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建构主义认为,学习总是与一定的“情境”相联系,在实际情境中进行的。在义务教育物理课堂实验教学中,良好的问题情境能激发学生强烈的好奇心,诱发学生主动探究的动机,引发学生积极思考,促进学生的创造活动。因此,课堂情境创设是教学流程设计中最重要的内容之一,切不可等闲小觑。[1]
乔纳森(D. Jonassen, 1999)等教学论专家强调课堂教学要以问题驱动学习,不是先从理论或原则出发,而是要运用有趣的、投入性的和真实的问题,帮助形成学习者的问题意识或主人翁感。为此,问题的结构应该是不良的,有一些方面或部分必须由学习者去定义或建构。[2]物理具有非常鲜明的“以物明理和物理渗透”的学科特点,直观生动的物理实验更是创设问题情境、激发学生主动参与学习智慧的最佳选择。[3]在义务教育阶段的物理教学中,创设问题情境,并从情境中选择出与当前学习主题密切相关的真实事件或问题,以专门的“锚”(anchor)作为支持物启动教学,激励学生主动学习,在同伴协作中解决问题,这便是所谓有效的抛锚式教学。[4]
一、创设悬念性问题情境,激发学生探究兴趣
悬念性问题情境,是指教师用新颖的方式、生动的语言,设置一些学生欲答不能而又迫切要求得到解答的物理问题,造成学生心理上的“悬念”,从而激发强烈的探究欲望。
学生的心智往往是由问题开始,又在解决问题的过程中得到发展。在物理教学中,教师要依据学习内容的特点和教学需要,在新旧知识的联结点上创设悬念性的问题情境,围绕这一个“锚”,启发学生积极思维、大胆猜想、努力探索,发展学生思维的创造性。
例如在“流速与压强的关系”这一内容的教学中,笔者设计了这样一个实验:选取一合适的漏斗,喇叭口朝下,将一乒乓球放入其中。问学生:“对着漏斗嘴使劲向下吹气,乒乓球会怎样?”学生几乎异口同声回答:“会掉下来。”但实验结果正好相反。这一出乎学生意料的悬念情境,无疑强烈刺激了学生的好奇心和思维力,他们渴望探索发现其中的科学奥秘,于是主动阅读和实验分析的欲望被有效地激发出来。
二、创设阶梯性问题情境,引领学生深度学习
阶梯性问题情境,是指教师在课堂教学过程中,根据学生已有的认知结构和思维水平,设置系列化的循序渐进的问题,由此引发认知的冲突,唤醒学生强烈的问题意识和探究动机,引导学生从克服困难和自己探索中形成排惑解难、寻根究底的强烈愿望,引导学生去发现问题、提出问题、创造性地解决问题。在学情分析的基础上设计阶梯性问题,学生一般不会觉得有认知冲突,易于进入学习情境,在充分调动学生积极思考、自主地体验到这些问题的解决方案后,学生进一步求新、求异、求巧的思维创新意识将进一步被激发。
例如在“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的教学中,假如一上来就要求学生完成自主探究实验,那学生将无从下手。笔者设置了有梯度的问题情境,采用“镶嵌式教学”的形式为学生主动学习搭建脚手架:
1.滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?引导学生回忆生活经验,开展有意义的猜想,并说明猜想的依据。如:可能与接触面的粗糙程度有关,因为人走在有水的路面上容易滑倒等等。
2.如何研究一个量与多个变量的关系呢?学生自然联想到“控制变量法”的应用,并以此为解决问题的钥匙,设计实验步骤,在同伴协作中探究物理量之间的关系。
3.如何测量木块所受到的摩擦力?引导学生联想到两力平衡的知识,当木块在水平面上作匀速直线运动时,拉力就等于摩擦力。
4.从实验研究中可以得出哪些结论呢?学生分析实验记录的数据,归纳得出与书本相同的结论:滑动摩擦力的大小与接触面的压力和接触面的粗糙程度有关。
5.实验中要想得到正确的结论,操作上需注意哪些方面呢?
