初中物理发现教育教学实践探究

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摘要：“让教育成为发现与创造的艺术”，教育教学就是发现的过程，学习也是发现的过程，学会发现是学会学习和终身学习的必备能力．发现教育不仅是学生的发现，还包括教师的发现，师生发现同频共振实现发现教育，能有力促进学生高阶思维的发展，帮助学生实现深度学习．

关键词：发现教育；学生发现；教师发现；深度学习；进阶

从新课程改革倡导“科学探究”到落实《中国学生发展核心素养》，实践“立德树人”的根本任务，“学生发展核心素养”主要指学生应具备能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，学校教育教学的重要任务就是发展学生学会学习与终身学习的能力.“发现”是科学探究的本质指向，物理教学中积极设计与开展科学探究，着力于教育教学中学生与教师的发现，通过发现促进知识与能力建构，以实现学习的深度化.“让教育成为发现与创造的艺术”，教育教学需要发现，更需要培养发现的能力.布鲁纳认知结构学习理论认为，为了培养具有创造性的科技人才，应该采用发现式的学习方法.物理学是研究物质结构、性质和其运动规律的学科，理应用发现的眼光、发现的方法、发现的过程去进行教育教学.通过这样的教学与学习，所培养的学生具有面向未来的、具有发现能力的、能够终身学习的时代新人.

1发现教育与知识建构

教育的本质是什么？1996年联合国教科文组织在“学习—财富蕴藏其中”指出“学会认知、学会做事、学会共同生活和学会生存，是现代教育的四大支柱”，2017年在“反思教育向全球共同利益的理念转变”中指出反思教育的目的和学习的组织方式从未像今天这样迫切.现代学习科学达成的几个共识：更深刻理解概念的重要性；注重教，也注重学；创设学习环境；建立在学习者已有知识上的重要性；反思的重要性.对此我们可以用一个词来概括，那就是“发现”，教育学生发现，教育学生学会发现，教育也是发现，“科学探究”也是一种“发现”，学会“科学探究”也就是学会“发现”.布鲁纳的“发现学习”观指出：学习是一种学生自己去发现的积极的认知过程.奥苏贝尔的“意义学习”观指出“只有通过新信息与学生认知结构中已有的有关概念的相互作用，才实现意义的理解，即发生意义学习.建构主义认为学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程，而这一过程常常是在社会文化互动中完成的.在知识的建构过程中学习者是基于原有的知识经验，在新情境中通过协作不断发现与生成的过程，即建构是发现与生成、生成与反思、反思与发现螺旋上升的过程.发现学习既是教的方法，又是学习方法.美国R.格拉泽主张，应把“靠发现而学习”与“以发现为目标的学习”区分开来.前者是指通过发现过程进行学习的方法，而后者则是把学习发现的方法本身作为学习的目的.实际上“发现”是学与教的方式，也是学与教的内容，通过发现获得知识与能力的提高，也是通过教育教学学会发现.因此发现教育既是教育的方式，也是教育的一项目标.我们的教育是“为了每位学生的发展”.我国学生发展核心素养中指出研究学生发展核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措，也是适应世界教育改革发展趋势、提升我国教育国际竞争力的迫切需要.学生发展核心素养，主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力.物理教学实施发现教育就是为了通过知识建构的方式积极促进学生形成适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力.

2发现教育中“学生发现”

物理课堂教学实施发现教育，就是要学生亲自参与所学知识的体系建构，自己去思考，自己去感悟，自己去发现，自主建构知识.物理是一门实验科学，物理学习既发展学生的物理知识，也发展学生的实验技能，物理课堂实施发现教育能够发展学生多方面的能力，这里主要围绕学生发现学习，即学生自主发现问题、发现知识、发现技能3个方面为例分析如下.

2.1发现问题

发现问题是发问（提出问题）的基础.在“电能表与电功”课堂教学中，如何构建“电功”这个概念，是电功教学的重要问题与困难问题.电功很抽象，看不见摸不着.我们可以创设情景“活动1：观察串联电路灯泡发光”，如图1所示，从活动观察中发现开关闭合后灯泡能发光，且两个灯泡亮暗不同的现象，针对发现的现象发问：光能从何而来？相同时间两个灯泡产生光能不同说明什么？从而帮助学生从机械功的概念迁移建构，光能从电能转化过来，这个能量转化的过程是电流做功的过程，两个灯泡亮度不同，即同样时间内转化得到的光能多少不同，即电流做功多少的不同，这个电流做功及多少的不同可以用“电功”来量度，从而建构电功概念.“灯泡发光”是习以为常的现象，在习以为常的现象中“发现问题”很是困难，这时可以通过“两个灯泡发光怎么会不同？”进行回溯“灯泡怎么发光？光能从何而来？”助推学生思维，促进学生思维进入“疑问与发问”状态.观察法是物理学的重要方法，物理教学往往会通过实验活动、图片展示和视频现象等等方式提供学生参与观察的过程，而学生能从现象观察中发现什么？教师要积极预设、引导学生能够从中去发现，一则是为了课程教学的需要，同时也是为了培养学生观察发现能力的需要.物理教学要培养学生的发现问题的能力.

