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关键词 ： 科学探究 终身学习 教学过程 结构环节
《九年义务教育课程标准实验教科书•物理》是根据教育部2001年5月颁布的《九年义务教育物理课程标准》编写的[1]。最显著的特点就是探究式学习，注重科学探究。现在我就科学探究实验作一简要阐述。
一、“科学探究”的理论认识：
1、 “科学探究”是时代的需要
面对时代的发展，我们需要的是实事求是，有科学世界观，勇于开创未来的创造型人才。他们不仅具有广泛、扎实的科学基础理论知识，而且还应具有通过探究来独立、敏锐地吸取他人的发现以及用科学态度和方法处理未知问题的创新能力和科技素质。结合到物理学科，应怎样以物理学的内容作为素材，使学生获得终身学习的兴趣、习惯及一定的学习能力，帮助学生树立科学的价值观呢？显然，让学生经历科学探究过程、学习科学探究的方法不失为一种很好的途径。
（1）在物理教学上，我们不否认传统教学在培养学生综合素质方面有一定作用，但也得承认它在相当程度上阻滞了学生个性的发展，制约了特长的发挥和创造力的发育，特别是在培养学生实验操作、实验探索、创新意识等综合素质方面有很多不足。而“科学探究”正是为学生的学习能力和层次得到总体提升的很好学习方式，也是实现个别化教育，培养学生可持续发展所追求的目标。
（2）在物理实验上，伟大的物理实验家卢瑟福认为：物理教学就是科研实验，科研实验又贯穿整个教学过程，他相信从实验事实出发才可以突破和提升新的概念和理论。一旦新的理论出现矛盾时，又总是“回到实验室去重作实验”。卢瑟福和他的学生所取得的惊人成果都是以实验探索为基础，是注重探究和理论相结合的产物。
（3）在现代教学论上，现代教学论认为：教学应以“学生发展为本” [2] ，把学生作为教学的主体，以学生的发展作为教学的出发点和归宿。让每一位学生的个性得到充分而自由的发展，并把它作为教学追求的目标。“科学探究”体现了以“学生为本”的观点，它能有效地促进学生主动参与到教学活动中来。
（4）在学生思维发展水平上，初中学生的逻辑思维经常需要具体、直观的感性实验作支持。探究实验正为他们提供物理现象、事实、规律的具体、直观的感性材料，正如北师大中学物理教育资深教授阎金铎说：“中学生学物理，必须以实验探究为基础，重点培养的是‘做’科学，而不是读科学。让学生自己创设条件，进行实验观察，达到了解现象、取得资料、发掘问题、提供进一步思考的线索的目的。在探索中前进，这是学生学习物理的根本。”
（5）在素质教育的观点上，素质教育观点也认为：通过探究实验来培养综合科技素质，是进行思想教育的一个突破口。学生的积极性、独立性、创造性、科学价值观等主体品质的教育，在科学探究实验中能得到很好体现和培养，学生能同时获得知识、技能、情感、意志、创造等方面的综合效益。因此，“科学探究”是全面提高学生综合素质的最优化选择。
总之， “科学探究” 是教育改革的需要，具有时代的意义。它的实施，符合联合国教科文组织的一个著名观点：中学应打下终身学习的基础[3]。
2、“科学探究”的内涵界定
“科学探究”是在班级教学中以小组为学习群体，从学生、教师、媒体（主要是探究实验）的实际出发，遵循人的发展认识规律，面向全体学生，给学生以充分动脑、动手、动眼的机会，让学生尽可能在学习中找到自我思维方式的最佳起点和最优角度，在教师的启发和指导下，通过学生自己进行实验操作，让学生经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，在探索科学的活动中获得知识、体验乐趣、学习方法、领悟思想、学会创造，使各类学生都学有所得，和谐发展的过程。
这种学习是集知识学习与方法掌握、能力提高与意识创新的一种崭新学习方式。其机制是把学生看成是学习探索的内因，教师指导是外因，而探究实验作为内因、外因的媒介载体，形成三维空间的教学模式。其核心是：学为主体，教为主导，做为主线，探为主攻。
