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【摘要】新课程改革十分强调科学探究。科学探究是物理教学的重要组成部分。科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学习的内容。科学探究也是一种精神，在一定程度上可以说是人们对未知事物的探究精神是与生俱来的，物理教育学应该保护并发扬青少年的这种精神。在探究性理论的指导下，物理教师必须改变教学方式，在物理教学过程中渗透探究性的理念，创设情景与条件，充分发挥学生的主体性。同时，通过激发兴趣，唤起好奇心，培养学生探究的意识、创新意识与实践能力，培养学生的科学素养与人文素养。
【中图分类号】G710
1、对科学探究的认识
1.1 科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学习的内容
从学生的角度来看，科学探究是一种学习方式，学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学研究方法，领悟科学的思想和精神。
科学探究也是学生完成物理课程所必须达到的学习目标。《新课标》对科学研究提出了明确有要求。
科学的探究方法是一种程序性知识，学生对探究方法的掌握以及对各探究要素意义的认识，都有一个系统学习和不断加深理解的过程，它属于物理课程中的重要教学内容。
1.2 科学探究是一种精神
科学探究在一定程度上可以说是人们对未知事物的探究精神是与生俱来的，物理教育学应该保护并发扬青少年的这种好奇的探究精神
丁肇中说过：对于科学研究"最重要的是要有好奇心，对自己做的事情要感兴趣，要为之而勤奋与不懈地工作。"同样的道理，学生学习物理学的原动力主要应该来自于对物理学的兴趣与好奇心。如果学生仅仅是依靠功利目标（如为了将来谋一份工作等）指向而学习是远远不够的。因为只有功利目标指向的学习很少会有学习的乐趣，更多的是感到枯燥。试想，如果我们让学生学习物理的过程成为他们兴趣释放的过程，成为他们好奇心不断得到满足的过程，那么，他们学习物理学的过程也就成为了他们生活的组成部分，这样的学习必定是积极的与主动的。
1.3科学探究是一种过程，其探究的行为渗透在整个物理教学中
物理学的本质特征可以看作由两方面组成，一方面是其过程性特征，即对自然界的观察和探究，体现了自然科学的共性；另一方面是研究对象和追求目标上的特征，以无生命的世界为主要研究领域，力图确认世界最基本的原理，追求内在的统一性。物理学是在不断追求认识统一性的探究过程中发展的，在科学探究过程中寻求事物的本质特征及统一规律的思想方法是物理学的本质特征，是物理教学首先要体现的。物理课不应当是听课、记笔记、做实验、做习题的结合，而应当是在教师的指导和帮助下通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能、方法的学习方法和学习过程，科学探究关注的目标是：让学生经历探究过程、获得理智和情感体验、积累科学知识和学习方法。与传统的接受性学习和训练性学习相比，探究性学习具有更强的问题性、实践性和开放性。将科学探究作为物理教学改革的指导思想，是体现物理学的本质与促进学生科学素养发展相统一的要求，是物理教育发展的趋势。
2.科学探究教学的基本特征
2.1 提出问题
哈佛大学："教育的真正目的是让人不断提出问题和思考问题。"
