周偉波 陳繼紅

摘 要：科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要維度.通過(guò)厘清科學(xué)探究的內(nèi)涵發(fā)展，剖析科學(xué)探究的教學(xué)現(xiàn)狀，依托體驗(yàn)式教學(xué)的組成架構(gòu)，以單元為統(tǒng)領(lǐng)、任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)“感知體驗(yàn)、論證體驗(yàn)、構(gòu)建體驗(yàn)、驗(yàn)證體驗(yàn)”四個(gè)環(huán)節(jié)，采用“創(chuàng)設(shè)情境、提出猜想、置于實(shí)踐”三種方式，以期構(gòu)建體驗(yàn)式教學(xué)架構(gòu)下科學(xué)探究的執(zhí)行策略.

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究;體驗(yàn)式教學(xué);策略構(gòu)建

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B???? 文章編號(hào)：1008-4134（2021）19-0007-05

基金項(xiàng)目：中國(guó)教育學(xué)會(huì)2019年度教育科研重點(diǎn)規(guī)劃課題“高中物理體驗(yàn)式教學(xué)的模式研究”（項(xiàng)目編號(hào)：201944000604A）.

作者簡(jiǎn)介：周偉波（1976-），男，廣東廣州人，碩士，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué);

陳繼紅（1980-），男，江西撫州人，碩士，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué).

科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要維度，是物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的載體與手段[1].但目前，鑒于廣大教師對(duì)科學(xué)探究?jī)?nèi)涵的認(rèn)知不足，造成各種不良教學(xué)現(xiàn)象的普遍存在，從而導(dǎo)致科學(xué)探究的培育工作處于低效狀態(tài).因此，厘清科學(xué)探究的內(nèi)涵發(fā)展、剖析科學(xué)探究的教學(xué)現(xiàn)狀、建構(gòu)科學(xué)探究的執(zhí)行策略，已成為當(dāng)前科學(xué)探究培育工作亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題.

1 科學(xué)探究的內(nèi)涵發(fā)展

科學(xué)探究作為一個(gè)舶來(lái)詞，從美國(guó)杜威先生的率先提出到成為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的一個(gè)維度，其內(nèi)涵發(fā)展大致經(jīng)歷了程序、過(guò)程、實(shí)踐和素養(yǎng)四個(gè)階段.

1.1 程序階段

1909年，約翰·杜威（John Dewey）提出在美國(guó)K-12科學(xué)教育課程中實(shí)施科學(xué)探究教學(xué)，并在1910年出版的《我們?nèi)绾嗡季S》一書(shū)中闡述了科學(xué)探究的五個(gè)步驟，即覺(jué)察問(wèn)題、分類(lèi)問(wèn)題、形成假設(shè)、檢驗(yàn)假設(shè)、修訂假設(shè)[1].1918年美國(guó)教育協(xié)會(huì)頒布了以杜威的科學(xué)探究理論為指導(dǎo)的《中等教育基本原則》，這標(biāo)志著科學(xué)探究教學(xué)在美國(guó)科學(xué)教育中的正式啟動(dòng).但在學(xué)校執(zhí)行層面，杜威的探究五步驟被理解并普及為教師預(yù)先設(shè)定、學(xué)生按部就班的僵化程序，這與杜威希望的通過(guò)步驟引領(lǐng)過(guò)程、方法促進(jìn)反思的本意有所違背.以至于1933年《我們?nèi)绾嗡季S》再版時(shí)，杜威把五個(gè)步驟改為五個(gè)階段，并強(qiáng)調(diào)五個(gè)階段并無(wú)固定順序[2]，但這并沒(méi)有扭轉(zhuǎn)科學(xué)探究被過(guò)度程序化的局面.直到20世紀(jì)60年代，受施瓦布、加涅、布魯納等人的影響，科學(xué)探究教學(xué)開(kāi)始重視過(guò)程，強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.