为引导学生实验建构关于摩擦力的知识,笔者参考《杰斯帕·伍德巴瑞问题解决系列》(Jasper Woodbury Problem Solving Series)[5]软件中的情境教学模式,精心设计了上述阶梯性摩擦力主题学习路线,解决方案的多样性随问题难度的增加而增加,整体考虑学生探究能力目标的逐步达成。
在前四个问题的探究过程中,教师观察不同发展水平的学生的参与,适时恰当地指导思考方式,引导学生在真实情境中由浅入深地探究学习。“问题5”的设置,更有助于学生基于生活经验反思实验,尝试改良探究方法和过程。学生仔细回味本实验设计的缺陷和疑点,如用手拉动时候无法确保木块作匀速直线运动应加以改进等等,思考如何进一步优化物理实验方法,精确测量数据,有效思维得到了延长。
三、创设发散性问题情境,激发学生创新思维
罗杰斯(C. Rogers, 1983)认为,学习是弥散性(pervasive)的,可以使学生的行为、态度,乃至个性都会发生变化。[6]发散性问题情境,是以某一知识点为中心,引导学生从不同角度去解决与学习主题有密切联系的知识,从而深化学生对新知的理性诠释,培养学生思维的广阔性、敏捷性。
创设发散性问题情景,可以引发学生的各种思想,这些思想可能简单,又可能复杂;可能周密,又可能偏颇。如果深入探讨,可以使学生对某一问题的性质和解决方案认识得更全面、更深刻,进一步防止思维僵化,思路狭窄。
如在学习了“托里拆利实验”后,根据维果斯基的最近发展区理论,教师提出若干发散性的问题,以考察学生头脑风暴解决问题的能力:
1.把玻璃管子倾斜或换用其他形状的管子,管内外水银面的高度差仍为760mm吗?
2.把玻璃管上提或下压(玻璃口不离开水银面),管内外水银面的高度差仍为760mm吗?
3.若实验时玻璃管中有少量气体残留,管内外水银面的高度差会怎样变化呢?
4.如果把实验由平原地区移到高原地区,情形又是如何呢?
5.在实验中,如果在玻璃管顶端开一个小孔,水银会从小孔喷出来吗?
乔纳森(D. Jonassen, 1999)等教学论专家强调课堂教学要以问题驱动学习,不是先从理论或原则出发,而是要运用有趣的、投入性的和真实的问题,帮助形成学习者的问题意识或主人翁感。为此,问题的结构应该是不良的,有一些方面或部分必须由学习者去定义或建构。[2]物理具有非常鲜明的“以物明理和物理渗透”的学科特点,直观生动的物理实验更是创设问题情境、激发学生主动参与学习智慧的最佳选择。[3]在义务教育阶段的物理教学中,创设问题情境,并从情境中选择出与当前学习主题密切相关的真实事件或问题,以专门的“锚”(anchor)作为支持物启动教学,激励学生主动学习,在同伴协作中解决问题,这便是所谓有效的抛锚式教学。[4]
一、创设悬念性问题情境,激发学生探究兴趣
悬念性问题情境,是指教师用新颖的方式、生动的语言,设置一些学生欲答不能而又迫切要求得到解答的物理问题,造成学生心理上的“悬念”,从而激发强烈的探究欲望。
学生的心智往往是由问题开始,又在解决问题的过程中得到发展。在物理教学中,教师要依据学习内容的特点和教学需要,在新旧知识的联结点上创设悬念性的问题情境,围绕这一个“锚”,启发学生积极思维、大胆猜想、努力探索,发展学生思维的创造性。
例如在“流速与压强的关系”这一内容的教学中,笔者设计了这样一个实验:选取一合适的漏斗,喇叭口朝下,将一乒乓球放入其中。问学生:“对着漏斗嘴使劲向下吹气,乒乓球会怎样?”学生几乎异口同声回答:“会掉下来。”但实验结果正好相反。这一出乎学生意料的悬念情境,无疑强烈刺激了学生的好奇心和思维力,他们渴望探索发现其中的科学奥秘,于是主动阅读和实验分析的欲望被有效地激发出来。
二、创设阶梯性问题情境,引领学生深度学习