科学的本质是探究，探究的前提是问题。现代课程的基本单位是"问题"；一切思维都是从问题开始的。将问题作为学科知识建构的载体，将问题作为发展学科能力的载体，以整体设计的问题链有机地串联整个教学过程，恰当地贯穿于每个教学环节，以教师的问题诱发学生产生疑问，进而提出问题，或者教师设计情境启发学生发现问题，通过师生互动、学生独立思考、讨论等方式解决问题，而在解决问题的过程中努力使学生获得体验，唤起学生思维的活力，并实现"知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观"的有机融合，促进学生全人格的健康发展。
2.1.1 鼓励学生提出问题
课堂教学中应该给学生提问题的机会；例：在"自由落体运动"中有这样一段话："伽利略仔细研究过物体下落的运动以后指出，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。"学生可能会有这样的问题：伽利略是怎样研究自由落体运动的呢？他是怎样得到这一结论的呢？
2.1.2 要保护学生问题的积极性
在科学探究过程，有时候学生提出的问题和探究的内容无关。如在探究"弹性势能表达式的"的过程中，有的学生提出的问题是为什么弹簧具有弹性势能，作为教师要呵护学生的这种提问的积极性，鼓励他课后自己去探索。
2.1.3 培养学生的问题能力是一个渐进的过程
培养学生的问题必须从教师的有效启发、教师设计的有效的问题开始，如在《探究单摆的周期与哪些因素有关》？教师根据实验器材及说明用控制变量法来探究，这样学生就能自然的提出：周期与质量是否有关？周期是否与摆长有关？周期是否与振幅有关？
围绕教学内容提出科学性的、并能激发学生思维的问题。问题要与学生所学的科学概念相联系，并能引发他们进行实验研究、收集数据和利用数据对科学现象做出解释。在课堂上，一个有难度但又能让人尝到探究的果实、足以引发好奇心的问题，能激发学生的求知欲望，并能引出另一些问题
2.2 猜想与假设
让学生根据已有的物理知识和实践经验，对确定探究的问题进行猜想和假设。推测探究可能出现什么结果，应该怎样进行探究过程和方向的设计，根据已有的知识和经验，能够对探究的问题作哪些解释，哪些必须通过探究后才能作解释.例如：《探究单摆周期与摆长的关系》过程中，改变摆长，测量各组不同的摆长、周期的数据。把它们填入表格中。怎样分析处理实验数据？我们可以先估算，对周期T与摆长的关系做出猜测，例如可能是，然后按照猜测来确定纵坐标轴和横坐标，例如通过简单估算，猜测可能是成正比，这样作出图象，如果是过原点的一条直线，说明确有，否则再做尝试。 2.3 制定计划和设计实验
2.3.1 根据确定的探究课题，设计科学的探究计划和方案
要制定探究计划，必须明确探究的课题，明确实验想要说明怎样的问题，计划的确立来自猜想和假设，制定实验方案，实际就是从操作的角度把探究的猜想具体化，程序化.如上面《探究单摆周期与摆长的关系》有了猜想，我们就按照猜测来确定纵坐标轴和横坐标，例如通过简单估算，猜测可能是成正比，这样作出图象，如果是过原点的一条直线，说明确有，否则再做尝试。
2.3.2 尝试选择实验方法与及所需的装置与器材
实验装置和实验方法是相关的，只有确定了实验方法，才有可能设计实验的装置；而实验方法的选择，是由各种因素综合考虑确定的.例如对自由落体运动的研究，如果实验目的已确定为研究自由落体运动位移随时间的变化的规律，在猜想自由落体是匀变速直线运动的情况下，怎样验证这一猜想？可选择方法有多种，相应的器材也是不同的.例如：（1）打点计时器（2）频闪照相（3）光电门和电子计时器（4）电子计算机和传感器等.