1.2 過(guò)程階段

1996年，美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)頒布了《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)1996年《標(biāo)準(zhǔn)》），強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究是科學(xué)教育的核心，要給學(xué)生提供科學(xué)探究的過(guò)程和方法以培養(yǎng)科學(xué)探究能力[3];同時(shí)也指出科學(xué)探究包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，即“科學(xué)探究必備的能力”（如獲取、分析數(shù)據(jù)的能力）和“對(duì)科學(xué)探究的理解”（如證據(jù)、建模等的理解）.因此認(rèn)為科學(xué)探究是一個(gè)“動(dòng)手行動(dòng)”和“動(dòng)腦思考”的過(guò)程.為了進(jìn)一步使“動(dòng)手”和“動(dòng)腦”過(guò)程更加明確，2000年，美國(guó)發(fā)布的《探究與國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)2000年《標(biāo)準(zhǔn)》）指出科學(xué)探究過(guò)程應(yīng)具備以下五種特征：（1）學(xué)生能在探究問(wèn)題的引領(lǐng)下展開(kāi)積極的科學(xué)探究;（2）學(xué)生在探究過(guò)程能采集數(shù)據(jù)并作為證據(jù);（3）學(xué)生能利用證據(jù)對(duì)科學(xué)問(wèn)題作出解釋;（4）教師能對(duì)學(xué)生作出的解釋進(jìn)行評(píng)價(jià);（5）學(xué)生對(duì)自己的解釋展開(kāi)交流和辯論.

1.3 實(shí)踐階段

2011年，美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)發(fā)布《K-12年級(jí)科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)2011年《框架》），最引人注目的是：它的首位關(guān)鍵詞由“科學(xué)探究”改為“科學(xué)實(shí)踐”.“科學(xué)探究”是1996年《標(biāo)準(zhǔn)》的核心理念，而2011年《框架》之所以把它改為“科學(xué)實(shí)踐”，原因不是取代科學(xué)探究，反而是為科學(xué)探究正名，更為準(zhǔn)確地闡述科學(xué)探究的本質(zhì)，即科學(xué)探究是一種認(rèn)知、社會(huì)、行為等多維度的實(shí)踐活動(dòng)[4].《框架》中的科學(xué)實(shí)踐包含了三個(gè)方面的內(nèi)涵：（1）物質(zhì)性行為的“動(dòng)手”;（2）科學(xué)性認(rèn)知的“動(dòng)腦”;（3）社會(huì)性交流的“動(dòng)嘴（筆）”.可以看出，科學(xué)實(shí)踐是1996年《標(biāo)準(zhǔn)》“動(dòng)手動(dòng)腦”和2000年《標(biāo)準(zhǔn)》“交流辯論”等特征的綜合提煉，是一種動(dòng)手、動(dòng)腦和動(dòng)嘴（筆）相互融合的實(shí)踐活動(dòng).

1.4 素養(yǎng)階段

核心素養(yǎng)一詞最早來(lái)源于世界經(jīng)合組織1997-2005年開(kāi)展的“素養(yǎng)的界定與遴選”的研究項(xiàng)目，核心素養(yǎng)是指那些最關(guān)鍵、最必要且居于核心地位的素養(yǎng)[5].核心素養(yǎng)提出以后，包括經(jīng)合組織、聯(lián)合國(guó)教科文組織、歐盟、美、英、法等均展開(kāi)了深入的研究，科學(xué)探究作為核心素養(yǎng)的其中一個(gè)指標(biāo)自然包含其中.而在我國(guó)，科學(xué)探究作為一種核心素養(yǎng)來(lái)研究主要體現(xiàn)在一個(gè)“成果”和一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”上.一個(gè)“成果”是指2016年教育部發(fā)布的《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果》中指出中國(guó)學(xué)生核心素養(yǎng)包含了三個(gè)方面、六大素養(yǎng)、18種基本要點(diǎn).科學(xué)探究隸屬于“文化基礎(chǔ)”方面和“科學(xué)精神”素養(yǎng)下面的“勇于探究”基本要點(diǎn);一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”是指2017年發(fā)布的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)》，科學(xué)探究以核心素養(yǎng)的形式出現(xiàn)在物理、化學(xué)和生物三個(gè)學(xué)科當(dāng)中.對(duì)于物理學(xué)科來(lái)說(shuō)，科學(xué)探究素養(yǎng)包含了問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流、反思等要素[6].問(wèn)題是基于觀察提出疑問(wèn);證據(jù)為實(shí)驗(yàn)中獲取的數(shù)據(jù)信息;解釋是依賴(lài)證據(jù)闡明理由;交流是社會(huì)意義的討論與構(gòu)建;反思則為實(shí)踐中的應(yīng)用和評(píng)估.可見(jiàn)，“成果”和“標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)科學(xué)探究的內(nèi)涵解讀，不單傳承了“動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)嘴（筆）”的實(shí)踐理念，還深化為素養(yǎng)指向的必備品格和關(guān)鍵能力.

