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建构中学物理探究性学习模式的教改尝试

时间:2010-08-03 19:52来源:2018年最新注册送彩金www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

l.概念界定


中学物理探究性学习,主要是指在物理课堂教学中,学生在教师指导下,用科学探究方式去获取知识、应用知识、解决问题的学习方式.这里,学生的探究学习是在教师的指导下,班级集体教学的环境中进行的,它有别于个人在自学过程中自发的、个体的探究活动.而教师的主要角色则是探究性学习的组织者、引导者与合作者.“用类似科学研究的方式”,即让学生通过“观察、比较、分析,发现、提出问题,作出解决问题的猜想,尝试解答并进行验证”的过程去揭示知识规律,求得解决问题的方法和途径.其实质是让学生学习科学研究的思维方式和研究方法,从而培养学生主动探究、获取知识,解决问题的能力。


2.目标定位


(1)培养学生处理问题的能力:即发现问题,提出问题,作出解决问题的设想,尝试解答,检验结论,交流思想的能力。


(2)让学生通过亲身参与探索实践活动,去获得积极的情感体验,逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑、乐于探究、积极求知的心理倾向。


(3)发展学生独立探究与合作的精神,通过学生之间、学生与教师之间的积极的相互影响,来提高学习的有效性,培养学生合作意识和人际交往能力。


(4)充分发挥学生学习的自主性、主动性和创造性,促进学生主体性的发展。


3.理论基础


(1) 探究性学习过程是积极的有意义的学习过程


真正有意义的学习,不是被动接受现成的书本知识,而是学生以积极的心态,在自己原有知识经验的基础上对新问题进行积极探索、主动建构的过程.


(2)探究性学习符合学生的认知特点,尊重学生学习的认知规律


学生对客观现实的认识来自于对外界尝试探索性的活动,而学生用自己的学习方式探究新知,对他们来说是最好的方法;教师再进行“因势利导”的教学,这样更符合学生的认知特点和规律。


(3)探究性学习符合中学生的心理特点


中学生对周围的事物充满好奇,求知欲望强烈,他们具有一定的创造和探究的能力.探究性学习本身可以满足学生的这种心理需要,能激发学生学习的兴趣、动机以及求知欲。


(4)探究性学习有利于培养学生的创新意识和实践能力


探究性学习提倡学生自由探究、自由创造,为学生提供更多的活动机会以及表现与发展的机会,鼓励学生自由奔放和新颖的想象,使学生的创造潜能得到充分的挖掘。


(5)探究性学习能促进学生主体性的发展


学生只有在努力探究新知、解决问题的过程中,其学习的自主性、主动性、创造性才能得到充分发挥,学生的主体性才能得到充分发展。


4.实施策略


4.1创设问题情境


学生探究学习的积极性、主动性,往往来自于一个对于学习者来讲充满疑问和问题的情境.创设问题情境,就是在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”,把学生引入一种与问题有关的情境的过程.通过问题情境的创设,使学生明确探究目标,给思维以方向;同时产生强烈的探究欲望,给思维以动力.例如,在进行“导体电阻与哪些因素有关”的教学过程中,教师可以这样来设计:


问题情景l:先在课桌上放置两种不同规格的灯泡“220 V 100W”和“220 V 15 W”比较它们在正常工作时的亮暗情况,初步思考造成这一结果的原因?


问题情景2:让学生去观察、比较两个灯丝的外部特点,猜想一下导体电阻的大小与哪些因素有关?


问题情景3:如何设计一个实验证明你的猜想的正确性?实验中需要哪些器材?


问题情景4:想象一下导体的电阻还可能与哪些因素有关?然后在教师引导下进一步研究电阻与温度的关系。


教师在设计问题情境时要力求体现“五性”:(1)“挑战性”:引起冲突,产生不平衡,提出能力挑战;(2)“趣味性”:富有趣味,激发学生学习兴趣,引发学生积极思维;(3)“开放性”:解题思路灵活多样,问题答案不一定唯一;(4)“差异性”:关注个体差异,适合各层次学生,由浅入深地作出回答;(5)“实践性”:伴以个人或小组的探究实践活动,寻求解决问题的方法。


