一个学生通过认识已有文化，从而促进全面发展的认识过程，具有基于人类认识的重复而创新的特征。为培养学生的创新能力就必须在此过程中贯彻尝试创新，即变教师讲授、学习听记的结论性教学为教师设疑、激疑，学生解疑、尝试创新的探究性教学。教学过程的重点不在于结论性的物理知识与方法的传授、接受、理解、掌握，而在于通过激疑、质疑的引起，解疑活动的展开，在探究的过程中发现、感悟物理知识与方法，形成系统的学科思想，让学生在“复试”学科知识与方法的过程中尝试创新，获得创新能力的提升。问题是教学的心脏，要形成、培养学生的问题意识，鼓励与诱导学生发现问题、提出问题，对新出现的情况和新发生的变化及时作出反应，追根求源，激发思考，引起探索欲望，改“满堂灌”为“满堂问”、“一言堂”为“群言堂”。教师要善于根据教学内容的特点、目标，巧妙设置问题情境，精心设计问题思路，相机引导问题展开，使学生在阅读、观摩、操作中质疑、解疑，尝试创新。
3．“手脑并用”的协调性原则
现代脑科学研究证明：人的大脑左半球是处理语言，进行抽象思维、集中思维的中枢；人的大脑右半球是处理表象进行形象思维、发散思维的中枢。作为健全的、有竞争能力和社会适应性的创造型人才，就应协调发挥整个人脑的功能。物理学科是以实验为基础，同时有系统的科学知识体系，能同时培养学生的动手和动脑的能力。教师要善于从学生在生产、生活的所见所闻中捕捉典型事例，选用适当的示范实验，激发学生的兴趣，引起悬念，营造导学的氛围，激发学生探究学习的兴趣，促进学生的自主探究学习。
例如：《超重与失重》一节中，由于学生很难体会“超重”和“失重”的滋味，使物理这一实验科学很难让学生“实验”。因此，教师可以首先让学生回忆电视中看到的宇航员在气船中飘飘若仙，好像没有“重量”一样，让学生思考，提出了悬念接着再做两个示范实验：
（1）在一个长筒形塑料容器的侧下部钻一小孔，注水后水从小孔喷出。请学生说明水为何喷出？因为液体内部有由“重量”引起的压强。当教师让容器从高处自由下落时，学生发现喷水停止了。由此体会自由落体时，液体的“重量”“失去”了。
（2）取一只去盖手电筒，按下开关，灯不亮，当教师让手电作自由落体时，灯光亮了，而落在底纸框中的手电又不亮了，而再让它自由落体时灯还会亮。请同学们思考一下，这只手电筒中有何奥秘？
这两个实验会激起学生的极大兴趣，议论纷纷，思维较快的同学很快就猜想到在电池与后盖间装有一只弹簧。原先由于电池的重量，压短了弹簧，使电池正极与灯泡脱离，灯不亮，自由落体时，电池“失去”了重量，弹簧将电池顶上去，与灯泡接触灯就亮了。
当同学们因揭开了手电的奥秘而兴奋不已时，教师应该及时引导到本节的主题上来，提出两个思考题：
（1）物体静止时的“重量”与压向水平支持物的力有什么关系？
（2）自由落体时，物体压向水平支持物的力有多大？
由于同学们已掌握了牛顿第二定律及其应用，所以稍加分析和演算就得出了正确的结论。由于动手和动脑相结合，同学们对“失重”和“完全失重”就有了较实际的感性认识，并较好地上升为理性认识。
4．“师生平等”的民主性原则
人类思维的一般特征是从一定条件出发，遵循思维规则，推导出结论；而人类的创新活动需要逻辑思维，但在关键阶段起决定作用往往是非逻辑性思维，即违背“常规”的思维方法，它表现为突发、跳跃而非严密、逻辑的直线思维方式，如思考问题时瞬间产生的不相干事物之间的联系、顿悟等，思维的求异性和发散性是创新思维的重要品质。培养学生思维的非逻辑性、求异性、发散品质，需要民主环境。只有教学民主，才能保障教师与学生人格平等、真理面前平等，师生相互尊重、相互探讨，使学生对教师既尊敬又无顾虑，心理轻松、自在、愉悦，各抒己见，敢于进行“异想天开”、“见异思迁”、“举一反三”。贯彻民主性原则，要消除专制的教学气氛，打破沉闷的教学常规，营造民主的教学氛围，改变把教师、教材当成“真理”，允许学生对教师、对教材质疑问难，还学生以自由思考、批评性学习的时间与空间，达到在发现问题、分析论证问题中学习和在学习中发现新问题的目的。
5．“因材施教”的差异性原则
个性是差异性的具体表现，学生个性是实施差异性教育的基础。创新的本质是标新立异，它需要个性的充分发展、张扬。一个具有创新能力的人，其个性往往具有不顺从、不随俗的一面，正具备创造活动所需要的非逻辑性、求异性、发散性品质，设想一个“听话”的好学生，唯师命是从，不敢越雷池一步，又怎样进行非逻辑性的“乱说”、求异性与教师“作对”、发散性的“异想天开”？为此，应遵循因材施教原则。针对不同个性特征、思维特点、素质潜能、知识水平的学生，规定适合的学习目标，给予适合的教学内容、提出不同层次的问题，切忌“一刀切”，免得造成“胃口”大的学生吃不饱，“胃口”小的学生吃不了。只有实现了真正意义上的因材施教，方可让学生张显个性，鼓励创新，达到全面落实素质教育的要求。
五、“导学——探究”教学模式的操作要点
新授概念课型
提出研究课题→激发兴趣、导入新课→指导阅读→学生探究→引导自主归纳总结、自探结论，师生共同评价→联系实践应用知识、迁移，再创造。