2 科學(xué)探究的教學(xué)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)的科學(xué)探究已由程序階段上升為素養(yǎng)層面.但在物理學(xué)科的一線教學(xué)中，科學(xué)探究依然存在著替代化、形式化、零散化等三種教學(xué)現(xiàn)狀.

2.1 替代化

科學(xué)探究的“替代化”主要表現(xiàn)為三方面：第一，學(xué)生的探究過(guò)程被教師的“經(jīng)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)的”一句話替代;第二，學(xué)生的探究過(guò)程被電腦動(dòng)畫(huà)和操作視頻輕松替代;第三，學(xué)生的探究過(guò)程被單一的習(xí)題訓(xùn)練替代.究其原因，主要有三點(diǎn)：首先是教師對(duì)新課標(biāo)的認(rèn)知不足，物理新課標(biāo)指出，“科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，應(yīng)滲透于物理教學(xué)的整個(gè)過(guò)程”，而“一句話拋出結(jié)論”的做法是與新課標(biāo)背道而馳的;其次是教師的省事心態(tài)作崇，一次成功的科學(xué)探究，需要教師在前期準(zhǔn)備、過(guò)程開(kāi)展和課后評(píng)價(jià)等方面耗費(fèi)大量的精力，況且有時(shí)還達(dá)不到預(yù)期的效果.與此對(duì)比，網(wǎng)上下載動(dòng)畫(huà)和視頻則尤顯輕松和“高效”，但這種輕松和“高效”背后，是以犧牲學(xué)生在真實(shí)情景中的具身能力和創(chuàng)新能力為代價(jià)的;最后是教師對(duì)新高考精神領(lǐng)悟的偏差，《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》指出，情境是新高考考查的載體，情境分為學(xué)習(xí)探究情境和生活實(shí)踐情境.習(xí)題訓(xùn)練偏向?qū)W習(xí)探究情境，而科學(xué)探究則指向生活實(shí)踐情境，如果專(zhuān)注于習(xí)題訓(xùn)練而忽略真實(shí)場(chǎng)景的科學(xué)探究將造成備戰(zhàn)高考的顧此失彼.

2.2 形式化

“形式化”是形式主義的體現(xiàn)，是一種只關(guān)注事物表象而不深入事物本質(zhì)的工作方式，它違背了內(nèi)容和形式相統(tǒng)一的科學(xué)原理.目前科學(xué)探究的形式化主要體現(xiàn)在部分公開(kāi)課上，首先是小題大做，個(gè)別教師并沒(méi)有按照新課標(biāo)的要求安排教學(xué)，而是為了突出所謂亮點(diǎn)，隨意拔高課標(biāo)要求，從“了解”層面放大到“探究”層面，不顧學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，配以繁雜的探究程序以博取評(píng)委和聽(tīng)課老師的眼球;其次是提前演練，為了達(dá)成公開(kāi)課的流暢度，個(gè)別教師讓學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的方案設(shè)計(jì)、步驟細(xì)節(jié)、數(shù)據(jù)處理以及結(jié)論總結(jié)等環(huán)節(jié)進(jìn)行提前操練，而到真正上課的時(shí)候，學(xué)生們則變身為“優(yōu)秀”演員.形式化的背后，折射出教師對(duì)科學(xué)探究的愛(ài)與恨.愛(ài)，來(lái)源于公開(kāi)課因擁有探究環(huán)節(jié)而倍顯物理味的外在彰顯，以及探究亮點(diǎn)日后在同行中形成的品牌效應(yīng);恨，則表現(xiàn)為優(yōu)秀的科學(xué)探究的設(shè)計(jì)和實(shí)施將消耗教師們大量的人力物力而身心疲憊.在愛(ài)與恨之間，著力表面繁榮而逃避內(nèi)在本質(zhì)的形式化做法當(dāng)然有存在的市場(chǎng).

