孙伟河 冯云山

摘 要： 在现实的实验探究课堂上，由于合作学习小组成员之间常缺少必要的互补特征，彼此无法师从于同伴而转向求助于教师.文章探讨了“教师探究”“科学家探究”“学生探究”之间的关系，通过案例论证了教师对学生实验探究活动的指导和示范作用不可或缺，指出了教师示范探究的注意事项.观看、模仿教师的示范探究是学生体会并学习探究思维、探究方法、探究能力的有效途径，被教师指导下的二次探究学习是实验探究活动质量的重要保障.

关键词： 物理学科核心素养;实验探究课;教师教学示范;凸透镜成像规律案例

科学探究对于学生科学素养的培养具有积极作用.初中物理的知识主体是以归纳法的认识策略对客观物理规律产生认识的.实验探究课是学生获得知识与能力的第一个课型，它的成败直接关乎学生对学科知识、学科方法、思维能力的获得.然而，当下的探究式学习课程中存在一种倾向：教师的教学示范和教学指导似乎不能大雅之堂，因为它似乎并不符合“自主探究”的主旋律.在核心素养大背景下，教师的教学示范和教学指导，到底是去还是留？我们不禁要作出冷静而充分的思考.

在实验探究课课堂中，常见“小组合作学习”完成探究学习任务，它追求“让学生教学生”，追求更多人跟着成功的人成功.然而，这个预设有个前提：必须存在一种理想化的学生结构“好中差完美搭配”特别是“好学生”必须存在且均匀分散且能帮乐助.在众多的观课现场，包括教学大赛，往往是“没有被特别安排”的“同桌（2人）”“前后同桌（4人）”为一个小组，进行探究学习.然而在特定时空区域下获得共同成长的探究主体，总有着不同而相似的认识基础，学生在特定的问题环境下，可能集体性地存在某些知识和技能的盲区.因此，这种探究活动的分组学习方式就暴露出了一种风险，它无法实现“让学生教学生”.于是，学生对待教师的教学就产生了“知识、方法输出源”的期待.

学生探究能力的初始状态是仅仅具有少数的探究技能，它们是标准化的、显性化的.它们来自于课程标准提出的科学探究七个步骤：“提出问题”“猜想与假设”“制定计划与设计实验”“进行实验与收集证据”“分析与论证”“评估”以及“交流与合作”.然而，实际的“小组合作学习”同组组员的知识、技能可能无法做到互补，小组合作探究学习无法达到“组内异质、组间同质”的结构，却常常产生了巨大的组间差异：拥有“学霸”的小组，总是能够很好地完成探究任务，速度快、质量高;反之“皆学弱”的小组，不能完成探究任务，甚至出现诸多逻辑混乱、操作失误等等状况.显然，对于学习能力较弱的同学，探究式教学课堂中存在的着一个非人本主义关怀的盲区.“学弱”学生的学习缺少来自同伴的示范，他们的缺位谁来补？毫无疑问，只有教师.此时，教师就应“及时”充当“同伴”出现在他们身边.此刻，教师可能同时被不同个体需要、同时被集体和个体需要，面临同时被不同角色需要等几对矛盾，产生“分身乏术”“必须决断然后无奈放弃一部分”的分裂状态.这时，教师兼具了三重身份：探究活动的旁观者，探究活动的引导者，对遇到障碍的同学的帮扶者（指导者）.

1 教师在实验探究课中的角色定位和转换

1.1 教师对实验的示范是隐性的探究活动

教师是学科的代言人，教师在看待问题、思考问题时的角度和方式，对学生的学科科学具有重要的启蒙作用.从前面的论述，已经知道教师在引导学生进行探究过程中，针对不同类型的学生，对教师有不同的期待和诉求.教师在实验探究活动中的角色需要不同定位和适时转换.

教师在实验探究活动中的角色该是怎样的呢？我们在常规课堂教学计划的“规定动作”下，综合考量了教学实践中课程内容的预设和生成的各个可能性，分析了教师在不同的教学目的下的三种角色和相应的教育教学行为，见表1.