2.4 进行实验和收集证据及对数据的分析处理
学生在教师的指导下，根据探究方案，利用观察、实验和其他的方法与技术，收集数据、资料和信息。特别提倡用计算机来收集、存储、处理和显示各种证据。要让学生对已有的数据和信息进行科学地分析和解释，找出这些证据和探究的课题之间的关系，进行科学地归纳和总结。
学生在课堂内外进行的探究活动是多样化的，可以是观察现象、进行实验、收集数据、分析现象、讨论交流、发表见解；也可以是从各种信息源，例如图书、期刊、学校的数据库和因特网上收集和获取信息。
引导学生整理收集到的各种信息、实验数据和证据，对信息、数据和各种证据进行分析，应用科学的思维和方法，通过分析和归纳，找出规律，从而得出结论
2.5 对探究结果进行评估
尝试分析假设与实验结果间差异，分析为什么探究的结果与事先的预测不一样，探究的设计和计划的进行过程是否有缺陷，还有哪些需要改进的地方，这些都需要学生去反思，只有通过这样的反思和评估，学生的科学探究能力才能逐步提高。
注意探究过程中未解决的问题，发现新的问题.例如：我们在关于"影响导体电阻的因素"（电阻定律）的定量探究中，其中假设之一是"导体的材料、横截面积一定时，其电阻和长度成正比"。在用电阻丝进行实验验证时，实验数据和假设大体上吻合得很好，但也有实验小组发现了事实和假设之间有一定差异：当被测量的电阻丝长度很小时，其测得的电阻值比假设略大。这是否是由于电阻丝粗细不均匀等原因所引起的实验误差？为了对此作出判断，在电阻丝的各个部位取该相同长度的一小段进行实验，发现电阻都比预计的略大，说明这并不是实验误差所致，而是其中隐藏着一个必然的因素。进一步对此因素进行假设和验证，发现它就是温度，金属导体的温度变化太大时也会对它的电阻电路中没有使用滑动变阻器控制电流，致使通过电阻丝的电流太大、温度过高而造成的。学生在该评估活动中获得了新的发现。
2.6 交流与合作
学生相互交流信息对构建个体和群体的理解力来说是至关重要的。当学生公布自己的解释时，别人就有机会就这些解释提出疑问、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中有悖于事实证据的地方，或者就相同的观察提出不同的解释。在讨论中往往引发新的问题，导致进一步的求证活动和最终建立在实验基础上的共识。物理科技论文的写作是一种非常重要的学习方法，是学生进行探究性学习的有效途径。教师要指导学生撰写科学探究报告、设计表格、图像（包括应用计算机进行设计等），循序渐进地培养学生尽可能使用已有的科学知识和较为准确的语言科学地表达自己的探究成果的能力，使学生体会到科学探索和科学实践的过程和方法。
3.科学探究教学的策略
3.1 唤起学生的兴趣与好奇心
李远哲说过：科学家就是充满好奇心的长不大的儿童。这至少说明两点，一是说儿童的天性是好奇，二是说好奇在科学发现中起着不可或缺的作用。
探究性教学是一种精心设计的教学活动，教师应尽可能地通过实物、模型、演示实验或电教媒体等来创设问题情景，以唤起学生注意，引起他们强烈的好奇心。教师要围绕探究的主题进行精心设计，使探究的问题步步深入，层层推进，直至获得新知。如质点概念的引入和阐述，自然地把学生引入物理情景，引起学生联想，积极进行探究。
3.2 从重大发现的历史过程领悟科学精神、物理思想和探究方法
司空见惯的落体运动的研究成为物理学产生和发展的源头之一不是偶然的。尽管对于今天的物理教学来说，什么是自由落体运动，自由落体运动的规律是什么，以及自由落体加速度g的测量等，都已不再是什么难题了，但是，"智慧博学的亚里士多德何以铸成大错""为什么伽利略的工作对物理学的进步具有极其重要的地位和作用""对我们有何教益"等都自然而顽强地留在青少年的头脑之中，也是物理教学理应回答的问题。
所以在讲授物理学的基本知识的同时，适当地、有选择地介绍重大发现的历史过程，说明当年的背景，怎样提出问题，遇到什么困难，如何获得突破，曾经有过什么曲折和争论......如"伽利略对自由落体运动的研究"这一节，可以让学生看《两种对话》。这样，不仅使学生有身临其境之感，而且能领悟前辈大师的科学精神、物理思想、研究方法，得其精髓，有所借鉴。