2.3 零散化

當(dāng)然，大部分教師特別是青年教師還是認(rèn)真領(lǐng)會(huì)新課標(biāo)的精神，踏實(shí)開(kāi)展科學(xué)探究的培育工作，并形成自己獨(dú)特的方法和策略.然而，礙于各種原因，這些方法和策略略顯現(xiàn)“零散化”，主要表現(xiàn)為以下兩方面：第一，內(nèi)容的零散化，當(dāng)前的科學(xué)探究主要以零散的公開(kāi)課課例為主，尚未形成大單元或者大概念統(tǒng)攝下的整體規(guī)劃，致使科學(xué)探究活動(dòng)缺乏系統(tǒng)性和縱橫性; 第二，要素的零散化，科學(xué)探究包含問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流、反思等要素，當(dāng)前的科學(xué)探究主要以師生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為主，缺乏對(duì)各種要素的深入研究，從而導(dǎo)致各種要素指向不明、關(guān)聯(lián)不強(qiáng)的零散化現(xiàn)象出現(xiàn).無(wú)論是內(nèi)容的零散化還是要素的零散化，都與教師基于教材、教學(xué)的系統(tǒng)觀與全局觀有著密切的關(guān)聯(lián).

因此，科學(xué)探究的替代化、形式化和零散化的教學(xué)現(xiàn)狀必須改變，這就需要我們?cè)诶迩蹇茖W(xué)探究?jī)?nèi)涵的基礎(chǔ)上，尋找一種合適的教學(xué)架構(gòu)并依托該架構(gòu)展開(kāi)有效的策略構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)教師對(duì)科學(xué)探究教學(xué)的中心化、實(shí)質(zhì)化和系統(tǒng)化.考慮到一線教師的操作問(wèn)題，構(gòu)建的策略應(yīng)具有必要的環(huán)節(jié)和詳細(xì)的步驟;但又不能表面固化，否則重回當(dāng)年美國(guó)的“程序時(shí)代”，所以我們應(yīng)靈活運(yùn)用并以核心素養(yǎng)為指向，特別是指向科學(xué)探究素養(yǎng)的問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流、反思五種要素.縱觀當(dāng)前多種教學(xué)模式，我們發(fā)現(xiàn)，體驗(yàn)式教學(xué)以學(xué)生的親身經(jīng)歷和主體探究為特征，指向觀念、能力與價(jià)值觀，與科學(xué)探究的五種要素有著密切關(guān)聯(lián).因此，體驗(yàn)式教學(xué)在科學(xué)探究策略構(gòu)建方面為我們提供了重要的參考范式.

3 體驗(yàn)式教學(xué)的含義與架構(gòu)

3.1 體驗(yàn)式教學(xué)的含義

2019年6月，國(guó)務(wù)院辦公廳在《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出：“積極探索基于情境、問(wèn)題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等課堂教學(xué)”.其中，互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式教學(xué)的研究起步較早，國(guó)內(nèi)外已取得較為豐碩的成果.而體驗(yàn)式教學(xué)則首次出現(xiàn)在國(guó)家級(jí)文件中，相關(guān)研究均處于起步階段，具有較大的研究空間.筆者結(jié)合多方面文獻(xiàn)，對(duì)體驗(yàn)式教學(xué)的含義作出界定：體驗(yàn)式教學(xué)是教師依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，深入分析學(xué)生已有認(rèn)知，創(chuàng)造接近實(shí)際生活的教學(xué)情境，讓學(xué)生親歷知識(shí)的再創(chuàng)造過(guò)程，從中獲得感知體驗(yàn)、論證體驗(yàn)、構(gòu)建體驗(yàn)和驗(yàn)證體驗(yàn)，進(jìn)而構(gòu)建觀念、發(fā)展能力、形成價(jià)值觀的一種教學(xué)觀和教學(xué)策略[7].