课堂实验探究活动必须有始有终，作为一节课的成功与否，探究活动势必整体推进到底.这也就造成了事实上在整体推进课程环节时，没有照顾到全体，势必顾此失彼.权宜之下，教师做出的绝大多数的决策是“注重整体”.这句话的相反面是：允许一部分学生与课程推进程度和速度不相吻合的时候，可以“忽视他们”“放弃他们”.如此，实验探究活动的课堂势必有一定的“容错度”“容忍度”，每次放弃一部分学生.那么，“偶尔被忽视的学生”是一个不确定的群体，尚可补救;而总是“被忽视”的这部分学生，经历了长久的探究学习失败，带来的结果是这部分人在未来的探究学习情况变得更加糟糕.

通过表1可以清晰地看到，同一个教师在对某项具体的实验探究活动中拥有三个角色，三个角色在特定的教學情形下相互制约，也必须适时切换.这对于新教师来讲，有一定的难度.有的仅仅完成探究活动的引导者这一项基本任务，有的可以兼顾整体和个别，有的还可以以研究者的身份主动观察课堂教学中出现的问题，以便日后改进教学.做不到随意切换角色的教师，在实践中会产生一定程度的角色认同混乱，导致教学行动犹疑，反复纠结我到底该怎么办？

不论怎样决断，教师在必要的时候势必介入学生的实验探究学习.怎样科学地介入呢？我们根据实验探究课堂教学的结果，比较了不同类型学生群体在探究性教学中对教师需要的差异，列表分析，见表2所示.

显然，从表2中可以清晰地看到，作为教学的主体，不同类别的学生在实验探究活动的进行中，在探究活动结束后，对教师都有清晰的外显式的“被指导”需求，对整个实验探究的过程是否合理，操作是否规范，分析问题是否得当，有强烈的“教学示范”的样板要求.

实验探究活动环节多、链条长，学生在整个探究过程中出现的问题就会更多.教师对探究的示范教学，它的作用点在哪里呢？对比教师的示范探究、科学家的科学探究、学生的实验探究来说明这个问题见表3.

从前面的论述中可以看出，教师把自己的实验探究过程作为“标准”对学生示范，与其他两类探究学习过程是不同的.教师的实验探究活动不是为了发现新结论或领域，而是根据自己的理解，将已经成熟的学科表述方式，比如概念、规律，以及科学研究方法，用库恩的话就是“范式”，教师将这种范式融于探究的情境当中，以行动配合自己的思考，在学生的面前“表演”出来.对教师来说，内容或过程是自己完全熟悉的，“表演”目的是引发学生的认知冲突，促使学生对原有图式做出调整，使得学生也认可这种范式，并意识到自己也能在这种范式中展开科学实践活动.在“表演”的过程中，向学生展示的不仅是实验探究的行动，更有教师的思维，即教师将自己的思维外化出来让学生观察、分析，以达到对学生思维的启发作用[1].

初中学生，正处于学习方法和探究能力的培养阶段，各项能力均弱于教师或者科学家.与其它知识和技能的掌握一样，学生的实验探究能力和探究方法的培养过程，一定不是自发的生成过程，一定是基于材料、特定知识、特定情境而后天获得的.这需要有智慧的传承，而这个传承者就是教师.学生不但需要自己的亲身经历，也需要观摩和体会教师对知识和技能的传承和演绎.

因此，教师除了激发和指导学生进行实验探究活动外，对实验探究的示范教学的作用旨在对学科核心的方法、技能产生外显出来，示范、解释并传递给学生，学生从模仿教师示范到学会，从应用再到娴熟.教师教学生学会探究，从能探究到会探究.

1.2 教师进行示范探究是提高学生实验探究能力的有效途径

传统意义上，探究实验的过程中，教师示范的目的是让学生可以模仿教师的示范动作或者程序，以有效地减少学生在操作上的错误，避免危险、降低损耗、减少低效.比如在仪器的调节、使用等方面，在肢体上，示范的重点是教师操作的方式和步骤.在语言上则是“要先……，再……”“一定不能……”等话语作出强调.隐含在操作程序或操作方式背后的逻辑关系、科学思维、科学方法等，则需要学生在观摩的基础上，通过正确地操作实践加以体会，然后形成科学的探究能力.

当然，除了实验探究能力外，在知识的传授方面，教师在课堂上进行逻辑推理、公式推演、习题解答的示范，也使得学生对于规范的程式和步骤有更明确的认识.这些是实验探究所不能承载的学科核心素养，它们反应在其它的课型实践当中.

毫无疑问，教师在实验探究的教学课型中的示范以及对示范后学生出现的差错的二次指导性教学，对提高学生的科学探究思维大有裨益.