2.2发现知识

物理科学知识来源于对物理现象的观察、实验、分析、归纳.归纳与演绎是物理科学知识发展的基本方法.初中物理以归纳法学习为主.学生的物理知识往往通过科学探究总结归纳建构.知识建构缘由发问、始于猜想、行于探究、成于归纳及反思，这是发现知识的过程.如图1所示，建构电功概念后，提出问题“两灯泡相同时间做功不同的原因”；再通过对实验电路的比较分析和课本阅读，发现与认识电功可能与电压、电路强度、时间等有关.在此需要注意的是学生的物理知识不是他原生创造的，他只是经历知识形成的过程，电功、电流、电压都是不能直接看到与摸到的，完全让学生去猜测是很困难的，因此要让学生通过课本阅读来获取信息，有助于适度降低学习进程中的台阶，实现有效的学习进阶.如图2所示，由此学生通过探究“活动2：电流对电功的影响”实验，深刻认识、建构“电功的大小决定于电流、电压与时间：W＝UIt”的知识.学生的物理知识来源于实践与建构，经历知识发现的过程，有助于学生了解物理知识的形成过程，形成学生面向未来的基本科学素养.

2.3发现技能

物理实验是物理学发展的根本，物理实验能力素养提升是物理学习中非常重要的一项内容.而实验能力不仅是思维的，更是实践动手的素养，实验技能的发芽、生长都是在实际操作中发生与成长的.上述“活动1：观察串联电路灯泡发光”、“活动2：电流对电功的影响”中能发展学生实验的观察能力、控制变量法的操作运用能力、数据比较分析能力等.进一步由于对定量测量内在需求，学生会发现与提出“能否测量电功”“怎样测量电功”等问题，激发学生对测量的内在驱动，设计出利用电压表、电流表和钟表来测量电功的方法，电路如图3所示，即发现同样可以用伏安法来测量直流电路的电功.进一步提出“能否直接测量电功”“有没有直接测量电功的工具”“如何才能直接测量电功”.通过联系生活实际，了解生活中有“用电－消耗电能”的直接测量工具－电能表，如图4所示.在电能表认识的教学中，通过电能表实物阅读与实际实验测量，来发现电能表的规格、各参数的意义、测量数据的阅读、电功的计量方法等，发展与提升学生对陌生物理测量工具认识与使用的方法学习及实操能力，发现与促进学生实验技能的提升.

3发现教育中“教师发现”

实施发现教育过程中学生的发现学习不是孤立的学习过程，是在教师引导和协助下的发现学习过程.发现学习强调学生学习的主动性，强调学习的认知过程，重视认知结构的形成，注重学习者的知识结构、内在动机、独立性与积极性在学习中的作用，有利于激发学习者的探究欲望，有利于培养学习者分析问题、解决问题的能力.但是，每个学生都是一个独立的个体，他们分别来自于不同的家庭，他们各自生活的经历不同、体验不同，他们有不同的前概念、前知识，他们各自的思维方式有差异.因此，实施发现教育不仅是学生开展发现学习的过程，而且是教师发现学生和实施发现指导的过程，其中教师的发现学生这一点显得尤为重要，它是实现有效引导的前提与基础，是开展有效教学和深度学习的前提与基础.

3.1发现迷思

学习总是在原有知识背景下发生的，学生进入课堂时，并不是一个空容器等着被填满，而是带着各种各样的半成型的观点和迷思概念.迷思概念是指学生在学习科学概念之前即具有的直觉知识或与正统科学知识不符的概念.每个学生迷思概念形成的可能有多方面的原因，可能是学生自身个人因素所致，也可能社会文化因素所致.如有可能是日常生活概念和科学概念掌握要求的不同，导致学生在掌握科学概念时遇到很大的认知和元认知困难所致.但不管怎样的因素，迷思概念影响了学习对科学概念的掌握，教育教学中积极发现学生的迷思将能有效地促进学生的有效学习.在上述图1“活动1：观察串联电路灯泡发光”中学生会认为电流从电源正极出发经导线、用电器流向负极，学生往往会联想水流类比电流，确实课本上在电流教学时就是如此类比的，因此会使学生形成“电路中靠近电源正极的用电器，由于电流先经过而先获得电能，从而得到的电能较多.”这样的想法与观点，如果实验中恰好是靠近正极的灯泡发光更亮时会加剧学生这样的认识与观点.教师在教学过程中要善于发现学生这种“迷思”，用证据帮助学生予以纠正，我们可以设计将该串联电路中的两个灯泡进行交换，观察是否总是靠近电源正极的灯泡更亮，再换用不同的灯泡重复实现.迷思概念来源有多种情况，但是，往往与学生原有的知识经验有关，教师要善于降低身子，从学生的认知与思维角度去看问题，尽早发现学生迷思，通过设计纠正学生迷思的方法，促进学生的学习与成长.

