用创新体现教学研究的价值
作者：郑青岳
物理教师 2015年07期
与任何研究一样，教学研究必须提出人们未曾提出的新问题，表达人们未曾表达的新见解、新观点，提供人们未曾获得的新事实。如果无法提供新的见解和新的事实，教学研究也就失去其价值。那么，怎样才能使我们的教学研究成果给人们带来新的东西呢？
一、表达与他人不同的见解
教学研究不能人云亦云，研究者要有独立的思考，要敢于表达与他人不同的观点。要知道，即使是权威的观点，也并非完全正确。虽然权威身居学术高地，但他们并非样样都比我们强。“智者千虑，必有一失；愚者千虑，必有一得。”任何人都不是完美的，对某个问题的认识都可能存在某种缺失和偏差。善于发出与人们不同的声音，表达与人们不同的见解，往往会给人带来新的启示。
案例1.验证性实验不具有探究性吗？
实施新课程之初，笔者在浙江师范大学接受国家级培训时，有个大学教师给我们讲科学探究。讲课中，他将探究性实验与验证性实验进行比较，并指出在实施探究教学时，应当把有些验证性实验转变为探究性实验。（这种观点至今仍很盛行）当时就觉得他的说法有点不妥。回来之后，经过深入的研究，撰写了一篇论文：验证性实验不具有探究性吗？
笔者在文章中首先指出，与验证性实验相对的不叫探究性实验，而是叫探索性实验。探索性实验与验证性实验的区别在于时间安排和实验目的上，即探索性实验“是在学习科学规律之前进行的，其目的在于观察、研究实验现象和过程，并由此形成科学概念，建立科学规律。”验证性实验“是在学习科学规律之后进行的，目的在于验证科学规律的正确性，巩固和加深对科学规律的理解。”
由此指出，将探究性实验与验证性实验进行对比，实际上是将探究性实验与探索性实验混为一谈。根据探索性实验与验证性实验所运用的思维方式和结论风险性大小的不同，一般来说，对科学研究而言，探索性实验比验证性实验具有更大的探究性。但是，对科学教育而言，认为只有探索性实验才具有探究性，而验证性实验不具有探究性，则是错误的。其理由如下。
第一，在许多探索性实验中，虽然所要获得的结论是未知的，但在实验之前，主体已经建立了某种（些）猜测和假说，实验过程实际上就是对假说进行检验。从这个意义上说，这类探索性实验与验证性实验是极为相似的。所以，不能将两者割裂甚至对立起来。
第二，课程意义上的探究具有特定的含义，判断实验是否具有探究性，关键是看学生在实验中是否具有自主性。实验的探究性并非只是反映主体对实验结论的未知上，而且也反映在主体对实验方案的未知上。无论是探索性实验，还是验证性实验，都能够为学生实验的自主性提供较大的空间，因此都具有探究性。
第三，有时，我们可以将一个验证性实验设计得比探索性实验具有更强的探究性。
实验1：探究杠杆平衡条件。
实验器材：杠杆和支架，线，钩码，尺。
实验步骤：（1）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）在杠杆的左、右两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡。这里杠杆两边受到钩码的作用力都等于钩码重力。
（4）改变力和力臂的数值，再做两次实验，将结果填入表中。
（5）比较“动力×动力臂”与“阻力×阻力臂”，你能够得出杠杆平衡条件吗？
实验2：验证杠杆平衡条件。
杠杆平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。试利用实验加以验证。
（1）写出实验需要的器材，实验的操作步骤，实验数据记录表。
（2）进行实验操作，并在实验中获取数据，填入表中。
（3）根据表中的数据，判断杠杆平衡条件是否得到验证。
（4）思考：实验存在的可能误差主要来自哪里？用哪些方法可以减少误差？
在上述两个实验中，实验1是探索性实验，而实验2则是验证性实验。但相比可见，实验1是一种“照方抓药”、“按图索骥”式的实验，学生只要按给定步骤进行操作即可；而实验2虽然已经告诉结论，但整个实验却要求学生自行选择实验器材，自行设计实验步骤和数据记录表，自行分析实验误差，等等。显然，实验2比实验1具有更强的探究性。
第四，有时，将一个探索性实验改造成验证性实验之后，学生在实验中所经历的过程完全没有变化。
实验3：试用实验探究热水自然冷却过程中温度随时间的变化是不是均匀的。
实验4：热水自然冷却过程中，温度随时间的变化是不均匀的，试用实验来证实。
