高中物理探究教學的理論與實踐

PAGEPAGE50-寧波市教育科學規(guī)劃課寧波市教育科學規(guī)劃課題優(yōu)秀成果評審材料《高中物理探究教學的理論與實踐》課題研究報告寧波市鄞州區(qū)姜山中學課題負責人：周紀良課題組成員：姓名性別學歷職稱榮譽稱號職務(wù)周紀良男教育碩士高級教師鄞州區(qū)名教師教務(wù)主任張光成男大學本科高級教師區(qū)教壇新秀物理教研組長沈志霞女大學本科一級教師市教壇新秀教務(wù)副主任倪書恩男大學本科高級教師無政教副主任陳麗峰女大學本科一級教師無無謝萬鈞男大學本科一級教師區(qū)教壇新秀無馬雨峰男大學本科一級教師無無摘要在國外探究教學長期研究的基礎(chǔ)上，依托義務(wù)教育階段課程改革的已有嘗試，我們歸納了適合高中生認知水平的探究技能，采用問卷調(diào)查法研究了高中生的探究技能現(xiàn)狀，力圖使高中的物理探究教學適合高中學生的實際水平，不簡單化、形式化，提高學生的探究技能與對科學探究本質(zhì)的理解水平。我們認為開展高中物理探究教學務(wù)必加強實驗，不僅是教師做給學生看，改變學生感性認識匱乏、實際經(jīng)驗缺乏的實際現(xiàn)狀，更要加強學生自己動腦設(shè)計、動手做，有自己的實驗?zāi)康牡募僭O(shè)檢驗型的設(shè)計性實驗，把創(chuàng)新思維、實踐能力的培養(yǎng)落到實處。通過課堂教學實踐和行動研究提出適合高中學生認知水平的基于合作小組的“實驗—理性”探究方法，提供了操作策略與案例。采用異質(zhì)小組合作學習，對課堂問題、課后習題、生活中的實際問題，開展實驗探究、社會調(diào)查、圖書館探究、因特網(wǎng)探究。提出將信息技術(shù)與高中物理探究教學整合的三條途徑，途徑之一是利用因特網(wǎng)的探究學習；途徑之二是中學物理實驗數(shù)據(jù)的計算機實時測量；途徑之三是學生利用計算機建模，模擬物理現(xiàn)象、過程，處理物理實驗數(shù)據(jù)，提供了操作策略與案例。提出將信息技術(shù)與高中物理探究教學整合的三條途徑，途徑之一是利用因特網(wǎng)的探究學習；途徑之二是利用傳感器進行中學物理實驗數(shù)據(jù)的計算機實時測量；途徑之三是利用計算機建模，模擬物理現(xiàn)象、過程，處理物理實驗數(shù)據(jù)，主要是利用EXCEL和Matlab軟件，提供了操作策略與案例。我們以物理新教材（必修模塊物理1、2）為基本材料，研究了其中適宜探究學習的知識點、實驗、習題，并且開發(fā)設(shè)計探究學習的教學案例。優(yōu)秀教學的本質(zhì)在于那些組織得恰當?shù)膯栴}。好的開放教學要具備足夠多的的示例。通過把探究教學理論應(yīng)用于高中物理教學實踐中，為2006年浙江省新課改的全面推廣和縱深推進在理論和實踐上作了準備。關(guān)鍵詞：新課改，物理教學，教學策略，探究學習，信息技術(shù)目錄一、課題研究的提出··························································5（一）本課題的研究背景······················································51、傳統(tǒng)教學的弊端呼喚探究教學·······································52、深化物理探究教學變革············································53、我校實施本研究課題已經(jīng)具備了基礎(chǔ)條件···························6（二）本課題的研究意義······················································6二、相關(guān)概念的界定及理論基礎(chǔ)···············································6（一）相關(guān)概念的界定·······················································61、探究學習與探究教學···············································72、高中物理探究教學策略············································7（二）理論基礎(chǔ)·······························································71、物理學科基礎(chǔ)保障探究教學的科學性和深廣度······················72、心理學基礎(chǔ)保障探究學習的自覺性，提高探究教學中師生元認知水平·83、教育學思想能端正教學觀念，引領(lǐng)教學行為··························94、實踐性知識是開展探究教學的主要源泉·······························9三、課題研究的目標·····························································9四、課題實施的原則···························································10（一）系統(tǒng)性原則····························································10（二）主動性原則····························································10（三）漸進性原則····························································10五、課題的研究與實踐························································10（一）課題的實施概況·························································10（二）課題具體研究的過程···················································111、基礎(chǔ)研究····························································112、實踐研究····························································14六、課題研究的主要成果·······················································27（一）學生層面實踐成果·····················································27（二）學生層面實踐成果·····················································28七、討論與結(jié)論································································28八、參考文獻··································································29九、附件·······································································29附件1中學生探究學習技能調(diào)查問卷與分析表······························30附件2高中物理探究教學案例舉例·········································35附件3高中物理新教材中的探究內(nèi)容分析·································附件4教師獲獎?wù)撐母郊?教師獲得榮譽課題研究大事記一、課題研究的提出（一）本課題的研究背景1、傳統(tǒng)教學的弊端呼喚探究教學主要對傳統(tǒng)的物理課堂教學過程諸要素中不符合探究式學習的方面進行分析。教師是課堂教學的中心，教師準備上課，教師給學生講解新課，教師幫助學生鞏固復習，一切都是教師事先安排好的。不過，不是所有學生都能達到教師事先確定的目標。學生的學習沒有納入正式管理的視野，對學生學習的管理手段主要是布置練習作業(yè)題，檢查作業(yè)題的完成情況。教學內(nèi)容以教材為主，并且以高考考試考綱規(guī)定的內(nèi)容為準繩，對考綱不要求的教材內(nèi)容，教師課內(nèi)不講，讓學生課外自己看；學生則認為教師不教，高考不考，提不起興致去看。這樣一來，本來是為開闊學生視野，加深學生理解，完善學生知識結(jié)構(gòu)，激發(fā)學生進一步學習興趣的教材內(nèi)容，被無情地拋棄了。教材以教師講授為主，教師對學生閱讀教材指導不力，學生因為缺少對教材的通讀、精讀，導致對教材內(nèi)容不熟悉，對教材結(jié)構(gòu)不清楚，對教材布局謀篇的意圖更無從理解，字里行間的意思聞所未聞。部分學生高中畢業(yè)時，沒有完整地通讀一遍教材，精讀、鉆研更加無從談起。部分學生盡管做了許多題目，但僅僅一知半解。教材中表格內(nèi)列舉的各種科學技術(shù)數(shù)據(jù)沒有引起學生和許多教師的重視。把數(shù)據(jù)作為證據(jù)，利用實際數(shù)據(jù)進行解釋的意識淡薄。