2 教师在实验探究课中进行示范指导时应注意的问题

2.1 实验示范忌教师对教学内容全盘示范后学生进行机械模仿

教师要做出必要教学示范，应该发生在引导学生完成实验探究任务时，出现的障碍处、难点处、知识和方法外显处、强制性标准处等关键的节点上，出现在教学难点或者是教学重点上.教师的教学示范是一种对学生加以强调、强化教学效果的教学行为.这并非意味着，教师要对整个实验探究的过程自导自演、大包大揽，然后学生机械模仿.最后“探究式学习”的课堂变成了套着的外皮的“接受式学习”内瓤.

科学知识的产生，总是围绕着这样的主题，即在研究过程中什么发生了变化，什么保持不变，两个事物之间什么是相同的，什么是不同的，当两个事物放到一块的时候，他们之间发生了什么，如果发生了变化，是通过何种方式变化的.教师对学生示范展示实验探究过程时，就是要将这种思维方式展示出来[2].这样学生面对生硬的方法、逻辑就有了具体的情境载体，变得实际而可以捉摸.学生在观摩的同时，也把自己角色代入到了具体的探究情境中，跟教师一起“经历”探究的过程，产生了跟教师相同的思维方法和思维状态，如此，教师通过研究实验教学的示范来培养学生的实验探究能力，对学生领悟物理知识、物理方法具有重要的意义和作用.

2.2 预设实验探究学习的困难

教师要把自己的大脑“清零”，让自己变成一个学生，沿着实验探究学习过程中思维程序，将知识、方法和技能障碍一一列举出来，并以合适的形式呈现出来，确保对学生学习困难的预设是充分的.

2.3 示范“思维”和示范“正确”相结合

对学生教学示范的过程，要让学生感受到所要研究的问题是如何提出来的，对研究对象的科学描述是如何从具体的事件情境中抽象出来，并人为定义的.因此，教师要让学生明白问题是如何随着探究的深入而变化发展的，我们要用到怎样的方法获取证据信息，对它进一步研究的，为什么要这样做.教师如何组织素材获取信息、分析信息，如何处理信息，这些都潜移默化地对学生产生了作用，让学生收获探究活动的能动性.因此，“知道为什么这样的思维”与“示范正确的做法”同等重要.

比如，在“探究凸透镜成像的规律”一课的实验探究活动中，有一类学生只是偶然地移动蜡烛和光屏的位置，完全不顾及凸透镜焦距大小，获得了几个特殊的像，然后以为找到了像，看到了像就完了，至于下一步怎么办？很迷失.也有可能，他们在“多组实验数据得结论”的观念指引下，再次盲目地随意移动蜡烛和光屏，再次获得一个偶然的数据和一个可能像的性质已经发生改变了的结果.另外一类学生，总是不能分析清楚到底凸透镜该成什么样的像.

教师组织实验探究教学，必须首先了解学生这两个困惑点的成因.针对两类典型的状况，教师在总结学生实验探究过程中出现的问题时，必须针对这些困惑做出的正确的教学示范.首先固定凸透镜的位置不变，然后有秩序地把蜡烛从远到近地移向透镜，固定物距，再移动光屏寻找像，多次实验.最后通过分析物距和像距的数据变化趋势和规律，总结出成像的条件.那么为什么这么做？教师在示范的过程中，需要给出“有秩序地把蜡烛从远到近地移向透镜，逐渐减小物距，确定相距”的原因.

原因有三：

（1）凸透镜为什么能成像，怎么观察像.学生不知道像是个什么东西，特别是本探究实验中既有实像又有虚像.怎么确定实像还是虚像本身就是一个大难点.但是，教师必须告诉学生基本的思维图式：像是由于光在传播过程中遇到使光线发生会聚或者发散作用的介质或者物件后，光并不沿直线传播了，造成在光的传播路径上出现了一些跟原物相似的图景，这些东西我们称之为像.而能看到像，就是因为在像点“发出”来的光線进入了人的眼睛，人才观察到像.这样，光如果向前方传播，穿过凸透镜，可能在凸透镜的前方某个位置成了像，我们就有两个方法去观察这个像：第一，站在像的正前方，接受光来观察像;第二，用一个光屏，在成像的位置把光线反射回来，在光屏上观察像.

（2）物距影响像距.在引导学生进行实验探究之前，教师应该做出这样的引导：用同样一个凸透镜，用它观察从纸上面“发光”的字迹的时候，看到了正立的放大的像，用这个凸透镜观察远处的发光体或者景物时，发现可以看到倒立的缩小像.于是，可以判断，影响凸透镜成像特点的因素是物距.因此，要改变物距观察成像.