【结速语】影响当今中国学生学习效果的主要因子是学生的非智力品质；影响城市学生学习效果的主要因子更是学生的非智力品质。意志、毅力等与先天的因素是有关的，但后天的环境影响也是非常重要的。意志与勇气是在探究的过程中培养的。探究性的教学理念强调学生学习主动性与自觉性的培养与激发，突出了老师指导下的学生主观能动性的激发。当学生内在的学习积极性提高后，学生在学习过程中遇到的挫折与困难有时反而可能会激发起他战胜困难的信心和求知的勇气。今天的学生是未来科学的探究者，让他们在学习物理学的过程中去求真、探究与创新对于他们立志献身科学事业无疑是必要的。
参考文献
[1]《普通高中物理课程标准（实验）解读》湖北教育出版社
[2]《教育新理念》科学教育出版社
[3]宋强：物理教学渗透研究性学习的思考与探索《中学物理教学参考》
【中图分类号】G710
1、对科学探究的认识
1.1 科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学习的内容
从学生的角度来看，科学探究是一种学习方式，学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学研究方法，领悟科学的思想和精神。
科学探究也是学生完成物理课程所必须达到的学习目标。《新课标》对科学研究提出了明确有要求。
科学的探究方法是一种程序性知识，学生对探究方法的掌握以及对各探究要素意义的认识，都有一个系统学习和不断加深理解的过程，它属于物理课程中的重要教学内容。
1.2 科学探究是一种精神
科学探究在一定程度上可以说是人们对未知事物的探究精神是与生俱来的，物理教育学应该保护并发扬青少年的这种好奇的探究精神
丁肇中说过：对于科学研究"最重要的是要有好奇心，对自己做的事情要感兴趣，要为之而勤奋与不懈地工作。"同样的道理，学生学习物理学的原动力主要应该来自于对物理学的兴趣与好奇心。如果学生仅仅是依靠功利目标（如为了将来谋一份工作等）指向而学习是远远不够的。因为只有功利目标指向的学习很少会有学习的乐趣，更多的是感到枯燥。试想，如果我们让学生学习物理的过程成为他们兴趣释放的过程，成为他们好奇心不断得到满足的过程，那么，他们学习物理学的过程也就成为了他们生活的组成部分，这样的学习必定是积极的与主动的。
1.3科学探究是一种过程，其探究的行为渗透在整个物理教学中
物理学的本质特征可以看作由两方面组成，一方面是其过程性特征，即对自然界的观察和探究，体现了自然科学的共性；另一方面是研究对象和追求目标上的特征，以无生命的世界为主要研究领域，力图确认世界最基本的原理，追求内在的统一性。物理学是在不断追求认识统一性的探究过程中发展的，在科学探究过程中寻求事物的本质特征及统一规律的思想方法是物理学的本质特征，是物理教学首先要体现的。物理课不应当是听课、记笔记、做实验、做习题的结合，而应当是在教师的指导和帮助下通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能、方法的学习方法和学习过程，科学探究关注的目标是：让学生经历探究过程、获得理智和情感体验、积累科学知识和学习方法。与传统的接受性学习和训练性学习相比，探究性学习具有更强的问题性、实践性和开放性。将科学探究作为物理教学改革的指导思想，是体现物理学的本质与促进学生科学素养发展相统一的要求，是物理教育发展的趋势。
2.科学探究教学的基本特征
2.1 提出问题
哈佛大学："教育的真正目的是让人不断提出问题和思考问题。"
科学的本质是探究，探究的前提是问题。现代课程的基本单位是"问题"；一切思维都是从问题开始的。将问题作为学科知识建构的载体，将问题作为发展学科能力的载体，以整体设计的问题链有机地串联整个教学过程，恰当地贯穿于每个教学环节，以教师的问题诱发学生产生疑问，进而提出问题，或者教师设计情境启发学生发现问题，通过师生互动、学生独立思考、讨论等方式解决问题，而在解决问题的过程中努力使学生获得体验，唤起学生思维的活力，并实现"知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观"的有机融合，促进学生全人格的健康发展。