由于沒有詳細的科學技術(shù)數(shù)據(jù)作為理解概念的基礎(chǔ)，也沒有親自動手進行探究，許多學生只是機械地記憶知識條目，記了忘，忘了再記，時間一長，沒忘的又混淆了，遷移能力無從談起。教材中的實驗沒有得到足夠的應(yīng)有的重視。學生分組實驗、課堂演示實驗在相當一部分中學沒有得到落實。用黑板實驗代替實際實驗以應(yīng)付考試的現(xiàn)象依然存在。學生的課余小制作、小實驗成了一塊荒蕪的田野，極少有人在那里辛勤耕作。教學方式以多輪反復講授為主，高中三年的教學內(nèi)容趕在一年半內(nèi)上完了，擠出來的時間就是做題目、講題目，以求得在全國統(tǒng)一考試中取得分數(shù)上的優(yōu)勢。教育為學生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)被唯一地解釋為考上大學，考上更好一些的大學。由于過多地迎合了家長的需要，而不顧及國家的需要，學校被社會異化為升學機器，升學率高，就是好學校。只從結(jié)果評價教師，班平均分高的教師就是好教師，不管該平均分取得的綜合因素。由于升學率成了評價學校和教師的唯一標準，費事費時的探究式學習受到教師、教學計劃、教學時間、教學評價、學校、社會等多方面的制約。解題一般采用“題型+方法”的訓練方法。這種以應(yīng)付考試為主要目的的解題訓練，缺少實際生活的基礎(chǔ)，雖使得一部分學生的邏輯推理能力得到強化，但更多的一部分學生則做過的題目會解，沒做過的不會做，還有一部分則純粹是套公式，公式套對了，則對，套錯了，則錯，根本沒有建立依據(jù)物理學的基本規(guī)律，結(jié)合實際情況進行具體問題具體分析的能力。這使得一部分學生認為高中階段所學的知識在實際工作中根本沒用。因為這種教學方式和學習方式?jīng)]有實現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念，只是給學生一堆僵化的知識，而沒有極大地激發(fā)學生的思維；學生也沒有學以致用，沒有極大地提高自己的能力，因而產(chǎn)生了這種學習無用的思想。新世紀需要新的人才，培養(yǎng)新的人才要求新的教育，新的教育要求新的課程，新課程倡導新的學習方式，新的學習方式需要在新的探究教學的過程中形成。因此必須對高中物理探究教學過程進行理論研究。2、深化物理探究教學變革高中物理新課程標準倡導教學方式的變革，提倡科學探究教學，但我們發(fā)現(xiàn)在當前中學物理探究教學研究和實踐中存在如下問題。⑴缺乏對高中物理探究教學過程的系統(tǒng)研究較多教師對探究教學的認識是零散的、不系統(tǒng)的，造成在教學實踐中處于模仿和被動理解狀態(tài)。⑵物理探究教學實施策略和途徑的匱乏首先，缺少對高中學生的探究技能現(xiàn)狀的調(diào)查，不能有針對性的對學生必要的探究技能技能進行訓練；第二，對如何實施物理探究教學的策略缺乏深度探索，致使探究教學形式化，比較膚淺。第三，在實施探究教學時，只注重通過新課教學這一途徑進行探究，而沒有從物理教學其他途徑（實驗教學、課外實踐活動、習題教學等方面）實施探究教學。同時對教材可以實施探究教學的探究點缺乏系統(tǒng)研究，造成對探究點的把握不準。3、我校實施本研究課題已經(jīng)具備了基礎(chǔ)條件周紀良同志經(jīng)過三年教育碩士的學習已有一定理論功底，并積累了相當數(shù)量的關(guān)于探究教學的素材。我校的物理實驗室條件已經(jīng)達到市先進水平。我校辦公室電腦全部開通ADSL寬帶網(wǎng)，校園內(nèi)外采用光纜連接，市教育局批準我校為市現(xiàn)代教育技術(shù)示范學校。我們物理組由物理教師和信息技術(shù)教師組成。許多年輕同志已掌握了計算機軟件Matlab、Excel等的使用方法，以及傳感器與計算機數(shù)據(jù)處理的技術(shù)。針對當前高中物理探究教學研究和實踐中存在的問題，課題組根據(jù)教學實際，經(jīng)過浙江師范大學教授和物理特級教師的論證提出《高中物理探究教學的理論與實踐》這一研究課題，并于2004年8月被立項為寧波市基礎(chǔ)教育教學課題。（二）本課題的研究意義（1）高中物理探究教學的理論與實踐，能提高教師的課程素養(yǎng)，革新傳統(tǒng)的課堂教學，落實新課程理念。（2）高中物理探究教學的理論與實踐，能轉(zhuǎn)變學生的學習方式，使學生樹立學生的探究意識，訓練學生的探究技能。在高中物理中施行探究教學的意義在于：能夠有效地鼓勵學生思考，激發(fā)學生思維，養(yǎng)成良好的思維習慣，宏揚質(zhì)疑精神；保護好奇心，練就獲取新知能力；掌握物理知識，培養(yǎng)探究技能；鼓勵合作學習，具備創(chuàng)新能力；提高科學素養(yǎng)，熏陶科學精神。二、相關(guān)概念的界定及理論基礎(chǔ)（一）相關(guān)概念的界定1、探究學習與探究教學科學探究指的是科學家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據(jù)提出種種解釋的多種不同途徑?？茖W探究也指的是學生們用以獲取知識、領(lǐng)悟科學的思想觀念、領(lǐng)悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999本課題組所界定的“探究學習”是上述第二層意義，即學生自主參與知識的獲取過程，獲得探究自然的各種技能，領(lǐng)悟科學的思想觀念、領(lǐng)悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種課內(nèi)外活動。探究是一種復雜的學習活動。它涉及到觀察現(xiàn)象；提出問題；查閱書刊及其他信息資源以便了解已有的知識；設(shè)計調(diào)查和研究方案；根據(jù)實驗證據(jù)來核查已有的結(jié)論；運用各種手段來搜集、分析和解釋數(shù)據(jù)；得出答案、進行解釋并做出預(yù)測；把結(jié)果告之于人。探究需要明確假設(shè)、運用批判思維和邏輯思維、考慮各種可能的解釋。美國國家研究理事會科學、數(shù)學及技術(shù)教育中心．科學探究與國家科學教育標準．羅星凱等譯．北京：科學普及出版社．2004．(8)14簡單地講，探究就是尋找問題和解決問題的過程，是一種人類的思考方式、一種尋找證據(jù)的方法、一種了解事物的過程。美國國家研究理事會科學、數(shù)學及技術(shù)教育中心．科學探究與國家科學教育標準．羅星凱等譯．北京：科學普及出版社．2004．(8)14探究教學是以學生自主參與知識的獲取為主要特征，以教師的適當引導或共同參與探究活動為主要指導方式，以掌握基礎(chǔ)知識和探究技能、激發(fā)思維能力，培養(yǎng)探索世界的積極態(tài)度為目的的教學活動。探究教與學的核心是學生知識的自主建構(gòu)任長松．探究式學習：學生知識的自主建構(gòu)．博士論文．北京師范大學．2003任長松．探究式學習：學生知識的自主建構(gòu)．博士論文．北京師范大學．20032、高中物理探究教學策略高中物理探究教學策略是指在探究教學理論的指導下，在高中物理探究教學實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，為建構(gòu)學生的知識結(jié)構(gòu)，發(fā)展學生的探究能力，培養(yǎng)學生的科學精神，提高學生的科學素養(yǎng)，而建立的課堂教學的結(jié)構(gòu)（順序排列）和師生間連續(xù)的有實在內(nèi)容的交流。（二）理論基礎(chǔ)態(tài)度與觀念思想與方法知識與操作技能物理課堂探究教與學科學探究教育學基礎(chǔ)物理學基礎(chǔ)心理學基礎(chǔ)實踐知識態(tài)度與觀念思想與方法知識與操作技能物理課堂探究教與學科學探究教育學基礎(chǔ)物理學基礎(chǔ)心理學基礎(chǔ)實踐知識1、物理學科基礎(chǔ)保障探究教學的科學性和深廣度。物理學科基礎(chǔ)包括物理學史、科學哲學觀、中學物理學科知識體系等。（1）物理學史物理學史是研究物理學辨證發(fā)展的過程的規(guī)律的一門學科。物理學史對解放人類思想，破除迷信，宏揚理性具有十分重大的價值。物理學史對于物理教育的作用可以概括為以下十一個方面：優(yōu)化教學過程、培養(yǎng)科學思維、激發(fā)學習興趣、學習科學方法、提高人文素養(yǎng)、樹立哲學理念、接受美學熏陶、辨證教學關(guān)系、借鑒歷史經(jīng)驗、明辨科學是非、宏揚科學精神蔡鐵權(quán)．物理學史與物理教育．浙江師范大學學報．第23卷第3期．2000．8。蔡鐵權(quán)．物理學史與物理教育．浙江師范大學學報．第23卷第3期．2000．8從學習物理學歷史過程中我們可以吸取不少的經(jīng)驗和教訓，從物理學史記錄的科學家的真實探索中獲得有益的啟迪。讓學生探究物理學中主要概念的發(fā)展歷史或者利用歷史上的一段經(jīng)典探究范例來代替教材中簡單呈現(xiàn)的結(jié)論，例如利用因特網(wǎng)了解海王星的發(fā)現(xiàn)歷史，理解科學探究中提出問題、建立假設(shè)、尋找證據(jù)、進行實驗檢驗、發(fā)表的科學流程。學生在同樣獲得知識的同時，還受到了物理學特有的人文氣息的熏陶，更明了了知識發(fā)現(xiàn)的過程，促進了態(tài)度與價值觀的形成。充分挖掘與利用物理學史是開展探究教學的一個重要方面。（2）科學哲學觀愛因斯坦曾這樣談及物理學與哲學的關(guān)系：科學研究的結(jié)果，往往使離開科學領(lǐng)域很遠的問題的哲學觀點發(fā)生變化。在中學物理教學中，對科學的理解應(yīng)該把握幾個尺度。首先，科學知識、科學觀念是一個目前來講正確的但又逐漸演進的知識體系。