3.2 體驗(yàn)式教學(xué)的組成架構(gòu)

體驗(yàn)式教學(xué)，著力于親身體驗(yàn)和主體探究，指向觀念、能力與價(jià)值觀，包含了“感知體驗(yàn)、論證體驗(yàn)、構(gòu)建體驗(yàn)和驗(yàn)證體驗(yàn)”四個(gè)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)稱(chēng)體驗(yàn)式教學(xué)的四環(huán)架構(gòu)，如圖1所示.科學(xué)探究，關(guān)注學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦和動(dòng)嘴能力，包含問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流、反思五種要素，簡(jiǎn)稱(chēng)科學(xué)探究的五種要素.那么，體驗(yàn)式教學(xué)的四環(huán)架構(gòu)和科學(xué)探究的五種要素有什么關(guān)聯(lián)呢？

3.2.1 感知體驗(yàn)

感知是外界信息經(jīng)身體感官編碼后傳給大腦并由大腦進(jìn)行信息加工的一系列過(guò)程.該過(guò)程表現(xiàn)為外部信息與個(gè)體已有經(jīng)驗(yàn)的沖突，該沖突可能引起主體對(duì)自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)的懷疑，進(jìn)而萌發(fā)問(wèn)題意識(shí)并提出相應(yīng)的探究問(wèn)題，這就是科學(xué)探究的“問(wèn)題”要素.

3.2.2 論證體驗(yàn)和構(gòu)建體驗(yàn)

論證為邏輯學(xué)的概念，是指運(yùn)用一個(gè)或者多個(gè)真命題確立另一個(gè)命題真實(shí)性的過(guò)程，通常包含證據(jù)、理由、觀點(diǎn)三個(gè)基本要素.構(gòu)建是多維度、深層次的建立，是個(gè)人和社會(huì)意義層面上對(duì)各種觀點(diǎn)的交流和提煉，旨在促進(jìn)物理觀念的形成.所以，論證體驗(yàn)和構(gòu)建體驗(yàn)是科學(xué)探究“證據(jù)、解釋、交流”要素的有效融合.

3.2.3 驗(yàn)證體驗(yàn)

驗(yàn)證是對(duì)已構(gòu)建觀念的檢驗(yàn)和證實(shí)，是學(xué)生基于新情境解決新問(wèn)題的活動(dòng)過(guò)程.驗(yàn)證體驗(yàn)中，學(xué)生以問(wèn)題解決為中心對(duì)已構(gòu)觀念展開(kāi)深入的分析和評(píng)估，從而彰顯科學(xué)探究的“反思”要素.“反思”過(guò)程中可能出現(xiàn)兩種結(jié)果：一種是問(wèn)題得到解決，觀念得以鞏固，體驗(yàn)式教學(xué)到此結(jié)束;另一種是問(wèn)題得不到解決，觀念需要修正，這將要開(kāi)啟新一輪的體驗(yàn)式教學(xué).因此，體驗(yàn)式教學(xué)不是簡(jiǎn)單的閉合回路，而是螺旋上升的進(jìn)階歷程.

綜上所述，體驗(yàn)式教學(xué)的“四環(huán)架構(gòu)”與科學(xué)探究的“五種要素”有著密切的關(guān)聯(lián)：感知體驗(yàn)萌發(fā)科學(xué)探究的“問(wèn)題”要素;論證體驗(yàn)和構(gòu)建體驗(yàn)融合科學(xué)探究的“證據(jù)、解釋、交流”要素;驗(yàn)證體驗(yàn)則彰顯科學(xué)探究的“反思”要素以實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)式教學(xué)的螺旋進(jìn)階，具體關(guān)聯(lián)見(jiàn)表1.

4 體驗(yàn)式教學(xué)架構(gòu)下科學(xué)探究的策略構(gòu)建

經(jīng)由上面的論述，我們已經(jīng)明晰了體驗(yàn)式教學(xué)的四環(huán)架構(gòu)與科學(xué)探究的五種要素的內(nèi)部關(guān)聯(lián).那么，該如何利用體驗(yàn)式教學(xué)的四環(huán)架構(gòu)促進(jìn)科學(xué)探究五種要素的實(shí)施呢？下面，筆者將以單元為統(tǒng)領(lǐng)、任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，采用創(chuàng)設(shè)情境、提出猜想、置于實(shí)踐三種方式展開(kāi)策略的構(gòu)建.