2.1.1 鼓励学生提出问题
课堂教学中应该给学生提问题的机会；例：在"自由落体运动"中有这样一段话："伽利略仔细研究过物体下落的运动以后指出，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。"学生可能会有这样的问题：伽利略是怎样研究自由落体运动的呢？他是怎样得到这一结论的呢？
2.1.2 要保护学生问题的积极性
在科学探究过程，有时候学生提出的问题和探究的内容无关。如在探究"弹性势能表达式的"的过程中，有的学生提出的问题是为什么弹簧具有弹性势能，作为教师要呵护学生的这种提问的积极性，鼓励他课后自己去探索。
2.1.3 培养学生的问题能力是一个渐进的过程
培养学生的问题必须从教师的有效启发、教师设计的有效的问题开始，如在《探究单摆的周期与哪些因素有关》？教师根据实验器材及说明用控制变量法来探究，这样学生就能自然的提出：周期与质量是否有关？周期是否与摆长有关？周期是否与振幅有关？
围绕教学内容提出科学性的、并能激发学生思维的问题。问题要与学生所学的科学概念相联系，并能引发他们进行实验研究、收集数据和利用数据对科学现象做出解释。在课堂上，一个有难度但又能让人尝到探究的果实、足以引发好奇心的问题，能激发学生的求知欲望，并能引出另一些问题
2.2 猜想与假设
让学生根据已有的物理知识和实践经验，对确定探究的问题进行猜想和假设。推测探究可能出现什么结果，应该怎样进行探究过程和方向的设计，根据已有的知识和经验，能够对探究的问题作哪些解释，哪些必须通过探究后才能作解释.例如：《探究单摆周期与摆长的关系》过程中，改变摆长，测量各组不同的摆长、周期的数据。把它们填入表格中。怎样分析处理实验数据？我们可以先估算，对周期T与摆长的关系做出猜测，例如可能是，然后按照猜测来确定纵坐标轴和横坐标，例如通过简单估算，猜测可能是成正比，这样作出图象，如果是过原点的一条直线，说明确有，否则再做尝试。 2.3 制定计划和设计实验
2.3.1 根据确定的探究课题，设计科学的探究计划和方案
要制定探究计划，必须明确探究的课题，明确实验想要说明怎样的问题，计划的确立来自猜想和假设，制定实验方案，实际就是从操作的角度把探究的猜想具体化，程序化.如上面《探究单摆周期与摆长的关系》有了猜想，我们就按照猜测来确定纵坐标轴和横坐标，例如通过简单估算，猜测可能是成正比，这样作出图象，如果是过原点的一条直线，说明确有，否则再做尝试。
2.3.2 尝试选择实验方法与及所需的装置与器材
实验装置和实验方法是相关的，只有确定了实验方法，才有可能设计实验的装置；而实验方法的选择，是由各种因素综合考虑确定的.例如对自由落体运动的研究，如果实验目的已确定为研究自由落体运动位移随时间的变化的规律，在猜想自由落体是匀变速直线运动的情况下，怎样验证这一猜想？可选择方法有多种，相应的器材也是不同的.例如：（1）打点计时器（2）频闪照相（3）光电门和电子计时器（4）电子计算机和传感器等.
2.4 进行实验和收集证据及对数据的分析处理
学生在教师的指导下，根据探究方案，利用观察、实验和其他的方法与技术，收集数据、资料和信息。特别提倡用计算机来收集、存储、处理和显示各种证据。要让学生对已有的数据和信息进行科学地分析和解释，找出这些证据和探究的课题之间的关系，进行科学地归纳和总结。
学生在课堂内外进行的探究活动是多样化的，可以是观察现象、进行实验、收集数据、分析现象、讨论交流、发表见解；也可以是从各种信息源，例如图书、期刊、学校的数据库和因特网上收集和获取信息。
引导学生整理收集到的各种信息、实验数据和证据，对信息、数据和各种证据进行分析，应用科学的思维和方法，通过分析和归纳，找出规律，从而得出结论
2.5 对探究结果进行评估
尝试分析假设与实验结果间差异，分析为什么探究的结果与事先的预测不一样，探究的设计和计划的进行过程是否有缺陷，还有哪些需要改进的地方，这些都需要学生去反思，只有通过这样的反思和评估，学生的科学探究能力才能逐步提高。