上述两个实验相比，实验3是探索未知的规律，属于探索性实验，而实验4则是验证已知的结论，属于验证性实验。但在完成这两个实验的过程中，主体所经历的心智过程和操作步骤几乎没有什么差异。我们很难比较出哪个实验的探究性比另一个更强些。
通过对两种实验的分析比较，论文最后指出，探索性实验和验证性实验都蕴含着可供培养学生科学探究能力的因素，从形式上将一个验证性实验改成探索性实验，并非一定能够从实质上增强实验的探究性。如果将探索性实验简单地更名为探究性实验，甚至将它作为与验证性实验相对的事物来看待，那么，将会使验证性实验在培养学生的科学探究能力方面失去应有的利用价值。这在理论上是错误的，在实践上也是行不通的。
二、关注被他人忽视的问题
不少教师搞教学研究存在着一种从众心理。今天，“科学探究”这一事物比较热时，就一轰而上研究科学探究。明天，听到较多的是“有效教学”概念时，大家又拥簇在有效教学身边。但没过几年，就对它们失去了兴趣。笔者并不反对大家对新事物的兴趣，而且也认识到新的事物确实能给我们提供更大的研究空间。但是，有时如果避开热点问题去寻找一些有研究价值的问题，往往能够给人带来新意。
案例2.技术教育在科学教学中的意义。
科学与技术既存在着紧密的内在联系，又存在重大的区别。科学教育的根本目的是培养学生的科学素养，而技术教育的根本目的是培养学生的技术素养。与科学教育相比，技术教育常常被人所忽视。《美国国家技术教育标准——技术学习的内容》一书的前言中写道：“我们生活在一个越来越离不开技术的国家。可是，尽管离不开，美国社会在很大程度上并不了解支撑它的技术的历史和本质特征，结果造成公众与正在帮助塑造其技术未来的决策相脱离。对于一个建立在民主原则基础上的国度，这是一种危险的形势。”其实，在我国基础教育，对技术的忽视比美国更为严重。为了唤起人们对技术教育的关注，深入挖掘科学教育中可进行技术教育的因素，笔者撰写了《技术教育在科学教育中的意义》一文。文章首先阐述了科学与技术的不同点：科学是认识自然的学问，技术是适应自然和改造自然的手段。接着指出科学与技术的相关性：一方面，科学为技术设计奠定基础。例如，电磁感应原理为人类发明和制造发电机、变压器等奠定了理论基础；流体压强与流速的关系则为飞机制造提供了理论的依据。另一方面，技术又为科学研究提供工具，促进了科学的发展，提高了人类认识世界的能力。例如，显微镜的发明，使人们看到了以前从未看见的细菌、病毒等生物，从而对生物学的发展起到重要的推动作用。望远镜的发明，使人类清楚地看见了遥远的天体，可以毫不夸大地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。然后用大量典型的案例，从4个方面论述了技术教育对科学教育的意义，包括：（1）技术教育有助于加强科学课程与生活的联系。（2）技术教育有助于丰富科学教育的内涵。（3）技术教育有助于培养创造力。（4）技术教育可以改变科学教与学的方式。
有些问题在一段时间内似乎被人们打入冷宫，对这些问题的深入研究，有时反而会给人家一种新鲜的感觉。
案例3.如何使你的讲授更有效。
新课程提出科学探究之后，笔者和教师们一样，以极大的兴趣，并投入了极大的精力，对探究教学展开研究。但思维的辩证性使笔者认识到，探究教学成为人们热门话题，并不意味着应该把讲授教学打入冷宫，也并不意味着我们对讲授教学已经有了深刻的认识。因此，有必要把大家的视线稍微拉回一些，去关注一下讲授教学。基于这样的思想，在研究探究教学的同时，也对讲授教学进行研究，撰写了一篇论文《如何使你的讲授更为有效》。
文章首先指出，讲授法是人类教育史上最为古老的一种教学方法，也是当今教师教学中所采用的基本方法。多少年来，世界各国的教育家们虽然提出名目繁多的教学方法，但讲授法作为一种基本的教学方法，始终未被人们所放弃。其实，任何一种教学方法，都不可能完全离开讲授法的配合而独立单行。即使是在当今人们所推崇的探究教学中，也或多或少地需要讲授法的参与。但是，同一个知识让不同的教师讲授，会有不同的讲法，而不同的讲授方法所产生的教学效果有时则大相径庭。那么，如何使你在课堂上的讲授更为学生所喜欢，并收到更好的教学效果呢？
针对所提出的问题，文章阐述了讲授教学“四化”要求，即结构化：要把讲述的内容放在一个严密的逻辑结构之中。通俗化：用最通俗的语言表达。比喻、类比方法的应用。具体化：用具体的数据、具体的事例来表达。形象化：将抽象的道理转化为可以直感的图形、图像和肢体语言去表达。
三、善于将熟悉事物陌生化