对于问题情境中所隐含的“问题”,教师不要简单地直接给出,应该让学生在学习实践活动中自己去发现、去提出.学生自己发现问题更贴近其思维实际,更能引发其探究。


4.2自主探究,自主意义建构


所谓自主探究,就是让每个学生根据自己的体验,用自己的思维方式自由地、开放地去探究,去发现物理知识的形成过程.自主意义建构就是学生是以原有的知识经验为基础,对新的知识信息进行加工、理解,由此建构起新知识的意义,而不是被动接受新的知识.在新知识学习过程中,教师无法代替学生自己的思考,更代替不了几十个有差异的学生的思维.通过学生动手“学物理”、动脑去“想物理”,使他们自主探究的体验获得知识形成过程的积极的情感体验.自主探究的目的,不仅在于获得物理知识本身,更在于让学生在自主探究的学习过程中获得科学探究的方法,从而增强学生的自主学习意识,培养学生的主动探索精神和创造能力。


加强探究性实验教学既是探究性学习的重要内容,也是促进学生自主学习的有效途径.在探究性实验研究的过程中有意识的给学生创设一些问题,问题要以能够引起学生的兴趣,能够引起学生的求知欲望为准)学生针对需要解决的问题进行观察、思考,运用已掌握的物理知识和实验的方法、手段等来解决问题,在解决问题的过程中进一步的提出新问题.教师要根据问题的要求和相关条件,创造相关的实验情景,有意识地引导学生来确定解决问题的实验程序,最终得出准确合理的结论,达到我们的教学目标。


例如,学过楞次定律后,研究“铝管中磁性小球的下落规律”.把两只外形完全相同的小球分别从竖直放置的铝管上端放下,一只小球很快地从下端掉出,而另一只要等数秒后才从下端管口落出.根据这一实验背景,对学生提出以下问题供学生探究:


(1)若就此课题进行研究,你将提出和论述哪些问题?需要进一步做哪些实验?

(2)你猜一猜出现这种奇怪现象的原因是什么?(3)请分析小球进入铝管后运动状态的变化过程.能否建立一种物理模型?(4)能否用实验来验证假设?你提出的实验方案是什么?需要测量哪些物理量?如何测量?(5)给你电火花计时器的一套装置,能否用它来研究小球的运动情况?如何进行实验,记录数据,并分析实验结果.如果用图像分析的话,需要测出哪些物理量?


这样的设计比单纯的从理论分析的角度更能让学生接受,关键是让学生亲身参与探索实践活动,并获得对新知识的积极的情感体验,以及自主探究、合作交流的能力.学生的动手能力,分析、判断、推理、论证的能力得到进一步的培养。


4.3合作交流,优化意义建构


所谓合作交流,是指在学生自主独立探究的基础上,让学生在小组内或班级集体范围内,充分展示自己的思维方法及过程,揭示知识间内在规律和解决问题的方法、途径.在合作交流中学会相互帮助,实现学习互补,增强合作意识,提高合作能力,分享探究性学习的成果。


例如,在学完“动量”一章以后,学生对火箭的内容很感兴趣,由五个学生(三男二女)自发组成了一个“研制水火箭”的研究小组.该课题需要进行原理分析、实验制作、测量、总结交流等,研究小组学生分工合作,各展所长,协作互补.其中一位学生担任组长,全面负责课题组的活动安排,包括实验地点、活动内容确定,时间部署、人员分工等全方位的工作,是小组活动的总指挥.另外,还有一名副组长、两名操作员、一名记录员.首先研究小组集体论证,根据课题的性质和所要达到的目标,制定方案,确定研究方法,制定具体实施步骤.课题组成员通过查阅资料、学习与咨询、实验制作、综合分析,通过大量的理论论证和实验成败的经验教训,研究小组一致认为,制作中应考虑四个方面的原理:(1)加水——动量守恒;(2)打气——增压;(3)发射——作用力与反作用力;(4)尾翼的作用——控制方向.设想用普通600 n1L塑料饮料瓶,在里面注入水后,对瓶内空气进行加压,利用水向下高速喷出使“火箭”作反冲运动来制作水火箭.研究小组在实际操作过程中也遇到了问题:(1)“火箭”底塞材料的选用.(2)给瓶中空气加压的问题亟待解决.(3)使“火箭”飞得更高、更稳定的途径.解决问题的方案需要考虑三个方面:(1)对于底塞材料,它必须具备气密性好,又容易加工的特点,如化学实验室常用的橡皮塞.(2)加压用打气筒,但怎样加工底塞,使底塞与打气筒相配套.学生们请教了许多人,最后从自行车的原理得到启发,在橡皮塞上打了个孔,塞入一个自行车内胎上的气门芯底座,再装上气门芯,解决了加压问题.(3)利用“火箭”的发射原理,要使火箭飞得更高,有两个途径:尽可能使“火箭”的质量减小、同时减小飞行阻力或使水喷射出的速度尽可能大.通过近一个月的细心研究和精心制作,研究小组最终成功地制作了水火箭模型,并在交流会上获得教师和学生们的一致好评.本研究小组的记录员深有感慨地说:“活动中我学会了如何利用网络查阅资料,从组长那里学到了对问题的正确判断和决策,从操作员那里学到了如何提高动手能力,实际的研究过程让我积极主动地配合其他小组成员,形成了默契,交流的过程锻炼了我的表达能力.通过交流、研讨,学会了与别人分享成果,学会了欣赏和发现他人的优点,学会了理解和宽容,学会了客观地分析和辩证地思考.”