阶梯性问题情境,是指教师在课堂教学过程中,根据学生已有的认知结构和思维水平,设置系列化的循序渐进的问题,由此引发认知的冲突,唤醒学生强烈的问题意识和探究动机,引导学生从克服困难和自己探索中形成排惑解难、寻根究底的强烈愿望,引导学生去发现问题、提出问题、创造性地解决问题。在学情分析的基础上设计阶梯性问题,学生一般不会觉得有认知冲突,易于进入学习情境,在充分调动学生积极思考、自主地体验到这些问题的解决方案后,学生进一步求新、求异、求巧的思维创新意识将进一步被激发。
例如在“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的教学中,假如一上来就要求学生完成自主探究实验,那学生将无从下手。笔者设置了有梯度的问题情境,采用“镶嵌式教学”的形式为学生主动学习搭建脚手架:
1.滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?引导学生回忆生活经验,开展有意义的猜想,并说明猜想的依据。如:可能与接触面的粗糙程度有关,因为人走在有水的路面上容易滑倒等等。
2.如何研究一个量与多个变量的关系呢?学生自然联想到“控制变量法”的应用,并以此为解决问题的钥匙,设计实验步骤,在同伴协作中探究物理量之间的关系。
3.如何测量木块所受到的摩擦力?引导学生联想到两力平衡的知识,当木块在水平面上作匀速直线运动时,拉力就等于摩擦力。
4.从实验研究中可以得出哪些结论呢?学生分析实验记录的数据,归纳得出与书本相同的结论:滑动摩擦力的大小与接触面的压力和接触面的粗糙程度有关。
5.实验中要想得到正确的结论,操作上需注意哪些方面呢?
为引导学生实验建构关于摩擦力的知识,笔者参考《杰斯帕·伍德巴瑞问题解决系列》(Jasper Woodbury Problem Solving Series)[5]软件中的情境教学模式,精心设计了上述阶梯性摩擦力主题学习路线,解决方案的多样性随问题难度的增加而增加,整体考虑学生探究能力目标的逐步达成。
在前四个问题的探究过程中,教师观察不同发展水平的学生的参与,适时恰当地指导思考方式,引导学生在真实情境中由浅入深地探究学习。“问题5”的设置,更有助于学生基于生活经验反思实验,尝试改良探究方法和过程。学生仔细回味本实验设计的缺陷和疑点,如用手拉动时候无法确保木块作匀速直线运动应加以改进等等,思考如何进一步优化物理实验方法,精确测量数据,有效思维得到了延长。
三、创设发散性问题情境,激发学生创新思维
罗杰斯(C. Rogers, 1983)认为,学习是弥散性(pervasive)的,可以使学生的行为、态度,乃至个性都会发生变化。[6]发散性问题情境,是以某一知识点为中心,引导学生从不同角度去解决与学习主题有密切联系的知识,从而深化学生对新知的理性诠释,培养学生思维的广阔性、敏捷性。
创设发散性问题情景,可以引发学生的各种思想,这些思想可能简单,又可能复杂;可能周密,又可能偏颇。如果深入探讨,可以使学生对某一问题的性质和解决方案认识得更全面、更深刻,进一步防止思维僵化,思路狭窄。
如在学习了“托里拆利实验”后,根据维果斯基的最近发展区理论,教师提出若干发散性的问题,以考察学生头脑风暴解决问题的能力:
1.把玻璃管子倾斜或换用其他形状的管子,管内外水银面的高度差仍为760mm吗?
2.把玻璃管上提或下压(玻璃口不离开水银面),管内外水银面的高度差仍为760mm吗?
3.若实验时玻璃管中有少量气体残留,管内外水银面的高度差会怎样变化呢?
4.如果把实验由平原地区移到高原地区,情形又是如何呢?
5.在实验中,如果在玻璃管顶端开一个小孔,水银会从小孔喷出来吗?