講基本的科學知識體系是正確的，有利于科學知識的傳承；講科學知識是演進的，有利于人類的理性的批判反思。我們要通過物理概念規(guī)律的教學，幫助學生建立科學的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)分析解決問題的能力，以利于學生的終身發(fā)展。其次，按照現(xiàn)代科學的觀點，伽利略、笛卡兒、牛頓建立的牛頓力學體系和所包含的哲學思想，如機械決定論、還原論不能當作高中階段的終極真理進行教學。高中教學中不能太絕對、太線性、太完美。應(yīng)該給予學生有關(guān)現(xiàn)代科學的激動人心的事實與觀點，激勵他們?nèi)ヌ剿?。第三，現(xiàn)在的科學教學過于強調(diào)科學理性的一面，弱化人文的一面。基礎(chǔ)教育中，應(yīng)該將科學（Science）的理性與邏輯，故事（Story）的想象力與文化，精神（Spirit）的感覺與創(chuàng)造性結(jié)合起來，這是后現(xiàn)代主義的3S。（3）中學物理學科知識體系中學物理學科知識體系，包括物理學的知識、方法與思想、生活物理、物理學前沿、STS教育等，是學生必備的基礎(chǔ)科學知識結(jié)構(gòu)。通過對中學物理學科知識體系的探究學習，能夠?qū)W生從小學、初中時期的感性直覺思維為主，發(fā)展成為以理性邏輯思維為主。物理顧名思義為“萬物之理”，物理知識不是形而上學，純粹哲學里的東西。物理就在我們身邊，物理知識涵蓋了人類生活的整個時間空間。從步行到馬車到汽車到飛機到個人飛行器；從平拋運動到人造衛(wèi)星到空間站；從太空旅館到火星探測到星際旅行，從普通電鍵到聲控開關(guān)、感應(yīng)自動門、自動燈，從雙線繞法到漏電保護器，從壓力鍋到太陽能熱水器到電磁灶到微波爐；從電磁波發(fā)射和接收到電視、手機、因特網(wǎng)；從全反射到光纖通訊；從光電效應(yīng)到有聲電影到自動控制；從哈勃望遠鏡到哈伯常數(shù)到宇宙大爆炸；從信鴿識途到海豚超聲定位到全球定位系統(tǒng)GPS．．．．．．。物理知識聯(lián)系著人們的衣食住行，物理知識聯(lián)系著現(xiàn)代社會的生活、生產(chǎn)、科研和高新科技和科學發(fā)展的前沿。學以致用是物理學習的根本。要通過學習方式的變革，突顯現(xiàn)代學習方式的直接性、體驗性、問題性、應(yīng)用性。2、心理學基礎(chǔ)保障探究學習的自覺性，提高探究教學中師生元認知水平。心理學進展不斷改變著人們原有的關(guān)于教師、學生、學習的觀念。（1）建構(gòu)主義理論建構(gòu)主義認為：知識是學習者在一定的情景下，借助于他人的幫助，利用必需的學習資料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得的。建構(gòu)主義學習理論強調(diào)：①以學生為中心，學生是學習的主動建構(gòu)者，教師只起輔助和指導作用。②強調(diào)情景對意義建構(gòu)的作用，要充分利用學生原有的認知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗進行意義建構(gòu)。③強調(diào)協(xié)作學習。即在他人指導和相互協(xié)作中學習。④強調(diào)對學習環(huán)境的設(shè)計。（2）人本主義心理學人本主義心理學重視學習的情感因素，其代表人物是羅杰斯和馬斯洛，人本主義學習觀主張學習是人性的自我實現(xiàn)，是學習者內(nèi)在潛能的發(fā)揮；學習者是主體，必須受到尊重；有效學習的重要條件是人際關(guān)系；最有用的學習是學會學習。羅杰斯提倡的意義學習，而這種意義學習是以自由為先決條件的，即允許學生自由地進行自發(fā)的、自我依賴的學習，在這種學習系統(tǒng)中，學習者可以自由地去實現(xiàn)自己所有的潛能。他提出教學中應(yīng)以學生為中心，反對把學生看作“較大的白鼠”和“較慢的電子計算機”。意義學習的動機是產(chǎn)生于人類基本的自我實現(xiàn)傾向。其學習目的是使學生成為一個能充分發(fā)揮作用的人。教師所扮演的是一個促進者的角色。3、教育學思想能端正教學觀念，引領(lǐng)教學行為主體性教育理論對誰是主體的問題，大致有以下幾種觀點①“學生唯一主體觀”認為，在教育、教學過程中，學生始終處于主體—內(nèi)因的地位，而教師始終處于客體—外因的地位。②“教師唯一主體觀”站在教學中“教”的立場上認為，教師是教育的現(xiàn)實主體，學生是教育的現(xiàn)實客體。③“師生雙主體觀”認為，教師和學生是主體，教育內(nèi)容是客體。在探究教與學過程中，“學生是一個積極的探究者，教師的作用是要創(chuàng)設(shè)一種能夠使學生獨立探究的情景，而不是提供現(xiàn)成的知識，學生不是被動的、消極的知識接受者，而是主動、積極的探究者”（布魯納），學生是當然的主體，教師應(yīng)該把學生看作認真的學習者，沒有這個基礎(chǔ)，探究教學是一場夢。教師應(yīng)該是學生知識建構(gòu)的幫助者、促進者、引導者。4、實踐性知識是開展探究教學的主要源泉教科書中提供了一部分探究實例，更多更好的探究課題產(chǎn)生于教學實踐中，要靠積累型反思型的教師和專家共同編寫探究范例，最好根據(jù)地區(qū)、學校實情、學生實際編寫校本探究課程。好的開放教學要具備足夠多的的示例。通過一組幾個、十幾個案例，幾十學時的探究，學生必將獲益良多。教師展開探究活動的實踐知識的總結(jié)提高升華是下一次探究教學成功的關(guān)鍵。新課程的改革，必須注重教師專業(yè)的再培訓。探究教學的實施，必須依靠一線教師的創(chuàng)造性勞動。三、課題研究的目標高中物理探究教學的理論與實踐，既承擔了改變教師的教學觀念和教學方式的任務(wù)，又承擔了轉(zhuǎn)變學生的學習方式的雙重任務(wù)。通過此課題研究要達到以下幾個目標：（一）通過對國內(nèi)外探究教學發(fā)展的研究，將構(gòu)建出適合高中物理探究教學的過程，來指導開展高中物理探究教學。（二）采用問卷調(diào)查法研究高中生的探究技能現(xiàn)狀，探索適合高中生認知水平的探究技能訓練項目。（三）通過課堂教學實踐和行動研究，提出適合高中學生認知水平的“實驗—理性”探究方法，并提供操作策略與案例。探索出將信息技術(shù)與高中物理探究教學整合的有效途徑。并能提供操作策略與案例。（四）以物理新教材（必修模塊物理1、2）為基本材料，研究其中適宜探究學習的知識點、實驗、習題，并且開發(fā)設(shè)計探究學習的教學案例。（五）通過課題研究，提升課題組教師的科研水平，積累一定數(shù)量的具有學術(shù)價值的教學案例，發(fā)表一定數(shù)量的課題研究論文。四、課題實施的原則本課題實施過程中應(yīng)遵循的幾個原則：（一）系統(tǒng)性原則為了弄清探究教學的本質(zhì)，本課題必須通過大量的國內(nèi)外文獻的研究，系統(tǒng)地總結(jié)出國內(nèi)外探究教學發(fā)展的歷程，歸類分析探究教學的模式、方法和特征，并歸納得出高中物理探究教學的過程。使廣大教師對探究教學意義、本質(zhì)和操作方法等有比較系統(tǒng)的認識。（二）主動性原則根據(jù)建構(gòu)主義理論，學習是主體對知識的主動建構(gòu)的過程，不是在外部刺激作用下形成反應(yīng)的過程。因此，學生學習過程中的主體能動性對學習效果的影響起著決定的作用。在把握、實施高中物理探究教學策略時，應(yīng)把學生學習過程中的主體能動性放在首位，使學生主動地參與教學過程，并在其中積極地去探索、去認知，并將知識、方法內(nèi)化為自己認知結(jié)構(gòu)的一部分。（三）漸進性原則人們對任何一個新事物的接受總需要一個過程，高中物理探究教學也不例外。我們在實施本課題研究中，課題組成員需要不斷學習，不斷總結(jié)。在課堂教學中不斷試驗，不斷反思，切不可盲然追捧探究教學，忽視傳統(tǒng)的接受式教學，應(yīng)當兩者并重。五、課題的研究與實踐（一）課題的實施概況1、課題研究的準備階段（2004年4月～2004年10月）①在課題組組長周紀良老師的組織下，課題組成員查閱了國內(nèi)外相關(guān)文獻，確立了課題并完成開題報告。并邀請了區(qū)教研員何豐明老師、浙江師范大學蔡鐵權(quán)教授、朱鐵成教授和李偉健教授，對該課題進行了可行性論證。②本課題組成員周紀良、沈志霞老師對該課題作了總體的設(shè)計，并對該課題作了申報工作，確立為寧波市教學研究系統(tǒng)研究課題。③課題組組長周紀良老師完成了國內(nèi)外探究教學發(fā)展概述。2、課題研究的實施階段（2004年11月～2006年2月）在學校領(lǐng)導支持下，對本校高一年級的部分學生進行了“高中生探究學習情況”問卷調(diào)查，并撰寫了調(diào)查報告。學校課務(wù)安排上每周有3節(jié)物理課，1節(jié)物理活動課。教學上安排每周一次集體備課，每學期每位教師都要上好一節(jié)探究性的評議課。主要采用行動研究法、案例研究法、經(jīng)驗總結(jié)法等，結(jié)合課堂教學的設(shè)計和實施具體研究，廣泛收集案例，認真分析案例，在具體教學實踐中不斷反思，調(diào)整教學設(shè)計和實施，總結(jié)經(jīng)驗，積累具體研究資料和成果。3、課題研究的總結(jié)階段（2006年3月～2006年8月）課題組全面整理課題研究資料，分析總結(jié)課題研究情況，匯集課題研究成果，撰寫研究報告，編印論文專集，進行課題結(jié)題鑒定匯報活動等。4、經(jīng)驗推廣階段（2006年9月始）對高一年級進行新課程探究教學實踐。