归纳总结课型
提出目标，创设情境→指导阅读，进行实验→观察实验方法、理论思维方法→分析总结，启发、释疑→实践应用、举一反三,巩固扩展。
实验技能课型
提出问题→学生阅读、教师创设情境→进行猜想、提出假设、设计实验方案（或搭建已知与未知的桥梁）→检验操作，得出结论（或验证）→应用与拓展。
以上所列三种具有代表性课型的操作程序,可概括出如下共同操作要点：
设疑激趣 → 自学自探 → 猜想辨疑 → 检验释疑 → 应用迁移
现分析如下：
设疑激趣 就是教师根据教学内容和目标，结合学生现有基础知识和思维水平，提出难度适宜的研究问题。提出的问题，要能激发学生探究新问题的兴趣与求知欲，调动学生的积极性；要设置恰当的教学情境，有促于诱导学生思考；要注意提出问题的梯度与层次以及前后知识或方法的承上启下，有促于不同程度的全体学生的参与，有促于教学过程师生情绪、思维的同步。这一环节可通过生动有趣的演示实验或设计简单的学生实验、讲述生动的物理学史，列举学生生活中常见的物理现象或用多媒体辅助呈现等多种方式提问设疑，当学生产生了好奇或兴趣，有了问题的需要或探究的欲望，再让他们进入下一程序。
自学自探 是学生在教师提出的研究课题的前提下自学教材或相关书籍（甚至英特网查询相关资料），自主探究问题，让学生在头脑中留下所学问题的深刻印象。关于自学、自探的内容，起初宜选择难度不大的或是学生已有一定程度了解的教材作为自学内容，随着学生自学能力的不断提高，应逐渐加大自学内容的难度。
猜想辨疑 即提出假设，设计实验方案（或搭建已知与未知的桥梁）。这一步教师要引导学生根据已经学过的物理知识和和生活经验，对问题进行“科学”猜想，发扬民主，鼓励他们大胆提出各种假设，并展开讨论，分组设计出检验的实验方案（包括选用哪些仪器，先后测量哪些物理量，具体怎样操作等）。对于理论分析问题（习题），让学生思考搭建已知与未知的桥梁，可就学生中提出的各种方案或思路，师生共同进行分析、比较、评价。
检验质疑 即实验探究得出结论，或总结、启发释疑。通常是在教师的指导下，学生独立进行分组实验（如实验器材有限可代之以观察教师演示实验），取得实验数据，通过自己对实验现象、数据的综合分析、判断推理等否定或肯定假设，最后提出结论，获得知识。对理论分析问题（习题），让学生独立分析讨论后，确定处理问题的基本步骤，并逐步解决，获得结果。教师在这步骤中的主要作用是诱导、点拔，纠正学生活动过程中的概念、方法、思维中的错误或偏差。
应用迁移 即学生运用新获得的物理概念、定律等知识，或所学到的分析思维方法应用于新情境、新问题，解释物理现象，解答物理习题，乃至运用到新的知识领域，包括生产生活实际、现代科学前沿的热点问题等，拓展学生的思维、开阔眼界，让他们在应用中巩固、深化知识。锤炼能力，形成知识的系统性、融合性、应用性等，将科学素养与人文素养的熏陶有机结合。（模式的结论方框图见附页）
六、形成了中学物理“导学——探究”教学模式的主要特色。
有效地提升了学生的学习能力 指导自学，降低了教学起点，促进了学生主动参与教学过程，提高了学生读书、查相关资料等自学能力。通过三个点校的三个试验班情况调查发现，不任是起点程度高的一中试验班，还是起点程度低的七中试验班学生，通过一个学年的指导自学，养成了良好的自学教材、教辅书籍的习惯，逐步学会了看书、读题，能找出所提供材料中的知识线索、理清物理现象及过程脉络，学会了解材料内容本质的方法，提高了学生获取信息的能力，同时，促进了学生物理学科思想的逐步形成。
有效地促进了学生的自主探究性学习 诱导探究，有效地促进了学生主动地参与教学过程，提高了师生互动的层面与深度，提高了学生对知识的领悟水平和思维训练的深广度，从而促进了学生思维的激活与智慧潜能的挖掘。从试验班的情况来看，对中等程度的学生在辨疑释难过程中，教师的启发、点拔越及时、越恰当，学生的领悟能力提高越显著，长此以往，将使学生终身受益。对程度较高的学生，在辨 疑释难过程中，教师的作用是诱导思维的发散，在总结归纳过程诱导思维的收敛，训练学生思维的严密性与灵活性。
有效地促进了课堂教学中师生思维共振 中学物理“导学——探究”教学模式，促进了教学过程中师生和谐关系的建立。教学的民主，能营造一种平等、和谐的教学氛围，有利于激发学生的学习热情和诱发学生的创新意识、培养创新能力。该模式的试验表明，试验班各种不同情况的学生课堂教学中情绪饱满，积极参与思考和讨论，共同探索，体现了“面向全体”、“全面发展”的原则，形成了物理学科教学的心理优势，降低了物理学科教学的难度。同时，促进了参与课题研究的教师更新教学理念、提高教学水平，真正实现“教学相长
“导学——探究”是“以教师导学为起点，以学生自主探究为主线，以问题为知识载体，以师生多层面互动为教学形式，以提升学习能力、探究能力、创新能力为目标”的教学模式，将教师的角色真正定位为组织者、引导者、协助者，突出学生的学习主体地位，通过教学过程的师生、生生互动形式，协调手、脑功能的均衡发展，落实物理学科的教育目标。