4.1 單元統(tǒng)領(lǐng)——以主題任務(wù)驅(qū)動(dòng)科學(xué)探究

單元統(tǒng)領(lǐng)是指在大單元的統(tǒng)攝下，利用整合、重組等形式把教學(xué)內(nèi)容分解為若干個(gè)目標(biāo)明確的主題任務(wù)，并以主題任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，積極開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂實(shí)施.需要強(qiáng)調(diào)的是，這里的主題任務(wù)包含了一級(jí)主題任務(wù)和二級(jí)主題任務(wù).如曲線運(yùn)動(dòng)這一單元教學(xué)，在大單元“曲線運(yùn)動(dòng)”的統(tǒng)攝下，分解為“拋體運(yùn)動(dòng)”“圓周運(yùn)動(dòng)”兩個(gè)一級(jí)主題任務(wù)，而“拋體運(yùn)動(dòng)”又包含“平拋運(yùn)動(dòng)”“斜拋運(yùn)動(dòng)”兩個(gè)二級(jí)主題任務(wù);“圓周運(yùn)動(dòng)”則包含“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”“非勻速圓周運(yùn)動(dòng)”兩個(gè)二級(jí)主題任務(wù).從二級(jí)主題到一級(jí)主題再到大單元概念，科學(xué)探究教學(xué)實(shí)現(xiàn)從零散化到系統(tǒng)化的有效轉(zhuǎn)變.

4.2 創(chuàng)設(shè)情境——借感知體驗(yàn)萌發(fā)“問(wèn)題”要素

情境是教師在教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)的物理環(huán)境及情感氛圍.情境可分為學(xué)習(xí)探究情境和生活實(shí)踐情境.前者為學(xué)習(xí)探索或科學(xué)探究所涉及的內(nèi)容和對(duì)象，通常以文字與符號(hào)的形式呈現(xiàn)，如帶電粒子在磁場(chǎng)中臨界問(wèn)題的探究;后者與日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐緊密關(guān)聯(lián)，通常表現(xiàn)為解決問(wèn)題的活動(dòng)場(chǎng)域，如輕重不同的物體下落快慢不同的原因探究.不管是學(xué)習(xí)探究情境還是生活實(shí)踐情境，在創(chuàng)設(shè)過(guò)程中我們必須遵循三項(xiàng)原則：第一，適切性，即情境的創(chuàng)設(shè)要適應(yīng)、切合課標(biāo)及學(xué)生認(rèn)知;第二，多維性，即情境應(yīng)從多種維度觸動(dòng)學(xué)生的感知器官;第三，啟發(fā)性，即情境應(yīng)啟迪學(xué)生向著問(wèn)題的本質(zhì)思索和探求.情境創(chuàng)設(shè)以后，我們還需把學(xué)生置于其中并讓其充分享受來(lái)自視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多維度的感官?zèng)_擊以及大腦對(duì)外部信息的加工體驗(yàn)，進(jìn)而在主體和客體之間形成一種看似邏輯對(duì)應(yīng)又相互交融的模糊關(guān)系，這就是學(xué)生獲取感知的過(guò)程.情境中獲取的感知將直接切入學(xué)生已有的認(rèn)知體系，若認(rèn)知體系不能解釋外部感知，或者只能解釋一部分而不能解釋另外一部分時(shí)，學(xué)生就會(huì)萌發(fā)一種“一探到底”的好奇心，繼而提出具有針對(duì)性的探究問(wèn)題.因此，我們可以利用“創(chuàng)設(shè)情境”“獲取感知”“聚焦問(wèn)題”三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)感知體驗(yàn)中科學(xué)探究“問(wèn)題”要素的有效萌發(fā).

以二級(jí)主題任務(wù)“探究平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，根據(jù) “通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、會(huì)用合成與分解方法分析平拋運(yùn)動(dòng)”的課標(biāo)要求，創(chuàng)設(shè)“圓環(huán)套物”的生活實(shí)踐情境，讓學(xué)生親歷視覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)覺(jué)等多維度的感知體驗(yàn)，在“平拋是一種曲線運(yùn)動(dòng)”的已有認(rèn)知上，萌發(fā)“如何才能套中物體”的好奇心，提出 “平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是什么”的探究問(wèn)題，從而開(kāi)啟以“探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”為驅(qū)動(dòng)任務(wù)的科學(xué)探究之旅.