（二）課題具體研究的過程1、基礎(chǔ)研究：（1）高中物理探究教學的過程高中物理探究教學的過程以懷疑為出發(fā)點，需要發(fā)現(xiàn)、形成、提出問題；以實證為判別尺度，需要收集證據(jù)，利用證據(jù)進行邏輯推理；以邏輯作辯論的武器，需要提出解釋、得出結(jié)論、自我辯護、合作交流。1、形成問題的方式、建立假說的策略形成問題的方式教學活動中，按照問題提出的主體來分，問題的來源有三個：①教師提供的問題；②學生提出的問題；③師生交互中產(chǎn)生的問題。為了能夠有效的開展課堂探究教學，培養(yǎng)學生的探究過程技能，教師應(yīng)主動發(fā)展符合探究教學的口頭提問能力。提問應(yīng)能啟發(fā)問題的產(chǎn)生，探查問題的存在，尋找問題的出處。課堂討論的內(nèi)容要反映探究的過程。張紅霞．科學究竟是什么．北京：教育科學出版社．2003．48張紅霞．科學究竟是什么．北京：教育科學出版社．2003．48“你們猜這跟哪些因素有關(guān)？”——猜想；“你怎么知道是這樣？”——方法；“你為什么這么想？”——證據(jù)；“誰還有什么別的發(fā)現(xiàn)嗎？”——尋找更多證據(jù)，修正已有解釋，合作交流。要讓學生提出自己的問題，必須維護學生的好奇心。要讓學生提出有深度的問題，必須要給學生足夠的等待時間、思考時間，有問題形成和醞釀的時間。要獲得學生對解決問題情境的最大投入，須控制不對學生的回答做出補充。要讓學生提出持續(xù)的問題，教師必須有能力引導學生解決問題，教師提供指導和幫助時盡量采用的提問的方式。師生在討論中，將產(chǎn)生大量的問題。高質(zhì)量探究的關(guān)鍵：教師能進行符合探究教學的有效提問，學生能形成探究性問題。建立假說的策略假說是對所要研究的問題提出的暫時性、推測性的回答，或者對所觀察的現(xiàn)象的一個假設(shè)性、猜測性的解釋。高中物理探究教學中提出假說應(yīng)注意：①假說要有一定的根據(jù)。學生提出假說時，一般會綜合過去的經(jīng)驗和各種相關(guān)的信息來解釋現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。調(diào)查表明附錄1《中學生探究學習技能調(diào)查問卷》問題32，學生在生活中與現(xiàn)行教學中提出了一個暫時性的回答后，沒有進一步檢驗自己假設(shè)的意念和行動。解題教學中培養(yǎng)學生的證據(jù)意識。假設(shè)—檢驗是導致科學發(fā)現(xiàn)的方法之一附錄1《中學生探究學習技能調(diào)查問卷》問題32M.W艾森克，M.T基恩．認知心理學．上海：華東師范大學出版社．2004第四版．439②對某一現(xiàn)象，觀察、積累體驗、獲得經(jīng)驗、進行評論、提問、探索后，假說可能隨之產(chǎn)生。建立假說前要有實驗體驗。創(chuàng)造力階段論M.W艾森克，M.T基恩．認知心理學．上海：華東師范大學出版社．2004第四版．500（Wallas）把創(chuàng)造過程分為四個主要的階段：準備期、醞釀期、啟發(fā)期、確認期。提出假說一般位于第三階段，檢驗在最后階段。提出假設(shè)前，必須先提出問題，明確問題，積累經(jīng)驗。引導探究的是問題，不是假說，如滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)，又如重物比輕物下落得快慢的探究。假說是在實驗操作過程中總結(jié)獲得的。如如滑動摩擦力可能與接觸面大小有關(guān)就是一個假說，正確與否要用實驗驗證M.W艾森克，M.T基恩．認知心理學．上海：華東師范大學出版社．2004第四版．500③對物理學史上某個“假說”提出的前因后果的過程學習。例如萬有引力定律應(yīng)用的教學中，海王星的發(fā)現(xiàn)就是一個科學探究中發(fā)現(xiàn)問題、建立假說、進行理論推理、實驗檢驗、證偽假說修正理論或證實假說發(fā)展理論的范例?？茖W探究過程具體分析如下：首先，發(fā)現(xiàn)問題。1781年發(fā)現(xiàn)的第七顆行星天王星的運行軌道，總是同根據(jù)萬有引力定律，考慮六大行星對它的引力作用后計算出來的理論軌道有一定偏差。第二，形成假說。有人推測，天王星軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星，它對天王星的引力作用引起了上述偏差。這個假說是對所要研究的問題提出暫時性的回答。但這種假設(shè)是一種更高級的猜測，是建立在萬有引力定律之上的系統(tǒng)的有理論依據(jù)的猜測。第三，理論推理，實驗檢驗。亞當斯和勒維列分別計算出這顆未知行星——命名為海王星。1846年9月23日，德國柏林天文臺的天文學家伽勒根據(jù)勒維列提供的海王星圍繞太陽運動的軌道數(shù)據(jù)，用望遠鏡觀察到海王星，從而確認了這顆太陽系的第八顆行星的存在。第四，證實假說發(fā)展理論。海王星的發(fā)現(xiàn)不但意味著推測——假說的成立，也又一次證明了萬有引力定律的正確。2、收集證據(jù)的途徑、提出解釋的方法收集證據(jù)的途徑高中物理教學中，證據(jù)在邏輯推理過程中使用。證據(jù)包括科學解釋所依賴的觀察結(jié)果和數(shù)據(jù)美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999．141。證據(jù)的來源有直接證據(jù)，如觀察的結(jié)果、實驗的結(jié)果；間接證據(jù)如已公認的知識、實驗數(shù)據(jù)和結(jié)論。用作證據(jù)的實驗數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)得起別人重復實驗的檢驗。對學生來說，只要是圍繞自己所探究的問題的種種觀測結(jié)果、實驗數(shù)據(jù)、相關(guān)的說明和解釋，都可以稱之為證據(jù)。美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999．141使用證據(jù)的規(guī)則論證過程分原理、證據(jù)、推理過程、結(jié)論幾個部分。證據(jù)與結(jié)論之間應(yīng)有嚴格推理作為保障。推理可以分為有效推理和無效推理M.W艾森克，M.T基恩．認知心理學．上海：華東師范大學出版社．2004第四版M.W艾森克，M.T基恩．認知心理學．上海：華東師范大學出版社．2004第四版一個結(jié)論被判定錯誤了，要讓學生分清錯誤的根源是原理應(yīng)用錯了，還是證據(jù)不適用，抑或是模型不適用，還是推理過程錯了。學生們能夠參與提出論據(jù)、據(jù)理力爭和作出解釋的能力，都要靠平時的訓練來培養(yǎng)。美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999．53美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999．53提出解釋的方法在物理教學中，要培養(yǎng)學生證真的思維，也要培養(yǎng)證偽的意識。即對某些結(jié)論，只要舉出一個反例，就可證明它偽。解釋是科學事業(yè)的核心?？茖W的目的是對已有的世界的解釋。解釋種類有描述式解釋，定性式解釋，定量式解釋。描述（陳述）是對觀察、實驗的記錄。描述是解釋的基礎(chǔ)。描述是證據(jù)，解釋是觀點。科學的解釋就是把現(xiàn)有的科學知識和來自觀察、試驗、模型的新證據(jù)組合成具有內(nèi)在一致的，符合邏輯的說明美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999。培養(yǎng)學生證據(jù)意識是要在培養(yǎng)推理論證能力的過程中實現(xiàn)。美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999解釋數(shù)據(jù)的方法一般有邏輯法（歸納、演繹、反證等），圖表法，計算機輔助法等。提出解釋需要注意：①邏輯過程簡明。㈡注意常見的邏輯錯誤張紅霞．科學究竟是什么．北京：教育科學出版社．2003．86張紅霞．科學究竟是什么．北京：教育科學出版社．2003．863、結(jié)論評價的重要、合作交流的技巧結(jié)論評價的重要探究學習有四個特點鐘啟泉．現(xiàn)代教學論發(fā)展．教育科學出版社．1988．363-364，第一個特點是“鐘啟泉．現(xiàn)代教學論發(fā)展．教育科學出版社．1988．363-364自主地發(fā)現(xiàn)問題所在，嚴密地分析問題，善于得出適當?shù)慕Y(jié)論，可以培養(yǎng)學生的決策能力?！岸每茖W和有科學的本領(lǐng)還可使學生們有足夠的能力勝任將來的各種重要而富有成效的工作。工商企業(yè)者所需要的新就業(yè)者就是那種善于學習、善于推理、思維有創(chuàng)造性、能決善斷、會解決問題的人。”美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999合作交流的技巧彼此間把自己有的提供給對方；或者相互溝通叫做交流?？茖W探究和學生學習科學的一個重要階段就是口頭和書面交流。交流的手段有口頭、電子、書面、繪畫、圖表、模型、數(shù)學等各種交流方式。開展探究教學需要發(fā)展學生的合作交流技能。為了促進合作，需要給學生講授、示范一些合作技能，例如共享科學資料、專注于自己的任務(wù)、按計劃完成任務(wù)、承認組員的貢獻、幫助組員、獲得組員幫助、在組中談話時使用適當?shù)恼Z氣、主動傾聽、復述他人的科學思想、協(xié)商必要時讓步、對問題的答案進行判斷、堅持自己的看法等。