3.2发现思维

教师不但要帮助学生纠正迷思，还要通过发现学生思维的过程，来促进学生思维能力的提升与发展.教学设计中往往要思考内容知识序、学生认知序与教学序的问题，教学序的安排尽量要让内容知识序符合学生的认知序，使学生在春风化雨、润物细无声的过程中实现发现学习.在“电能表与电功”教学设计中，课本是把电能表内容安排在电功内容之前，源于生活中每家每户都有电能表和要交电费的情况，有利于情境创设，让学生从生活走向物理；但是具体的情况是，城市中每家每户的电能表都是在楼道集中安装于一处的，学生不易观察到，电费往往已实现电子交费，学生已看不到缴费单，所以该情境与现实不是很相符.同时家用电能表测量的是交变电流的电功，与先前欧姆定律部分研究的是直流电路，及电能表之后又先从直流电路建立电功的概念，中间冒一下交流电路比较突兀，与学生的认知序不是很相符.为此，发现该认知思维序后，将知识序作适当调整，让学生先通过情境“活动1：观察串联电路灯泡发光”建构电功概念，再通过“活动2：电流对电功的影响”理解电功大小的决定因素与计算，进一步通过“直流电路电功的测量”过渡到电能表的学习.其过程比较符合学生的认知序，也就符合学生的思维发展过程.教学不但要发现整体的认知序，也要关注发现局部的认知序.

3.3发现进阶

使知识建构过程与学生认知序相符的目的是为了有利于促进学生的学习进阶.“活动1：观察串联电路灯泡发光”通过灯泡亮暗的定性讨论研究发现电能转化的不同，从而定性建构电功概念.“活动2：电流对电功的影响”理解电功大小的决定因素与计算，将电功从定性到定量是知识的发展，也是思维从定性思维到定量思维方式的进阶；“直流电路电功的测量”的设计是从伏安法测量电阻到测量电功的思维进阶；再从“直流电路电功的测量”过渡到“交流电路电功的测量”也是思维的进阶与发展，从而为后续家庭电路的学习奠定初步的认知基础.在“电能表使用”教学中，学生从“增量”思维方式，即认识较长的一段时间内（如1个月）电能表读数增量W＝W2－W1即为该段时间的用电量（做的电功），在积极理解电能表常数（如3200imp／kW·h），用“分配”思维方式，认识短时间通过指示灯闪烁次数计量用电量.从解决问题角度实现思维的进阶，完成该部分内容的深度学习.不论是知识建构过程中迷思概念的发现，还是思维发展过程中进阶的发现，都要求我们从物理知识形成的角度、现代认知理论的角度研究教材与学生，设计符合学生认知进阶的课堂教学方式，以促进学生的发现学习与关键能力的发展.“让教育成为发现与创造的艺术”，教育中积极地用发现的眼光、发现的方式去实现学与教的过程，就是创新、就是创造、就是深度学习.在课后教学反思中，我是这样认识的“从实际教学实践中来看，该设计符合学生的认知逻辑，也符合物理本身的知识逻辑，通过逐步深入与探究的深度学习，既促进了学生科学知识、方法与技能的提高，也发展了学生的高阶思维.”科学探究是科学发展的原行动，科学探究是学生认识科学、发现科学知识的主动学习行为，科学探究是认知过程的不断深入与推进，是深度学习的行动实践.科学探究是基于发现的探究，是一种发现行为，是发现教育的重要方法.发现教育的发现不但是指向学生的发现学习；更重要的还是指向教师的教育教学（设计与实践）过程中的教育发现.发现教育是实现学生深度学习和促进学生高阶思维发展的重要途径，有利于促进学生必备品格和关键能力的形成.教育发现，发现在处处，发现在时时，人人发现，发现人人.

参考文献：

1刘炳昇，李容．义务教育教科书物理九年级下册［M］．南京：江苏凤凰科学技术出版社，2020．

2弥乐，郭玉英．基于整合的进阶式教学设计研究［J］．物理教师，2021（1）：1－7．

3何修敏．凸显源于学生生活经验的思维主线［J］．物理教师，2021（1）：42－45．

作者:薛钰康 单位:江苏省苏州工业园区星海实验中学