注意探究过程中未解决的问题，发现新的问题.例如：我们在关于"影响导体电阻的因素"（电阻定律）的定量探究中，其中假设之一是"导体的材料、横截面积一定时，其电阻和长度成正比"。在用电阻丝进行实验验证时，实验数据和假设大体上吻合得很好，但也有实验小组发现了事实和假设之间有一定差异：当被测量的电阻丝长度很小时，其测得的电阻值比假设略大。这是否是由于电阻丝粗细不均匀等原因所引起的实验误差？为了对此作出判断，在电阻丝的各个部位取该相同长度的一小段进行实验，发现电阻都比预计的略大，说明这并不是实验误差所致，而是其中隐藏着一个必然的因素。进一步对此因素进行假设和验证，发现它就是温度，金属导体的温度变化太大时也会对它的电阻电路中没有使用滑动变阻器控制电流，致使通过电阻丝的电流太大、温度过高而造成的。学生在该评估活动中获得了新的发现。
2.6 交流与合作
学生相互交流信息对构建个体和群体的理解力来说是至关重要的。当学生公布自己的解释时，别人就有机会就这些解释提出疑问、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中有悖于事实证据的地方，或者就相同的观察提出不同的解释。在讨论中往往引发新的问题，导致进一步的求证活动和最终建立在实验基础上的共识。物理科技论文的写作是一种非常重要的学习方法，是学生进行探究性学习的有效途径。教师要指导学生撰写科学探究报告、设计表格、图像（包括应用计算机进行设计等），循序渐进地培养学生尽可能使用已有的科学知识和较为准确的语言科学地表达自己的探究成果的能力，使学生体会到科学探索和科学实践的过程和方法。
3.科学探究教学的策略
3.1 唤起学生的兴趣与好奇心
李远哲说过：科学家就是充满好奇心的长不大的儿童。这至少说明两点，一是说儿童的天性是好奇，二是说好奇在科学发现中起着不可或缺的作用。
探究性教学是一种精心设计的教学活动，教师应尽可能地通过实物、模型、演示实验或电教媒体等来创设问题情景，以唤起学生注意，引起他们强烈的好奇心。教师要围绕探究的主题进行精心设计，使探究的问题步步深入，层层推进，直至获得新知。如质点概念的引入和阐述，自然地把学生引入物理情景，引起学生联想，积极进行探究。
3.2 从重大发现的历史过程领悟科学精神、物理思想和探究方法
司空见惯的落体运动的研究成为物理学产生和发展的源头之一不是偶然的。尽管对于今天的物理教学来说，什么是自由落体运动，自由落体运动的规律是什么，以及自由落体加速度g的测量等，都已不再是什么难题了，但是，"智慧博学的亚里士多德何以铸成大错""为什么伽利略的工作对物理学的进步具有极其重要的地位和作用""对我们有何教益"等都自然而顽强地留在青少年的头脑之中，也是物理教学理应回答的问题。
所以在讲授物理学的基本知识的同时，适当地、有选择地介绍重大发现的历史过程，说明当年的背景，怎样提出问题，遇到什么困难，如何获得突破，曾经有过什么曲折和争论......如"伽利略对自由落体运动的研究"这一节，可以让学生看《两种对话》。这样，不仅使学生有身临其境之感，而且能领悟前辈大师的科学精神、物理思想、研究方法，得其精髓，有所借鉴。
【结速语】影响当今中国学生学习效果的主要因子是学生的非智力品质；影响城市学生学习效果的主要因子更是学生的非智力品质。意志、毅力等与先天的因素是有关的，但后天的环境影响也是非常重要的。意志与勇气是在探究的过程中培养的。探究性的教学理念强调学生学习主动性与自觉性的培养与激发，突出了老师指导下的学生主观能动性的激发。当学生内在的学习积极性提高后，学生在学习过程中遇到的挫折与困难有时反而可能会激发起他战胜困难的信心和求知的勇气。今天的学生是未来科学的探究者，让他们在学习物理学的过程中去求真、探究与创新对于他们立志献身科学事业无疑是必要的。
参考文献
[1]《普通高中物理课程标准（实验）解读》湖北教育出版社
[2]《教育新理念》科学教育出版社
[3]宋强：物理教学渗透研究性学习的思考与探索《中学物理教学参考》