（2）高中生探究學習情況調(diào)查與分析要有效開展探究教學，必須了解學生的對于探究的認識，對待探究的態(tài)度，已有的探究技能的情況。本調(diào)查目的是了解高中學生的探究學習技能理解和運用情況。設(shè)計分為探究態(tài)度、探究技能、和探究的元認知三個維度。維度一——探究態(tài)度——設(shè)計11個問題；維度二——探究技能——包括探究流程模式與和探究基本技能、整合技能，共設(shè)計54個問題；維度三——探究的認知與元認知策略——設(shè)計11個問題。共計76個問題。調(diào)查對象：姜山中學2004級高一（1）班，53人；高一（5）班，52人；共105人，有效問卷102份。采集有效數(shù)據(jù)102×76=7752個。從調(diào)查結(jié)果看：①調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高一學生的探究態(tài)度良好，好奇心較強；提出問題意識較差，自主提出問題能力不強，占59.40％；比較喜歡猜想，但對于學習中的想法、假設(shè)不太愿意動手驗證檢驗，占56.88％，對于生活和學習中的想法，更少去設(shè)計實驗驗證，占86.47％，原因可能是學生認為生活中缺乏做實驗的條件，占74.51％，家里沒有一個工具箱，占69.61％；進行實驗、收集證據(jù)意識薄弱，分析得出結(jié)論情況較好；合作意識欠強，反映出的問題是自我評價高的學生愿意幫助別人，自己評價低的學生，不愿向他人學習。②平均得分小于3分的問題分析平均得分小于3分的問題，合作與交流所占比率最大62.5%，主要表現(xiàn)為缺少學習伙伴，不愿意向他人求教，自己評價高的愿意幫助別人，自己評價低的，不愿向他人學習。對于提出問題，平均得分小于3分的問題占60%，主要表現(xiàn)為沒有提問的習慣，提不出明確的問題。對于分析與論證得出結(jié)論，平均得分小于3分的問題占55.6%，主要表現(xiàn)為對問題的假設(shè)或想法，形成后不太會動手用各種實驗或各種推理來證明它是正確的，較少或不習慣用數(shù)字或數(shù)學關(guān)系式表達生活中的實際問題66.67%?；卮鸬梅肿罡叩氖翘骄繎B(tài)度與探究的流程模式。對于探究的流程，每個學生基本上了解。學生自己動手進行實驗的條件極其缺乏，問題9“在我的生活中，缺乏條件去做一些實驗”，完全符合我的實際情況占42.2%，大部分符合我的實際情況占32.4%，有點符合我的實際情況占10.8%。問題36“我會把生活中的實際問題用數(shù)字或數(shù)學關(guān)系式表達出來?！蓖耆衔业膶嶋H情況與大部分符合我的實際情況占7.8%，利用數(shù)學解決生活中的實際問題意識薄弱，實踐缺乏。③調(diào)查啟示開展物理探究教學能夠保持和激發(fā)學生的好奇心，滿足求知欲望，是受學生歡迎的，有相當?shù)膶W生基礎(chǔ)。但要有效開展探究教學，以下三點必須重視：首先，開展高中物理探究教學務(wù)必加強實驗，不僅是教師做給學生看，改變學生感性認識匱乏、實際經(jīng)驗缺乏的實際現(xiàn)狀，更要加強學生自己動腦設(shè)計、動手做，有自己的實驗?zāi)康牡募僭O(shè)檢驗型的設(shè)計性實驗。開展實驗教育，學校、社區(qū)、家庭都要采取行動。學校要開放已有實驗室，更新儀器，加強專職指導教師。學校、社區(qū)要共建實踐場所、調(diào)查單位，定期組織社區(qū)內(nèi)的專家進行講座，輔導學生創(chuàng)新實驗。家庭應(yīng)鼓勵學生進行家庭小實驗、小制作、小發(fā)明。其次，物理教學中重視理論基礎(chǔ)是中國教育的傳統(tǒng)之一。演繹推理是學生的強項，實驗和歸納推理是學生的弱項，探究教學中要有意識地培養(yǎng)學生自主發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力，注重學生個人認識史中的原始創(chuàng)新。第三，要培養(yǎng)學生的合作意識。調(diào)查反映出的問題是自我評價高的學生愿意幫助別人，自己評價低的學生，不愿向他人學習，認識到這點，在合作探究教學中教師應(yīng)有所作為。2、實踐研究：（1）高中物理探究技能的分類與訓練綜合文獻，探究技能包括科學過程技能和科學探究流程模式兩項。結(jié)合我國科學教學實際情況，以及高中生的認知特點，將科學探究過程所需的技能分為基本技能與統(tǒng)整技能兩大類?；炯寄芊制叻N：觀測、分類、預(yù)測、推理、建模、信息、交流。統(tǒng)整技能又分五種：形成假設(shè)、操作型定義、控制變量、實驗、解釋資料并得出結(jié)論。探究技能科學過程技能探究技能科學過程技能科學探究流程模式基本技能統(tǒng)整技能科學探究流程模式是一種思考模式，是關(guān)于如何進行科學探究的認知策略，也是人們對科學探究的理解。例如我國《九年義務(wù)教育物理課程標準》（2001）、《普通高中物理課程標準》（2003）提出7項科學探究要素：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作。這是我國初、高中物理教學對科學探究流程模式的概括。科學探究流程模式都是對科學家們的科學研究活動的模仿，具體統(tǒng)合了科學過程的各種技能，可以使學生增強處理問題的能力、思考判斷能力與創(chuàng)造能力?？茖W過程的基本技能有：①觀測，包括觀察（Observing）與測量（Measuring）。觀察的訓練項目：觀察的客觀性的訓練。觀察的記錄或者觀察的描述必須與研究對象的客觀實際相符。描述是解釋的基礎(chǔ)，描述是證據(jù)，解釋是觀點。張紅霞．科學究竟是什么．北京：教育科學出版社．2003．71解釋不是事實；想象不是事實，推理不能代替事實。觀察的記錄或者觀察的描述最好能夠量化。能夠用列表法記錄觀察數(shù)據(jù)。表達時要將證據(jù)（事實）和觀點分開。張紅霞．科學究竟是什么．北京：教育科學出版社．2003．71觀察的準確性的要求。觀察應(yīng)該科學、仔細、一絲不茍。要尊重數(shù)據(jù)，保留原始數(shù)據(jù)，不篡改數(shù)據(jù)。在知識與技能，過程與方法，情感、態(tài)度與價值觀三維課程目標中，觀察是技能的一種；誠實屬于第三維目標情感態(tài)度價值觀。誠實是科學思維方法和科學工作的基礎(chǔ)。在科學界，誠實受到高度贊揚。在科學課程中有許多機會展示誠實的意義和價值。觀察的結(jié)構(gòu)性的指導?？茖W觀察是有理論指導的觀察。觀察要事先確定目的，事先或事中制定觀察計劃，宜在一定的理論指導下進行探究。觀察的易錯性的重視。觀察的錯誤來自觀察者、儀器和被觀察對象。觀察的重復性的認識。對一個自然現(xiàn)象的科學觀察，一個觀察者多次的觀察的結(jié)果在誤差允許的范圍內(nèi)應(yīng)保持一致，其他觀察者在同樣的實驗條件下也應(yīng)能獲得相同的觀察結(jié)果。測量的訓練項目：測量系統(tǒng)的選擇。了解什么時候使用什么測量系統(tǒng)。這是測量的一個重要訓練目標。例如要測量金屬導線的直徑，測量精度要求0.05mm，那么學生應(yīng)該知道用精度為0.05mm的游標卡尺，而不是毫米刻度尺或螺旋測微器。測量儀器的操作?；緝x器的操作訓練是中學理科教學中培養(yǎng)學生技能的一個重要途徑。原始數(shù)據(jù)記錄。例如總是報告和記錄你觀察到的東西，而不是你想象應(yīng)該是的東西，也不是你認為老師想要的東西；不要因為與其他人得到的結(jié)果不同而涂改自己的原始數(shù)據(jù)，改變自己的計算結(jié)果。估算水平的提高。例如要學生比擬1摩爾氣體在標況下所占的體積22.4L有多大，許多同學不能正確回答。說明學生沒有受到估算的訓練。在本文所做的高中生探究技能調(diào)查問卷第50題中“初到一個教室，我能估計出這個教室面積有多少平方米”。只有約26％的高一學生自認為能估計出，約49％自認為不能估計。5分為最高分，該題平均得分是2.65分。②分類（Classifying）：在深入觀察的基礎(chǔ)上，將觀察到的不同事物用一定的標準加以整理歸類的過程。分類的訓練項目：分類標準的確定。進行分類首先要確定分類的標準或依據(jù)。例如可以把帶電粒子在勻強電場中的運動情況進行分類。分類標準是初速度和磁場方向的夾角。兩分法和多分法。根據(jù)每次劃分所得子項的數(shù)量不同，分類分為二分法和多分法。例如物理量在解決問題中按照已知與否可以分為已知量和未知量，未知量按照是否要求可以分為待求量和中間量（不用求出的未知量）。該例中用到了兩分法。而把物理量按照這種標準分類后，可以定義什么叫解題（指書面理論問題解決，或?qū)嶋H問題的理論分析），所謂解題，就是用已知量來表達待求量。這個解題的定義，可以作為解題策略中的很重要的元認知知識。分類活動的情境性。分類活動應(yīng)該置于一定的情境之中。③預(yù)測（Predicting）：科學遠不只是對所觀察到的現(xiàn)象進行說明，提出聰明的猜想或預(yù)言，也是科學家工作的重要組成部分。預(yù)測的訓練項目：利用可靠的證據(jù)來預(yù)報某個未來事件或未來的發(fā)展。利用圖表作出預(yù)測。包括內(nèi)插法與外推法、類比法等。利用直覺進行預(yù)測。預(yù)測的結(jié)果是否可靠，需要經(jīng)過嚴格的邏輯推理來證明或?qū)嶒烌炞C。④推理（MakingInferences）：這是另一種猜測，是對觀察到的現(xiàn)象作解釋、思考和邏輯分析。