4.3 提出猜想——用論證體驗(yàn)和構(gòu)建體驗(yàn)融合“證據(jù)、解釋、交流”要素

猜想是學(xué)生根據(jù)探究問(wèn)題而提出的初步假設(shè)，它標(biāo)志著論證體驗(yàn)的開(kāi)啟.對(duì)于學(xué)生提出的各種猜想，首先要從理論層面剖析其合理性，其次要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究其正確性.當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展包含了方案設(shè)計(jì)、步驟操作、現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)獲取等相關(guān)環(huán)節(jié).實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尤其值得我們關(guān)注，特別是現(xiàn)象的細(xì)微處和數(shù)據(jù)的有效性，因?yàn)樗鼈兪强茖W(xué)探究的“證據(jù)”要素.“證據(jù)”獲取后，應(yīng)當(dāng)以論證的形式融合科學(xué)探究的“解釋、交流”要素.論證包含了個(gè)人層面和社會(huì)層面，前者是個(gè)體依據(jù)證據(jù)，經(jīng)由推理建立自我主張，這就是科學(xué)探究的“解釋”過(guò)程;后者是不同個(gè)體針對(duì)各自主張進(jìn)行爭(zhēng)論以達(dá)成共識(shí)，這就是科學(xué)探究的“交流”過(guò)程.因此，我們可以利用“提出猜想”“實(shí)驗(yàn)探究”“論證觀點(diǎn)”三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究“證據(jù)、解釋、交流”要素的有效融合.

構(gòu)建體驗(yàn)，作為物理觀念的形成環(huán)節(jié)，包含了概念規(guī)律—核心概念—物理觀念的進(jìn)階路徑.概念規(guī)律為論證體驗(yàn)所形成的觀點(diǎn)的進(jìn)一步凝聚，表征為更科學(xué)更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈淖趾凸?核心概念是對(duì)多個(gè)概念規(guī)律實(shí)施提煉，上位到具有核心地位的總括概念，正如Joseph Krajcik指出：核心概念是由若干重要概念構(gòu)成，這些內(nèi)容能夠展現(xiàn)當(dāng)代的學(xué)科圖景[8].物理觀念則為核心概念的升華，以求得到一種超越物理知識(shí)間一般性聯(lián)系的內(nèi)在因果的關(guān)聯(lián)命題，并可使用于對(duì)大量事物的判斷[9].物理觀念的構(gòu)建過(guò)程，需要教師和學(xué)生縱橫各種概念規(guī)律以及核心概念，并通過(guò)再一次的“解釋、交流”以形成一種用科學(xué)哲學(xué)視角審視物理體系并深刻揭示事物本質(zhì)、清晰呈現(xiàn)物理世界與真實(shí)世界內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)領(lǐng)方式.因此，我們可以利用“形成規(guī)律”“提煉核心”“升華觀念”三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究“解釋、交流”要素的二次融合.

下面以二級(jí)主題任務(wù)“探究平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，在感知體驗(yàn)中，我們聚焦了“平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是什么”的探究問(wèn)題，在此驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生提出“平拋運(yùn)動(dòng)的水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)、豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)”的初步猜想，接著形成各種探究方案，經(jīng)學(xué)生討論后決定采用平拋運(yùn)動(dòng)儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并利用坐標(biāo)紙記錄數(shù)據(jù)、軌跡等獲取相關(guān)證據(jù).隨后在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生依托證據(jù)實(shí)施個(gè)人與社會(huì)雙層面的解釋與交流，最終形成“水平方向勻速、豎直方向自由落體”的平拋運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn).基于形成的觀點(diǎn)，構(gòu)建“平拋運(yùn)動(dòng)”模型，確立“平拋運(yùn)動(dòng)是一種具有水平初速度且加速度為g的曲線運(yùn)動(dòng)”的概念規(guī)律;后續(xù)結(jié)合“圓周運(yùn)動(dòng)”形成的概念規(guī)律，提煉出“曲線運(yùn)動(dòng)”這一核心概念;最后關(guān)聯(lián)“直線運(yùn)動(dòng)”“分子運(yùn)動(dòng)”等系列核心概念，則可升華為“運(yùn)動(dòng)”這一物理觀念.

4.4 置于實(shí)踐——憑驗(yàn)證體驗(yàn)彰顯“反思”要素

實(shí)踐是人類(lèi)能動(dòng)地改造世界的物質(zhì)活動(dòng)，是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn).在驗(yàn)證體驗(yàn)中，我們必須把已構(gòu)觀念置于生活實(shí)踐以“反思”其正確性.為此，我們可通過(guò)“再創(chuàng)情境”“觀念應(yīng)用”“觀念遷移”三個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究“反思”要素的有效彰顯.

