物理科学探究中的非操作性探究

物理课程改革的突出标志是强化科学探究教学，科学探究既是教学方法的要求，也是教学内容的要求。我们可以把物理科学探究分成“操作性探究”与“非操作性探究”两个基本类别。审视物理教学的现状，我们可以发现“实验操作是科学探究的唯一形式”的不良认识与现象正愈演愈烈，这种“纯粹式的探究”已经对物理课程改革的深入发展起到了一定的阻碍作用。

1.物理科学探究中“操作性探究”与“非操作性探究”

1.1操作性探究与非操作性探究

关于科学探究的具体操作形式问题，《全日制义务教育物理课程标准》（以下简称《课标》）中有两种提法：第一种是从探究要素的角度进行划分，即“在学生科学探究中，其探究过程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素”。第二种是从探究的时空关系进行划分，即“科学探究的形式有课内的探究性活动和课外的家庭实验、社会调查，以及其他学习活动”。

从科学探究能力的培养的层面来看，我们可以把科学探究可以分为操作性探究与非操作性探究两个类别。所谓操作性探究就是指以动手操作为标志的探究类型，它可以是分组实验、演示实验和课外小实验等。而非操作性探究的鲜明特点是没有亲历动手实验的过程，而探究的重点落在数据证据的收集与整理、分析论证等探究环节。非操作性探究容易被忽略，但是“信息收集与整理论证”在科学研究中的地位是非常重要的。在这方面，开普勒的故事最有说服力：第谷在临终前将自己多年积累的天文观测资料全部交给了开普勒，开普勒对其进行了深入的分析研究，得出了关于行星运动的第二条定律和第三条定律。可以这样说，开普勒的成功主要得益于他的非操作性探究，没有这种探究就没有天文学的长足的发展。由此可见，非操作性探究突出的分析处理物理信息的能力是物理科学素养的更高一级的要求。

1.2非操作性探究的要素划分及主要形式

依据《课准》，操作性探究与非操作性探究的要素划分见下图：

非操作性探究的主要形式有调查研究、资料收集、讨论分析，等等。资料收集主要学生是从各种渠道收集整理相关研究信息；调查研究主要是指学生通过实地勘察、走访相关人员等方式调研社区生活中相关的物理主题，促进对问题的深入认识；讨论分析是指学生针对某个物理主题而展开的交互式的探讨，是学生相互沟通信息、展示思维过程的谈话活动。

1.3非操作性探究的实践意义

1.3.1非操作性探究是科学探究的重要实践操作形式

非操作性探究是科学探究的有机的组成部分，在实际操作中对学生科学素养的和学科教学水平的提高都有重要的实践意义。对《标准》第三部分“内容标准”中42项活动建议的统计分析显示：在42项活动建议中，有24项建议指向为非操作性探究，占总数的57.1%。尽管《标准》中的“活动建议为教师提供了教学活动的实例，它们不是学生必须学习的内容”，但是《标准》中设置的这些活动建议是在课程改革的背景下提出的，具有十分重要的和鲜明的指向性。这些活动建议中大量涉及非操作性探究范围，说明了以收集信息、分析信息为主要特点的这种探究形式是十分重要的。

1.3.2非操作性探究是对传统实验操作性探究的有益的和必要的补充

“探究活动可以是对所有要素的探究，也可以是只包括部分要素的探究”。显然初中阶段学生对探究过程的认识是逐步形成的，大部分物理教育工作者在探究教学中往往过分注重“设计实验”、“进行实验”两个环节，而“提出问题”、“猜想与假设”、“分析论证”、“评估”、“交流合作”这五个环节往往被忽略。非操作性探究正是突出了这些容易忽略的环节，是对传统的操作性实验探究的一个有益的和必要的补充。

2.不同教材中非操作性探究的统计分析

我对两种版本的教材进行了统计分析如下。

调查教材：（1）华东地区初中物理教材编写组编著、上海科学技术出版社广东教育出版社出版的义务教育课程标准实验教科书物理九年级（上册）（2005年7月第1版2006年6月修订，第3次印刷）。（2）刘炳升、李容主编、江苏科学技术出版社出版的义务教育课程标准试验教科书物理九年级上册（2004年5月第1版2004年5月第1次印刷）。

从这些数据中可以看出：（1）非操作性探究已经为各种教材编写者所认可；（2）非操作性探究的地位没有充分地显示出来，非操作性探究还主要安排在学生课后自主完成。

3.加强非操作性探究实施的建议

3.1教材编写中要突出非操作性探究活动的设计

从教材编写的角度加强突出非操作性探究活动的设计是加强非操作性探究的根本措施。探究活动中加强对非操作性探究环节的设计，学生的分析整理的方法要给予适当的信息提示，如简单的调查统计的表格、分析判断的方法、部分相关的信息，等等。对于一些不宜学生现阶段进行的探究实验，可以抛开设计实验和进行实验与收集数据的探究要素，突出通过公共信息资源收集资料和分析与论证环节的探讨活动的安排。

3.2教学实践中要突出非操作性探究

针对学生对于析与论证、评估等的环节易形成弱点的问题，在教学中要突出非操作性探究的教学环节的设计与实施：关于学生讨论的环节，不要简单化处理，不能包办代替，要充分组织，督查学生做好记录，将研讨环节做到实处；在课堂教学组织形式上，必要时可以采用走访调查的教学方式，促进学生对科学探究的全面理解与认识；从探究活动认知的过程来看，要加强学生对探究活动的元认知的培养，在做好元认知知识与认知体验的前提下，通过对探究方法的评估、对探究结果可信度的探讨等，突出对元认知监控能力的培养。

物理课程改革的突出标志是科学探究，从科学探究教学的实践操作的角度出发，我们思考“非操作性探究”的问题，加强对其概念内涵、实践意义、操作方法的研究是深化物理课程改革的必然需要。

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