为了提高合作交流的有效性,教师要重视合作技能的培养:


(1)听辩的技能:培养学生专心倾听别人发言的习惯,能听出别人发言的重点,对别人的发言作出分析、判断,同时有自己独到的见解。


(2)表达的技能:培养学生善于表达自己的观点,说话时要声音响亮、条理清楚、语句完整,语言简练且能突出重点。


(3)交流的技能:尊重别人,不随意打断别人的发言,善于采纳别人的意见,给别人有发表意见的机会,修改、补充自己原先的想法,体会他人的情感,控制自己的情绪。


(4)合作的技能:学会根据任务性质来决定应该采用的策略,促使合作更加有效.例如:先明确分工再合作,使每个成员都可以发挥自己的所长既快又好地完成任务;或先独立思考再合作讨论,达到开阔每个人思路的目的.同时,教师要注意合作内容的选择,例如:辨析概念性问题的合作;发现知识性规律的合作;优化解决问题策略的合作。


4.4引导探究,创新提高


引导探究,就是将所学的知识在教师的引导下,运用于解决问题的探究实践之中,全面培养学生综合运用所学知识的能力、搜集和处理信息的能力.重点强调学生解决问题是一个探索的过程,不是一个简单地用现成的模式解决问题的过程.让学生在自主探究的实践中了解实际问题中的各种关系,这对培养和提高学习实践能力和创新精神具有重要意义。


例如“楞次定律”的教学中,传统的教学设计和课堂教学是:教师演示实验一学生观察实验→教师引导学生分析实验现象得出楞次定律→讲解例题→课堂训练→课后巩固练习.从效果上看,学生也能应用楞次定律来判断感应电流的方向,但从发展的角度看学生还是处在被动接受知识和被动发展的位置上,充其量只 能算学会,不能算会学.现改用探究性学习的方法,课堂教学设计是这样的:创设问题情景→学生讨论、猜想→设计实验→探索实验(将演示实验改变为学生自己做探索性实验)→分析实验现象→得出楞次定律→课堂讲练→课堂练习.教学中主要让学生动脑、动手、动口,引导他们自己得出楞次定律.这样处理不仅重视知识的获得,而且更重视学生获取知识的过程及方法,更加突出了学生的学,学生学得主动,学得积极.学生活动约占课时的一半以上,课堂气氛比较活跃,真正体现了“教为引导,学为主体”的思想,发展了学生的思维能力、创造能力。


教师对教学过程的设计,不仅要有利于帮助学生巩固、掌握知识,更要有利于学生探究活动的开展,有利于创新精神及实践能力的培养.为此,我们在教学中加强了开放性教学.特别重视设计一些结构不全、条件不明、必须发挥创造性、结合有关经验才能解决的问题.那种结构良好、条件确定、答案唯一的问题,只需重复所学知识即可解决问题的“标准件”式的练习,这样往往易造成学生思维定势,妨碍学生思维发展,对培养学生创新精神和实践能力显然不利.这种设计开放性问题,不妨可以从以下角度着手:

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