3 、“科学探究”体现的原则
（1）体现了全面发展的原则。由于我们的教学活动最终要把学生培养成综合素质得到全面发展，个性特长得到充分开发的探索型人才，所以不仅要让学生掌握知识、技能，还要把凝聚于知识的智力因素(包括观察力、记忆力、想象力、思维能力、操作能力、创造能力)转化为个体的能力；把蕴含于“探究”中非智力因素（包括动机、兴趣、情感、意志、价值观等）转化为个体的心理品质。探究实验以物理知识和技能为载体，让学生经历了探究过程、学习了探究方法、也培养了探索的精神。因此，“科学探究”是一个培养学生多种品质、能力的特殊认识过程，是一个使学生能得到全面发展的过程。
（2）体现了学生为主体的原则，科学探究中如何看待教师与学生的地位及相互关系呢?这应有一个辩证的观点。我们既不能以卢梭的“学生中心论”充斥课堂，也不能以赫尔巴特的“教师中心论”统治教学，应坚持以学生为主体教师为主导的原则。
学生是教学的对象，但在教学中并不是消极被动地接受知识，而是能动性地探索客观世界。独立完成自身发展是认识活动的中心也是主体。而教师是组织者、激励者、引导者，在活动中起导向作用，处于主导地位，这就要主导与自主相结合。我们教师要善于启发、精心组织使学生主动开展学习。因此，“科学探究”中创设了一种高效、自主和开放的学习境况，最优化地向高一级水平发展，确保教学取得成功。
（3）体现了信息交互性的原则，学生在科学探究中，一方面把外部的信息输入，加工和储存于内部主体，另一方面又要把主体的信息提取、运用、迁移于外部客体，这就是信息的传播。在探究活动中，每一个组员传递、接收的信息都不受时间、空间的限制，根据自己的兴趣、需要随时在教师——学生，学生——探究，学生——学生之间作信息交流。教师和学生在交往互动、共同经历中完成探索的目标。因此学生在科学探究中相互依赖、相互沟通、相互合作，使学习建立在信息的交互性之中，也使教师的教书育人的职业生命得以焕发、得到满足。
（4）体现了循序渐进的原则，学生的认识活动遵循以实践为基础的、从感性到理论、从理论到实践的认识客观世界的辩证途经。由于科学探究实验是由教师指导，学生自己动手完成实验过程并得出探究结论。因此，我们的教学活动只有符合学生的认识规律才能产生预期的效果。教科书中“科学探究”的编排正体现了由局部到全面，由模仿到独立的层层深入、步步培养的层次性；体现了体现了从低级逐渐向高级的过渡原则。
4、“科学探究”的地位
（1）《课程标准》突出了科学探究，《九年义务教育物理课程标准》继承了建国以来物理教育改革的成果，借鉴了不同发展程度、不同文化背景的许多国家科学课程改革的经验，是我国中学物理教育发展中的一个重要里程碑。
○1《课程标准》不单纯以物理学本身的内容、结构为出发点，而是首先考虑如何提高公民的科学素质，着眼于学 生的科学发展。比如，“课程目标”中的要求：“具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探索日常用品或新器件中物理原理”；“使学生学到获取知识的方法，增强探究未知世界的兴趣和能力，以及培养学生对于科学本质的理解和树立科学价值观”。因此，《课程标准》十分强调科学探究的学习来体现人的科学发展。
○2在《内容标准》中（重庆市考试大纲中），“科学探究”是和科学内容并列的两大方面之一。它提出了科学探究的要素、探究能力的表现，以及探究教学的形式并分析了探究教学的实例。
○3《课程标准》把“过程与方法”作为课程目标之一，十分强调学习的过程。比如，“让学生经历探究浮力大小的过程”等，这种表述，体现了一种教育的理念。可以说，《课程标准》是科学探究的灵魂精神，而“科学探究”是《课程标准》的具体再现。