再創(chuàng)情境，這里指生活實(shí)踐情境的二次創(chuàng)設(shè).首次創(chuàng)設(shè)出現(xiàn)于感知體驗(yàn)中，主要用于規(guī)律的探究和觀念的構(gòu)建;二次創(chuàng)設(shè)則為“反思”要素的實(shí)施載體，旨在促進(jìn)物理觀念的應(yīng)用與遷移.如“運(yùn)動(dòng)”物理觀念構(gòu)建后，可創(chuàng)設(shè)以下情境：下雨天小明勻速轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘，雨水沿著傘的邊緣切線方向飛出.然后提出問(wèn)題：如何測(cè)量并求得雨傘做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度？

觀念應(yīng)用，即大腦調(diào)動(dòng)已有觀念解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，它是“反思”要素逐步深入.該過(guò)程一般會(huì)出現(xiàn)兩種結(jié)果：一種是已構(gòu)觀念在新情境中得到順利應(yīng)用，表現(xiàn)為問(wèn)題的解決和能力的發(fā)展;另一種是已構(gòu)觀念不能順利應(yīng)用，表現(xiàn)為問(wèn)題得不到解決或者解決方法單一.如雨傘角速度的求解，我們可以測(cè)出雨傘邊緣離地高度h、雨滴切線飛出后的水平距離x以及傘面半徑R，然后利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律（h=12gt2、x=v0t）以及勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律（v0=ωR）即可求得雨傘轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度;或直接測(cè)得雨傘旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間T，再用公式ω=2πT即可求得.但在實(shí)踐應(yīng)用中，卻有部分同學(xué)無(wú)法把“運(yùn)動(dòng)”觀念與平拋模型和圓周模型相關(guān)聯(lián)或只關(guān)聯(lián)其中一部分或只提出一種解決方案.這些都需要學(xué)生對(duì)已構(gòu)觀念做出“反思”，甚至需要有針對(duì)性地開(kāi)啟下一輪的體驗(yàn)式教學(xué)循環(huán).

觀念遷移，指一種學(xué)習(xí)中形成的觀念對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響.該影響一般有三種表現(xiàn)：一是已有經(jīng)驗(yàn)直接應(yīng)用而無(wú)需改變?cè)姓J(rèn)知結(jié)構(gòu)（同性化遷移）;二是調(diào)整原有經(jīng)驗(yàn)以形成一種包容新舊觀念的高級(jí)認(rèn)知結(jié)構(gòu)（順應(yīng)性遷移）;三是對(duì)新舊經(jīng)驗(yàn)?zāi)承┏煞诌M(jìn)行重組以構(gòu)建一種全新的關(guān)聯(lián)（重組性遷移）.所以，觀念遷移是科學(xué)探究“反思”要素的擴(kuò)展內(nèi)化.如同學(xué)們經(jīng)歷了“運(yùn)動(dòng)”觀念在“雨傘問(wèn)題”的應(yīng)用后，可遷移到“傳送帶模型”“平拋模型”“圓周模型”等的組合情況，讓同學(xué)們?cè)凇斑\(yùn)動(dòng)”觀念的統(tǒng)攝下對(duì)上述三種模型展開(kāi)成分重組以構(gòu)建不同情境解決不同問(wèn)題，這是“反思”要素在重組性遷移層面的深入體現(xiàn).

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，筆者以單元為統(tǒng)領(lǐng)，任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)“感知體驗(yàn)、論證體驗(yàn)、構(gòu)建體驗(yàn)、驗(yàn)證體驗(yàn)”四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，采用“創(chuàng)設(shè)情境、獲取感知、聚焦問(wèn)題、提出猜想、實(shí)驗(yàn)探究、論證觀點(diǎn)、形成規(guī)律、提煉核心、升華觀念、再創(chuàng)情境、觀念應(yīng)用、觀念遷移”等步驟，全面融入科學(xué)探究的“問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流、反思”五種要素，最終形成“一統(tǒng)領(lǐng)一驅(qū)動(dòng)、四環(huán)節(jié)十二步驟”的科學(xué)探究培養(yǎng)策略框架（如圖2）.

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（收稿日期：2021-07-12）