邏輯推理分歸納推理和演繹推理。科學便是在不斷的推理和驗證中向前發(fā)展的。在觀測獲得證據(jù)的基礎(chǔ)上，采用嚴密的推理得出正確的推論是探究學習所要求的主要技能。任何探究學習都要求學習者超出給定的信息來推斷出新的關(guān)系。艾斯勒．W．，艾斯勒．M．．走進中小學科學課：全景式教學方法．長春：長春出版社．2003．55推理的訓練項目：區(qū)別觀察結(jié)果和推理結(jié)果。邏輯推理。包括歸納推理與演繹推理。高中階段學生的推理訓練宜從定性為主過渡到以定量為主。要培養(yǎng)學生應(yīng)用數(shù)學的技能、應(yīng)用規(guī)律進行思維的技能。在科學學科如物理學、化學、生物學、地理學的推理過程中，常常要用到運用數(shù)學的技能。數(shù)學在科學教學中的工具性作用包括數(shù)字運算和符號運算兩個層次。應(yīng)用數(shù)學的技能一方面是指把觀察所得的結(jié)果用精確的數(shù)學關(guān)系表達出來另一方面是指運用數(shù)學語言來精確地描述和分析資料?？茖W家常常從事計算、測量、制圖、列方程式等工作。例如，有人這樣來推導洛倫茲力的表達式：∵F＝BIL而I＝q/t,v＝L/t∴F＝B·qL/t即F＝qvB。你認為這一推導過程正確嗎？說明理由。這樣的推理不正確。失敗的原因是沒有建立相關(guān)的物理模型，只是在套用一些公式。物理學和數(shù)學結(jié)合，是高中生推理能力發(fā)展的有效途徑。⑤建模即建立模型（Model）。建立能夠表達未知事物的本質(zhì)的心理映像的過程，就叫做建模。一個科學的模型，就是明確表達出的一種理論，模型能夠解釋并且使屬于一個特定的自然現(xiàn)象的所有已知信息融為一個整體。建模分為以下三類Prof．JonOgborn，英國倫敦大學物理學科建模和仿真學習modelingandsimulationlearning方面的專家．http://blog．online-edu．org/zxl/001952．html：對象與規(guī)則建模（modelswithobjectsandrules）；關(guān)系建模（modelswithrelationships）；動態(tài)建模（dynamicmodelsProf．JonOgborn，英國倫敦大學物理學科建模和仿真學習modelingandsimulationlearning方面的專家．http://blog．online-edu．org/zxl/001952．html建模的訓練項目：“畫示意圖”把未知事物的本質(zhì)的心理映像表達出來學會畫示意圖。如受力分析圖、運動示意圖又包括運動狀態(tài)示意圖和運動過程示意圖、等效電路圖、帶電粒子運動圖、光路圖、能級圖等?！按_定研究對象”，按對象建模訓練。物理解題中重視并把確定研究對象作為首要目標。如質(zhì)點模型，理想氣體模型，人船模型等?！皵?shù)形實三結(jié)合”，按規(guī)則建模訓練和。注意數(shù)形實三結(jié)合?！瓣P(guān)系分析”，按關(guān)系建模訓練。實驗數(shù)據(jù)的計算機擬合，采用的軟件可以是Excel、Matlab、Spss等，然后建立模型，三種軟件中Excel對中學生較為適合?！皠討B(tài)分析”，按動態(tài)建模訓練。手工作圖基礎(chǔ)上應(yīng)用計算機仿真與模擬。如人造地球衛(wèi)星的運動圖。例如，大雨點下落快還是小雨點下落快的問題，就需要按所給的限制條件建立模型，然后再運用數(shù)學工具推導，最后根據(jù)求得的數(shù)學結(jié)論，提出物理解釋，最終解決該問題。⑥信息技能（Informationing）學生應(yīng)該不斷培養(yǎng)收集、篩選、組織、使用各種信息的技能。信息技能的訓練項目：運用工具的能力。能熟練使用網(wǎng)絡(luò)等信息工具。獲取信息的能力。能根據(jù)自己的學習目標有效地收集各種學習資料和信息，能熟練運用閱讀、訪問、討論、參觀、實驗、檢索等獲取信息的方法。處理信息的能力。能對收集的信息進行歸納、分類、存儲、鑒別、分析、綜合、抽象、概括和表達。生成信息的能力。在信息收集的基礎(chǔ)上，能準確加工信息，使之簡潔明了、通俗流暢、富有個性，從而創(chuàng)造新信息，用信息解決問題，讓信息發(fā)揮效益，達到收集信息的目的。信息交流的能力。使信息和信息工具作為交往與合作的中介，與外界建立多種和諧的交流協(xié)作關(guān)系。信息免疫的能力。浩瀚的信息良莠不齊，需要科學的甄別能力和自控、自律、自我調(diào)節(jié)能力，能消除垃圾信息和有害信息的干擾和侵蝕。⑦交流（Communicating）：科學探究和學生學習科學的一個重要階段就是口頭和書面交流。美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999．美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999．42交流的訓練項目：科學的語言表達能力和口頭表達能力。個人訓練方法：記錄個人所做的工作，其中運用多種不同的交流技巧?？陬^方式或書面方式；繪畫方式、圖表方式、數(shù)學方式或電子方式。合作性小組的訓練方法：小組每位成員在小組交流時都應(yīng)做到口報告、耳傾聽、心判斷。科學過程的統(tǒng)整技能有：①形成假設(shè)（FormulatingHypotheses）：假設(shè)是對所要研究的問題提出暫時性的回答，借這種回答以考察觀察所得的結(jié)果，以便能直接地、清楚地判斷觀察結(jié)果是否支持原有的理論。事實上，假設(shè)是一種更高級的猜測，即系統(tǒng)的有理論依據(jù)的猜測。假設(shè)需要得到實驗的反復檢驗，才能成為正確的理論。假設(shè)的訓練項目：闡明假設(shè)。敘述對所研究的問題的暫時的自認為正確的命題。如給定質(zhì)量的水的表面積越大，蒸發(fā)越快。構(gòu)造對假設(shè)的檢驗。②操作性定義（MakingOperationalDefinitions）：定義可以使表達簡練明了。操作性定義的訓練項目：區(qū)分實驗過程的常量和變量。區(qū)分自變量和應(yīng)變量?？茖W探究過程中，一定要對所有相關(guān)的條件進行限定，定義所有在實驗中被使用的變量。③控制變量（ControllingVariables）：控制變量是指某個待研究的問題中的一個物理量與多個因素相關(guān)，改變一個因素時保持其他因素不變，詳細研究這個物理量與這個因素的關(guān)系的方法?？刂谱兞康募寄茉诳茖W研究中至關(guān)重要，它涉及到實驗?zāi)芊癯晒Γ芊裾嬲沂臼挛锏囊蚬P(guān)系。它包括兩個方面：一是抓住要觀察的對象，將其突顯出來，以便集中觀察；二是減少或根本排除干擾因素，以便發(fā)現(xiàn)因果聯(lián)系?？刂谱兞康挠柧氻椖浚赫f出所有的操作變量和所有保持不變的變量名稱。為了得到實驗結(jié)果，控制實驗條件使某些量保持不變，觀察和測量另一些因變量與應(yīng)變量的關(guān)系。在驗證牛頓第二定律的實驗中首先控制小車質(zhì)量m不變，研究加速度a和拉力F的關(guān)系；接著控制拉力F不變，研究加速度a和小車質(zhì)量m的關(guān)系；最后把兩者聯(lián)系起來，總結(jié)出三個物理量之間的關(guān)系。④實驗（Experimenting）：自然科學是實驗性科學。實驗的訓練項目：1.獨立完成實驗的能力。包括理解實驗原理、實驗?zāi)康募耙?，了解材料用具，掌握實驗方法步驟，會控制實驗條件和使用實驗儀器，會處理實驗安全問題，會觀察、分析和解釋實驗中產(chǎn)生的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并得出合理的實驗結(jié)論。2.能根據(jù)要求靈活運用已學過的自然科學理論、實驗方法和儀器，設(shè)計簡單的實驗方案并處理相關(guān)的實驗問題。各種實驗設(shè)計方法。各種實驗操作技巧。接受或拒絕假設(shè)。⑤解釋數(shù)據(jù)（DataExplanation）并得出結(jié)論（Drawaconclusion）：所謂科學的解釋就是把現(xiàn)有的科學知識和來自觀察、試驗或模型的的新證據(jù)組合成具有內(nèi)在一致性的的、符合邏輯的說明。美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999．141解釋的訓練項目：美國國家研究理事會．美國國家科學教育標準．科學技術(shù)文獻出版社．1999．141形成觀點—證據(jù)意識。形成假設(shè)—證據(jù)意識。在解釋中，事實和規(guī)律可以構(gòu)成嚴密的邏輯論證。例如，四塊相同的磚塊用兩薄板豎直夾緊，保持靜止。對于兩板對第一塊磚和第四塊磚的摩檫力的大小關(guān)系，部分同學的觀點相等，部分同學不這樣認為。此處，教師應(yīng)該突出證據(jù)意識的培養(yǎng)，可以引導開展討論，要求學生提出各自的理由。解釋中邏輯、證據(jù)、和現(xiàn)有知識的內(nèi)在聯(lián)系。創(chuàng)建數(shù)據(jù)表并形成結(jié)論。例如，根據(jù)開普勒當時已知的六大行星運動的軌道半徑R和公轉(zhuǎn)周期T的觀測數(shù)據(jù)，創(chuàng)建數(shù)據(jù)表，利用Excel軟件找出R和T的關(guān)系。（詳見高中物理探究教學案例舉例（四）《為星空立法——開普勒行星運動第三定律探究》）科學解釋的各種類型的術(shù)語：假設(shè)、模型、定律、原理、理論、范式等的應(yīng)用。