（2）教科书把“科学探究”推上了一个崭新高度，过去的课程没有编排科学探究，而这套教科书强调了学生的探究活动，把科学探究的学习和科学内容的学习放在了同等重要的地位。义务教育物理教科书中的“科学探究”八年级（上）共有11个，八年级（下）有9个，九年级有17个，一共37个，其中探究实验占了整节内容或大部分内容的就有18个。这样的个数和这样的篇幅，充分说明了“科学探究”在教科书中的突出地位和把探究活动推到了教学的前沿。
二、“科学探究”是最优化的教学过程
优化的教学过程要符合学生认知规律，应选择有利于学生掌握知识、技能的策略、方法、形式，设计有利于学生思考问题和探究规律的情景和程序，从而为学生能力的培养和个性的张扬引路导航，才能发挥科学探究活动的活力和效率。
1、根据学生的认识水平，促进能力、素质的分阶段发展。学生的认识水平是逐步向高级发展的，这就有一个学生在什么认识水平上进行的问题。学生认识水平可划分为局部参与、模仿进行和基本独立三种程度，因此科学探究也可相应地划分为三个逐步提高的阶段便于有计划、有层次地培养：
（1）学生局部参与：教科书先设置了几个不完全的探究活动并以旁批的形式表示探究活动的几个要素，如《声音怎样产生》、《响度与什么因素有关》、《光反射时候的规律》、《凸透镜成像的规律》等这些不完全的探究，也是逐渐增加活动的要素。当学生有了较多的感性认识之后，再在教师示范下了解科学探究的轮廓，如《固体熔化时温度的变化规律》让学生知道科学探究一般就依照这种结构环节进行。
（2）学生模仿进行：在这个阶段，教师指导的成分还是比较多，但要针对学生不易进行的环节来逐步提高，比如“设计实验”、“分析论证”几个要素。这类探究活动的代表如《探究串、并联电路的电流规律》、《电阻上的电流跟两端电压的关系》等。在“设计方案”上，先让全体学生共同设计，择优互补，领会设计方案的路子。在“分析论证”上也要由指导—试着—放手的层次进行。
（3）学生独立探索：这个阶段，教师要大胆放手让学生独立探究。当然这也有一个从简单到复杂的问题，如《测量小灯泡的电阻》、《测量小灯泡的电功率》、《测量盐水和形状不规则塑料块的密度》等这些探究味道比较简单，属于验证性实验的活动就应放手让学生自己探究。再进一步深入，当探究《摩擦力的大小与什么因素有关》、《浮力的大小等于什么》、《斜面的机械效率》等内容时，学生就有希望比较自如地进行科学探究了。
2、“科学探究”的一般结构环节
（1）提出问题。教师通过日常生活、自然现象或演示实验的现象，使学生产生疑问，提出需要解决的问题。这一环节中教师要特别注意引导学生观察、分析物理现象，要将学生的好奇、盲目的“看热闹”引导到有目的、有重点的观察上来，从而发现与物理学有关的问题，并能口头或书面表述这些问题。
（2）猜想与假设。让学生尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想，或对探究方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。学生猜想的答案只要在基本结论的一定范围内，不管正确与否都应有探究的必要。这一环节使学生像科学家一样推测可能的答案，把教学的重点定在发展思维、培养能力上。这是科学探究中最具创造性的一环。
（3）设计实验。让学生尝试选择科学探究的方向及所需的器材，经历设计实验的过程。教师指导、启迪学生讨论如何用实验进行探究、设计出什么方案，它包括解决问题的实验手段、实验器材、探究程序、控制变量等，头脑中形成解决问题的策略、步骤、蓝图。这一环节表现为通过教师启导向着方案的科学性、 可实施性逐步完善。
（4）进行实验。让学生能通过观察和实验，会使用简单的实验仪器，能收集数据和正确记录数据。学生们“做”科学中，向着未知领域不断探索。这为学生营造了一种和谐亲密、积极参与的气氛，一个思维活跃，鼓励创新的环境。他们的思维在开放、发散中涨落，在求异、探索中又趋于有序。这一过程是“科学探究”的中心环节。