教学研究的大多数问题都是广大教师熟悉的问题，在研究过程中我们所列举的'教学案例也是教师们所熟悉的。作为研究，应当善于将熟悉的事物陌生化。要根据自己所具有的理论背景，以独到的视角和思维方式，挖掘熟悉事物背后陌生的东西。通俗地说，就是要让受众感到，我虽然路过，但却没有看到；我虽然看到，但却没这样想过；我虽然想过，却没想得那么深；我也想得够深，但却没有如此清晰地表达出来。将熟悉事物陌生化就是要努力平中出奇，努力寻找那种“人人眼前都有，人人笔下皆无”的东西。只能当你看到或想到别人没看到或没想到的方面，你的成果才能体现出较高的价值。
案例4.物理问题及其求解的几何模型。
解题是教师们再熟悉不过的事情，物理教师几乎每天都要解答一些习题。但如果问，一个问题的空间存在几个状态，解题思维是从哪里出发的，怎样打通已知条件与目标之间的通道，怎样理解解题存在多条可行的途径，解题受阻的原因是什么，等等，一般教师是难以作出回答的。为了清晰而简洁地回答这些问题，笔者在研究物理解题理论时，曾建立了物理问题及其求解一个直观的几何模型，如下页图1所示。在图1中，“条件”和“目标”是物理问题的初态和终态，它反映所给的物理问题已知的是什么，欲知的是什么。条件和目标是两个信息源，它们是求解物理问题的出发点。以“条件”为圆心可以作出一组同心圆，它表示由条件的已知信息依次可以推知哪些信息；同理，以目标为圆心也可以作出一组同心圆，它表示欲获得目标的未知信息，依次需提供哪些信息。两组同心圆的交点是条件到目标行程的“中途点”，即从条件态到目标态需经历的中间状态，这些从条件态经过若干个中间态到目标态的连线即为物理解题的途径。由图1可知，由条件态经历中间态到达目标态的连线并不是唯一的。这表明求解一个物理问题通常存在多条可行的途径，解题途径的选择是个人化的，不同的解题者所探明的解题途径不一定相同，搜索最佳的解题途径是物理解题的思考中心。解题途径的搜索有不同的方向，既可以由条件状态出发向目标状态行进去搜索，其解题思维是“已知什么→可知什么”；也可以由目标状态出发向条件状态方向行进去搜索，其解题思维是“欲知什么→需知什么”。高明的解题者总是充分获取题目的条件和目标所提供的信息，并以这两个状态为起点由近及远，向对方接近。如果在搜索解题途径时，未能获知应得的信息，则将造成状态系列数目残缺，思维链中断的现象，这是解题受阻的主要原因。
这种对物理解题过程全新的表达方式，能够使人对物理解题建立深刻的认识。
四、将问题研究引入新境界
在学科教学研究中，常有这样的现象：对某类教学问题的研究，不同的研究者几乎都采用同一种方法，从同一个角度，按同一种套路，在同一个层次上进行。面对同一类问题，如果研究者能够不落俗套，另辟新径，独树一帜，将问题的研究引入新的境界，就能让人耳目一新的感觉，给人们带来新的启示。
案例5.物理解题的高端研究。
解题的研究是理科教学研究的老课题，每年各种教学杂志都会刊出大量有关解题研究的文章。但笔者发现，以往的解题研究存在着两大缺陷，一是人们过多关心解题的特殊方法，而缺少对各种特殊方法加以概括，这使解题的研究往往只具有针对性，而不具有普遍性；二是人们通常把解题仅仅作为知识应用过程中的一种活动，将它与知识形成过程绝对隔开，这使解题研究的方向和方法发生了某种偏差，其意义也受到一定的限制。20世纪80年代末到90年代初，笔者与浙江省一些高中物理优秀教师共同研究科学方法教育的同时，自主选择了物理解题高端研究这一方向，决意要去改变对物理解题低层次研究的倾向，开辟一条物理解题研究的新路，开展了对物理解题理论的研究。笔者将物理解题活动置于一个巨大的背景上加以审视，将解题的研究上升到是对人的思维的研究，对教学过程的研究，对认识论的研究的高度去认识。经过近5年时间的艰辛探索，于1996年出版了《物理解题理论》。1996年秋开始，又承担了浙江省“九五”教育科研课题“物理解题思维研究”，力图从思维形式、思维方法、思维过程等方面对物理解题思维进行深入的研究，以提高广大物理教师科学思维的修养和对物理解题思维的认识水平。课题的成果专著《物理解题思维研究》于2000年4月出版。由于这两本书将人们对物理解题的研究带入一个新的境界，出版之后受到同行广泛的好评。一些高校还把两本书作为物理教育研究生的参考用书。
原标题：教学研究：教师的幸福之路（五）——用创新体现教学研究的价值
作者介绍：郑青岳，浙江省玉环县教育局教研室（浙江 玉环 317600）。
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