（2）高中物理探究教學策略教學策略是整合學生的學習策略與教師的有效教授策略形成的。它既可是內(nèi)隱的規(guī)則系統(tǒng)，又是外顯的程序與步驟。在現(xiàn)代的學習方式的指引下，現(xiàn)代的科學教學策略應(yīng)該以外顯的明確的程序與步驟引導學生自主構(gòu)建知識體系，想方設(shè)法讓學生動手動腦做科學，讓學生談?wù)摽茖W觀念(scienceidea)，經(jīng)歷科學體驗(scienceexperience)，促進科學理解(scienceunderstanding)。物理學具有實驗基礎(chǔ)、邏輯思維、數(shù)學表達、思想方法、應(yīng)用價值五大特征，其中最基本的特征是以實驗為基礎(chǔ)。高中學生的認知特點是抽象思維能力逐步加強并得到高度發(fā)展?，F(xiàn)代學習強調(diào)直接性、問題性、體驗性。所以我們提出適合高中學生認知水平的探究教學方法：實驗探究、理性探究與實驗—理性探究。實驗探究是以實驗（課內(nèi)的教師演示實驗、課內(nèi)的學生演示實驗、課內(nèi)的學生分組實驗、課外的小制作小實驗、課外的學生興趣實驗等）為探究的主要手段，經(jīng)歷探究過程——提出一個簡單的問題、完成調(diào)查研究、回答該問題和向他人介紹成果或者提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流——來了解事物，獲得概念、建立規(guī)律、進行知識實際應(yīng)用的一種復雜的學習活動。實驗探究中要設(shè)法讓學生親自動手實際操作實物，過程的體驗是最要緊的，雖然需要教師精心設(shè)計布置，雖然需要教師恰到好處的指導，卻不可以代替學生做，不可剝奪學生的體驗，教學的體驗性是現(xiàn)代教學的特征之一。理性探究是以學生的邏輯思維（演繹推理、歸納推理、類比分析、概括抽象、綜合、直覺等）為探究的主要手段，經(jīng)歷探究過程，激發(fā)學生思維，獲得新的知識結(jié)構(gòu)，并能把所學的知識、思維方法、技能應(yīng)用于解決新問題的一種復雜的學習活動。理性探究在高中物理教學中占較大比重。理性探究也需要教師精心設(shè)置物理情境，提供學生缺乏的、又有困難自己通過實驗獲得的感性知識的替代物如背景講述、圖片、影片、模型、計算機模擬。教師可以點撥學生的思路，卻不可以代替學生思考。不應(yīng)以教學時間緊張為由，剝奪學生的思考時間，應(yīng)該給予學生思維的自由，激發(fā)學生的思維。教師的教學觀念應(yīng)該由授受式教學向探究式教學轉(zhuǎn)變。學生在課堂上真正知曉了知識的來龍去脈，學會了方法，與每堂課中進行大量的一知半解的填鴨教學相比，中長期的效果應(yīng)該能顯現(xiàn)出來的。實驗—理性探究指在同一物理問題的探究中，既有實驗，又有明顯的邏輯推理的思維過程，包含實驗探究和理性探究兩個方面，這兩者相輔相成，互為補充，不可或缺，共同幫助學生理解該問題，構(gòu)建堅實的知識結(jié)構(gòu)。對重要的概念規(guī)律的引入、導出采用實驗—理性探究方法，兩者不偏廢，兩者都做到位，讓課堂教學盡顯物理學科的特點，對于學生的基礎(chǔ)知識構(gòu)建、探究能力培養(yǎng)、科學觀念樹立，都是大有裨益的。因此，構(gòu)建高中物理探究教學的策略應(yīng)遵循的原則是大力加強實驗探究、重視訓練理性思維、精心養(yǎng)成探究意識。1、基于學習環(huán)的物理概念探究教學策略物理概念的探究教學策略兩彈一星元勛、中國核物理泰斗王淦昌院士講過，學習物理必須概念清楚。在教學中幫助學生構(gòu)建正確的概念，體驗和理解概念建立的過程和方法，從中培養(yǎng)相應(yīng)的情感、態(tài)度與價值觀，體現(xiàn)了新課程三維目標。物理概念是物理學最基本的學科語言表述單位。觀察和分析自然現(xiàn)象，理解物理學的主要概念、原理和規(guī)律是掌握物理學的基礎(chǔ)，是形成科學思維的正確途徑。理解物理學的基本概念不僅要知道它們的涵義，定性及定量描述，還要知道引入這個概念的前因后果，來龍去脈，適用條件和范圍，以及相關(guān)知識之間的聯(lián)系和區(qū)別，更要能夠使用這個科學概念來解釋新的現(xiàn)象。學習環(huán)模式是卡普拉斯（Karplus）及其同事20世紀60年代在科學課程改革研究中發(fā)展起來的。它以皮亞杰的發(fā)生認識論為基礎(chǔ)，同時借鑒和運用了奧蘇貝爾等人的有意義學習理論，將教學過程劃分為概念探討、概念介紹和概念運用三個前后相連的階段，以提高學生的探究水平，促進學生的智力發(fā)展，是基礎(chǔ)科學概念教學的主要方式。以卡普拉斯的三種學習環(huán)為理論基礎(chǔ)，高中物理中的概念，按照其形成過程所用思維活動的層次，可以分為描述型概念、觀察—誘導型概念、假設(shè)—推理型概念三類。以《電場》教學為例說明這三類概念。描述性概念的形成主要用到綜合分析思維活動。例如元電荷可歸到描述型概念，它是電荷這個基本概念基礎(chǔ)上建立的較高級概念，屬于組合概念。電子的比荷也是描述型概念，它是以電子的質(zhì)量與電荷量為基礎(chǔ)建立的較高級概念。對于描述型概念，一般要能理解為什么要引入這個概念，理解如何引入這個概念，會應(yīng)用這個術(shù)語（概念）描述解決其它問題。觀察—誘導型概念的形成主要用到分析、綜合、抽象、概括等思維過程。例如電場、電場線屬于觀察—誘導型概念，觀察—誘導型概念一般比較抽象，需要通過生活經(jīng)驗和觀察與實驗兩種途徑進行具體化、形象化。以“電場”概念建立為例，要讓學生構(gòu)建有關(guān)“電場”這種看不見的物質(zhì)的本質(zhì)屬性，如電場的物質(zhì)性，電場的基本屬性（電場對放入其中的電荷有力的作用），必須提供一定量的感性材料（生活經(jīng)驗、觀察與實驗）讓學生進行思維加工，經(jīng)過誘導、抽象才能概括出電場概念，才可能形成科學的電場概念。用典型的感性材料（科學實驗、典型的正確的實際生活經(jīng)驗）構(gòu)建的抽象概念才是有血有肉的。探究學習方式強調(diào)動手動腦做科學的意義即在此。觀察一誘導型概念的建立一般應(yīng)用實驗探究。假設(shè)—推理型概念的形成主要用到分析、綜合、抽象、概括、歸納推理、演繹推理等思維過程。假設(shè)—推理型概念的特點是概念的建立不僅要以感性知識為基礎(chǔ)，而且它的建立要借助于理性推理，尤其是要借助于數(shù)學工具。培根講過，數(shù)學使人精確。高中物理區(qū)別于初中物理最主要的特點就是定量的理性探究。如電場強度屬于假設(shè)—推理型概念。電場強度是在電場力、電荷量基礎(chǔ)上建立的反映電場本身力的性質(zhì)的物理量。真正理解電場強度概念須提供實驗揭示這樣一個本質(zhì)特征，即放入電場中某一位置的試探電荷的電荷量越大，試探電荷所受的電場力越大，并且電場力F和電荷量q之比值是一個常數(shù)。此比值越大，則單位電荷在此處受力越大。如若能設(shè)計實驗讓學生重新體驗這個結(jié)論的發(fā)生過程，則定義該比值F/q為電場對置入其中的電荷的力的強弱的物理量，進而把它命名為電場強度E，就順理成章，水到渠成了。后續(xù)的課程中，通過理性探究，還能揭示點電荷激發(fā)的電場場強E=k，勻強電場激發(fā)的電場場強E=都只由場本身的因素決定，與檢驗電荷的有無及檢驗電荷受力大小無關(guān)。假設(shè)—推理型概念的建立一般應(yīng)用實驗探究和理性探究。描述性概念的教學，一般情況下，學生可以采用接受式學習，教師可以采用講授法。觀察一誘導型概念與假設(shè)—推理型概念的教學，可以采用探究式教學方法。觀察一誘導型概念與假設(shè)—推理型概念探究教學策略如流程圖所示。教師首先進行任務(wù)分析，分析學生的起點能力、生活經(jīng)驗；分析概念教學內(nèi)容的終點目標，確定起點能力和終點目標之間的各級使能目標；分析理解該概念所需要的典型實驗。其次要提供感性材料，感性材料一般有學生的生活經(jīng)驗、觀察與實驗兩類，其本質(zhì)是提供創(chuàng)造一個真實的情景讓學生自主探究。第三要指導學生探究。學生對感性材料進行實驗探究或理性探究，不能放任自流，探究中要有目的地滲透與訓練學生對科學探究流程模式的理解應(yīng)用，要培養(yǎng)學生的探究過程技能，要注意形成問題的方式、建立假說的策略、收集證據(jù)的途徑、使用證據(jù)的規(guī)則、提出解釋的方法、合作交流的技巧。探究過程中教師要創(chuàng)設(shè)具體例子、提供認知沖突，通過揭示錯誤的前概念，修正學生的概念；通過確認正確前概念（經(jīng)驗），豐富對概念內(nèi)涵的認識，達到學生轉(zhuǎn)變概念或形成提供感性材料任務(wù)分析提供感性材料任務(wù)分析指導探究提供認知沖突喚起生活經(jīng)驗觀察與實驗明確主題操作感性材料經(jīng)歷探究揭示錯誤前概念修正確認正確前概念豐富觀察與實驗回憶生活經(jīng)驗概念應(yīng)用發(fā)現(xiàn)問題提出問題猜想假設(shè)尋找證據(jù)理性推理討論解釋解決問題猜想假設(shè)尋找證據(jù)討論解釋解決問題概念應(yīng)用實驗探究理性探究構(gòu)建科學概念反思認知策略師生成功不成功形成概念轉(zhuǎn)變概念鞏固概念概念的目的。最后教師還要能提供概念應(yīng)用的典型實例，通過正例和反例的解決過程，運用變式變式就是使提供給學生的各種直觀材料和事例不斷變換呈現(xiàn)的形式，以使其中的本質(zhì)屬性保持恒在，而非本質(zhì)屬性則不常出現(xiàn)(變式就是使提供給學生的各種直觀材料和事例不斷變換呈現(xiàn)的形式，以使其中的本質(zhì)屬性保持恒在，而非本質(zhì)屬性則不常出現(xiàn)(成為可有可無的東西)。