（3）现象一般是连续地变化，这是自然界中的一种和谐的美.让数据有秩序地排列，这样的操作有利于让现象产生连续的变化，更有利于掌握规律的变化.这样的规律才可控，不至于让人捉摸不定.

2.4 示范实验探究的过程重点在于解释

对于学生，他们还处在基本观念的建立和基本方法的学习过程中，在首次碰到探究问题的情境下，其认知结构将出现不平衡.学生意识到了问题所在的时候，这就引起了学生的思考.于是，观摩教师示范实验探究的学生，其角色就代入到了教师的角色随教师一起进行探究活动.

在探究过程中由于研究的出发点、实施方案以及实验条件的不同，在对同样事物或者问题进行研究过程中，可能产生不同的程序，采用不同的方法、实验工具，获得不同的现象，即使对同一个现象，所给出的解释也会不同.这样，教师就要引导学生要带着明确的目的进行探究，对所实验探究的内容的重要环节予以教学示范，通过“类比”“比喻”等方式，对出现的状况予以甄别、辨析、解释.为了达到良好的效果，教师必须说学生听得懂的话，讲学生听得懂的理.

仍然以“探究凸透镜成像的规律”为例，说明这个问题.学生如果忘记“物距影响成像”这件条件，我们可以打个比喻，加深学生对这个条件限定式的规律的认识.比如：爸爸见了妈妈要称呼“爱人”，外婆见了妈妈喊“女儿”，自己见了妈妈叫“妈妈”，同样一个妈妈获得三个称呼（暗喻凸透镜成像的三种应用：照相机、投影仪、放大镜），称呼不能乱，关键看“对象（条件）”（暗喻凸透镜成像的三种应用：照相机、投影仪、放大镜的成像条件不同）.

2.5 示范实验探究过程重点在于构建过程

实验探究课作为一种特殊的教学课型，其优点就在于频繁的互动和受指导后再实践的过程，能够使学生的学习状态在短时间内，有侧重的持续进阶.因为在概念的建构或方法培养上，有太多的逻辑线条需要理顺，存在太多差异.教师的示范指导作用，就在于寻求真理的过程中，为学生指引出一个正确的方向.

教师为了不教.教师的实验探究不应以结论的正确为终点，而是重点要引发学生的思考，主动的科学探索活动，通过概念的建构或方法而获得后续探究的能力，对今后的探究活动提供参考价值.因此，构建的策略和方法须显性外化，让学生深得“要领”，掌握“口诀”，让学生可以应对方法范围内探究活动的自主构建.

2.6 示范探究后的指导是实验探究课学生学习质量的重要保障

科学探究的能力是核心素养所要求的核心内容.科学探究的能力不是与生俱来的，而是在学习过程中通过自己的体验和对教师探究的“标准范式”中模仿而逐漸培养起来的.对于学生，教师教学示范后，学生未必能够领略全部要领，在反刍的实践中会碰到各种纰漏或者障碍，这就需要教师的二次教学指导了.

因此，在实验探究教学课中，学生需要通过自己的实践活动把收获的新知识进行理解和图式构建.到底该是“顺应”还是“同化”，学生需要一个“标准答案”.教师示范展示实验探究活动将促使学生对新知识产生认同，促进学生对自己探究活动中运用到的思维、方法、技术手段产生认同，这极有利于帮助学生建立起后设信念.正因为如此，实验探究教学中教师要极力避免直接将问题推给学生那种“一切依靠学生”的做法，在必要的时候可以通过教师的示范作用，使学生建构起科学的知识和能力体系，使学生的认知体系、方法体系、探究能力向更高级进阶.

综上所述，教师在实验探究课中的教学示范和教学指导不可或缺.实验探究课中，教师须要对实验探究活动出现的状况予以评价、反馈，并正确示范.而学生的科学探究的能力提升，教师须要在学生学习的反刍过程中予以反复指导.

参考文献：

[1] Chi， M. T. H. & Bjork， R. ，‘Modeling expertise， InD. Druckman & R. A. Bjork（Ed.）， In the mind's eye：Enhancing human performance[M]. Washington， DC： National Academy Press，1991.

[2] 皮亚杰.心理发生和科学史[M].上海：华东师范大学出版社，2005.