（5）分析与论证。让学生经历、体验从物理现象和实验中归纳科学规律的过程，能对收集的信息进行比较简单的比较和简单的推理以及对探究结果进行描述。学生在实验中获得感知，对数据进行思维加工、总结出结论。这一环节由于学生思维主动性贯穿，表现为教师的主导作用和学生能动作用的有机统一。
（6）评估。让学生有评估探究过程和探究结果的意识，注意猜想假设与探究结果之间的差异，能注意未解决的矛盾和新的问题，尝试改进探究方案。这一环节是学生回过头来对“科学探究”进行重新审视、评价，也是学生完成自身发展的延续。
（7）交流与合作。让学生在交流合作中既坚持原则又尊重他人，能思考别人的意见，改进自己的探究方案，从而写出简单的探究报告。这一环节是学生借鉴他人经验的尝试和今后社会合作的预演，表现为在信息交流中对实验进行有效的调整和改进。
三、“科学探究”的实例
以下一个“科学探究“的实例虽然教科书上编排文字不多，写的比较简略，但它们完整地代表了探究活动，具有典型性。
探究：浮力的大小等于什么？
（1）提出问题：浮力的大小等于什么？
对浮力，学生有一定的感性认识，提出这样的问题不是很困难，况且，本章开始的引言和本节第一句话就已经开门见山地提出了。
（2）猜想与假设：浮力的大小可能跟物体浸入液体后排开液体的多少有关，排开液体越多，可能浮力越大。
这个假设与猜想就比较困难，教科书安排了“想想做做”中的两个学习活动来解决这个问题。
○1造“船”比赛：提示学生装载货物越多“船”受的浮力是大还是小？装载货物越多“船”被浸入水中部分是多还是少？教师指出被浸入部分越多也叫排开液体越多。这时提出猜测，浮力大小可能跟什么因素有关，就比较自然和容易了。
○2把空饮料罐按入水中：越往下按手就会感到压力越大，说明饮料罐受的浮力也越大。但同时要观察水面高度的变化，这时“排开水的多少”就有了比较真实、直观的理解。此时再次提出上述○1中的相关问题，学生很容易回答。然后再让学生阅读教科书P94最后一自然段，他们就会进一步理解了。
（3）设计实验：
○1探究的思路：由“猜想与假设”应分别测出浮力和排开液体的多少，再将二者加以比较，看有什么关系。
○2怎么测浮力：浮力的受力物是谁？如何测浮力？需要的器材有什么？应找一石块或金属块来作为研究对象，此时叫学生完成“想想做做”第三个活动：测浮力的一种方法—称量法，并得出F浮 = G — F的数学表达式。
○3如何测排开液体的重力？排开液体的多少指的是什么物理量？（ V排 ？ m排 ？ G排？）因是浮力等于什么，所以必然是G排，液体用水来实验，G排怎么测？需要哪些器材？
纵观以上分析、设计，整个“设计方案”的蓝图形成于脑中，跃然于纸上：
（4）进行实验：○1注意弹簧测力计的读数。
○2先要使水装至溢水杯口。
○3注意观察和记录数据。
（5）分析和论证：○1计算：F浮 = G — F G排 = G总 — G桶
○2比较F浮和G排的大小。
○3得出结论：F浮 = G排 并用文字描述结论。
（6）评估： ○1 如果溢水杯没装满水，则G排偏小。
○2如果先称G总 倒出水后再称G桶，G排也可能偏小。
（7）交流与合作：○1如果不是在液体中,而是在气体中，这个结论成立吗？
○2不是石块、金属块而是木块，又该怎么探究？
○3写出探究报告。
纵观以上阐述，使我们看到了“科学探究”能达到培养学生各种能力最大化，培养学生优良品质最大化，教学效果质量的最大化。也看到了“科学探究”能最大限度地为学生提供施展才能的环境；能强烈地唤醒学生的主体意识；能高效率地将知识技能、探索精神协调发展；能科学地使教学过程层次化、序列化。
参考文献：
[1]课程教材研究所、物理课程教材研究开发中心。 《义务教育课程标准实验教科书•物理》，人民教育出版社，2008：4.
[2]韩桂凤，《现代教学论》，北京体育大学出版社，2003：6.
[3]日本：《关于完善终身学习政策措施的推行体制的法律》（简称终身学习振兴法）；美国：《终身学习法案》（1976年）．