潘菽，教育心理學家探究教學中，學生處于主體地位，教師是學生學習的促進者。學生首先要有探究流程意識，要能明確主題，明確所要完成的探究任務(wù)。其次，要有一定的科學探究過程技能，能操作感性材料，能自主經(jīng)歷探究歷程或者在教師指導下進行探究，有意識地提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、猜想假設(shè)、尋找證據(jù)、理性推理、討論解釋、合作交流、解決問題等。探究教學既重過程，又重結(jié)果，不但反思認知策略、掌握方法而且形成正確概念。形成新概念的思維過程實際上是學生在舊的圖式基礎(chǔ)上，通過同化順應(yīng)過程形成新的圖式的過程。在概念應(yīng)用階段，學生所學習的新的圖式得到進一步鞏固和發(fā)展。如果所學習概念的新的圖式還不能解決應(yīng)用的問題，對該概念還需要進行實驗或理性探究，使概念得到進一步完善。無論采用哪種教學方式，都必需涉及概念的四個方面：概念的名稱、定義、本質(zhì)和非本質(zhì)特征、正例和反例。為了幫助學生有效地掌握概念，在教學中要注意以下幾點：（1）做好引入該概念的實驗；（2）以準確的語言明確揭示概念的本質(zhì)；（3）突出本質(zhì)特征，控制非本質(zhì)特征；（4）恰當使用正例和反例；（5）多用變式和比較；（6）在實踐中運用概念。適宜應(yīng)用概念（建立）發(fā)現(xiàn)探究（著重于為什么及如何引入這個概念）教學的概念舉例：加速度、慣性、用比值法定義的物理概念如密度、電場強度E、磁感應(yīng)強度B以及動量、電阻率等。2、物理規(guī)律探究教學策略物理規(guī)律的理性探究策略概念是在頭腦里所形成的反映對象的本質(zhì)屬性的思維形式，把所感知的事物的共同本質(zhì)特點抽象出來，加以概括，就成為概念。概念都具內(nèi)涵和外延，并且隨著主觀、客觀世界的發(fā)展而變化。物理規(guī)律就是物理概念間的必然、本質(zhì)、穩(wěn)定的關(guān)系。在物理物理規(guī)律探究中，教師確定課題，進行任務(wù)分析，分析學生、教材。要查明學生已有的相關(guān)概念，以及對概念的內(nèi)涵和外延的理解情況。概念的內(nèi)涵指這一概念所包含的性質(zhì)或一組性質(zhì)，概念的外延指這一概念所確指的對象的范圍，如“電場強度”這個概念的外延是指所有電場的場強，包括孤立點電荷的電場，勻強電場，點電荷系激發(fā)的電場等。要精心準備并提供發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究情境。為學生自行發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，或者引導學生提出問題作準備。在學生理性推理得到規(guī)律或者實驗歸納發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并且得到學生共同體的認可后，教師還應(yīng)提供更進一步的應(yīng)用，利用變式手段，促進學生對規(guī)律的深層理解。學生應(yīng)能自行利用概念圖卡片，可視化組織已有的概念，并通過小組交流，得到優(yōu)化。在課題的指引下，自行發(fā)現(xiàn)問題，或者在教師設(shè)置的情境中發(fā)現(xiàn)并提出有效的問題開展探究。探究課教學要重視探究流程模式在學生中潛移默化滲透，重視科學過程技能的顯性養(yǎng)成。通過填寫概念圖卡、問題卡、猜想卡、演繹推理卡、實驗設(shè)計卡、問題情境卡、建?？ǖ葞追N卡片進行探究技能訓練，用形式來包裝內(nèi)容，達到熟悉科學探究流程，精通各種技能的狀態(tài)。用到的探究技能是七種基本技能和五種統(tǒng)整技能共十二種技能。探究課堂是以反思、交流、討論為主的動態(tài)生成性課堂。提問教師法或者實驗室知識庫提問法的運用，可以避免和解決時間、儀器限制課堂探究教學的難題。第一步：確定主題（課題）。第二步：查明已有知識。進行已有的相關(guān)知識、觀念的課堂調(diào)查。操作工具是概念圖，提問，訪談。對該主題的已有知識進行交流、分類、歸納。明確提出可供探究的問題。第三步：根據(jù)問題，設(shè)置探究情境、建立物理模型、細分為具體問題。第四步：引導演繹推理或者實驗研究。第五步：學生對結(jié)論解釋、討論、交流。第六步：師生共同體形成科學理解。第七步：應(yīng)用。3、基于現(xiàn)代教育技術(shù)的探究教學策略信息技術(shù)與課程整合是實施教育信息現(xiàn)代化最為有效的一條途徑。①基于網(wǎng)絡(luò)物理資源的探究教學策略課程資源也稱教學資源，就是課程與教學信息的來源。課程資源按照存在的空間，可以劃分為校內(nèi)資源和校外資源。校內(nèi)資源，主要包括本校教師、學生、學校圖書館、數(shù)字圖書館、實驗室、專用教室、動植物標本、礦物標本、教學掛圖、模型、錄像片、投影片、幻燈片、電影片、錄音帶、VCD、電腦軟件、教科書、參考書、練習冊，以及其他各類教學設(shè)施和實踐基地等；校外資源，主要指公共圖書館、博物館、展覽館、科技館、家長、校外學科專家、上級教研部門、大學設(shè)施、研究機構(gòu)、有關(guān)政府部門、其他學校的設(shè)施、學術(shù)團體、野外、工廠、農(nóng)村、商場、企業(yè)、公司、科技活動中心、少年宮、社區(qū)組織、電視、廣播、報紙雜志等廣泛的社會資源及豐富的自然資源。課程資源按照是否是數(shù)字化方式存在，可以劃分為數(shù)字化資源和非數(shù)字化資源。數(shù)字化資源主要指存在于單機、校園網(wǎng)和因特網(wǎng)的數(shù)字化的資源。數(shù)字化的資源制作、傳輸、傳播、應(yīng)用主要依靠計算機信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。有些非數(shù)字化資源的傳統(tǒng)資源可以通過計算機信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字資源。基于網(wǎng)絡(luò)物理資源的課堂探究教學是一種以探究為取向的學習活動，學習者使用的多數(shù)信息來源于因特網(wǎng)上的物理學內(nèi)容以及相關(guān)的資源，學習者的學習目的是為了自主地了解物理學中的某一現(xiàn)象、概念、規(guī)律、或者完成某一任務(wù)、項目。由于是課堂探究教學，探究活動的課堂教學時間一般控制在2-5節(jié)課，大約是一個單元的授課時間，其余部分時間大多安排在課外。教學步驟：教師：確定主題、公布任務(wù)與資源、分組、行動中指導、評估、評比、發(fā)表。學生：明確主題、分工、行動、合作、匯報、交流、自我評價、組間評價、發(fā)表。②運用計算機軟件（如Matlab、Excel）的探究教學策略現(xiàn)代教育技術(shù)與物理學科整合的有效的切入點之一是信息技術(shù)融入物理實驗中。把計算機的優(yōu)勢注入傳統(tǒng)的物理實驗中，使物理實驗顯現(xiàn)時代特點。（1）中學物理實驗的兩種分類在中學物理實驗，根據(jù)實驗條件和可視程度，可以將實驗分為三類。第一類，實驗條件具備，實驗現(xiàn)象清晰，可視程度高。對于這類實驗，要堅持做好實驗，不能用“虛擬實驗”代替真實實驗?！皬椈烧褡拥膭恿W分析”、“牛頓第二定律的應(yīng)用”和“電磁感應(yīng)”等是這類例子。但可以在做好實驗的前提下，使用計算機輔助分析?，F(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢可以在科學模擬的基礎(chǔ)上疊加分析性信息，使得學習者直觀地更深刻地理解客觀物理規(guī)律。第二類，實驗設(shè)備具備，實驗現(xiàn)象也清晰，但可視程度低。這類實驗可以用實物投影攝象放大，增加可視度。為了分析實驗現(xiàn)象形成的原因，需要用科學動態(tài)模擬?！安ǖ男纬伞?、“波的疊加”、“波的干涉”和“帶電粒子在電場和磁場中的運動”等課題是這類例子。

第三類，實驗設(shè)備不具備，中學沒有條件做出實驗，這類實驗可用高等學校和科研單位的視頻資源或用計算機科學模擬實驗來支持教與學?！皻怏w分子的運動”、“α粒子的散射”等是這類例子。中學物理實驗按實驗所需能力要求的大小分為以下五類：1．基本儀器使用類2．基本物理量測量類3．物理規(guī)律驗證類4．物理現(xiàn)象研究類5．設(shè)計性實驗類（或科學探究類）。對于基本物理量測量類實驗，如對長度、時間、質(zhì)量、力、溫度、電流、電壓、加速度、電阻和電阻率、電動勢和內(nèi)電阻、折射率等物理量的測量，要求能夠明確被測物理量的物理意義，理解物理量的測量原理，掌握正確的實驗方法（正確進行數(shù)據(jù)測量以及能分析和排除實驗中出現(xiàn)的常見故障等，妥善處理實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)果。測量性實驗可以用曲線擬合的方法求出待測量的物理量。對于物理規(guī)律驗證類實驗，通過對物理規(guī)律進行實驗驗證，獲得直接的對物理規(guī)律的認識，加深對物理規(guī)律的理解。如驗證共點力合成的平行四邊形定則、有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件、驗證牛頓第二定律、驗證機械能