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当前教育结果分析得出我国培养的学生,在新的情况中面对错综复杂的局面,提出新观点、新思路并动手解决的创新精神品质和实践能力不足。因此高中阶段我们要恰当适时地将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识探究过程转化……现联系自己的教学实际谈探究式学习在高中物理教学中的一些实践与思考。
1探究式学习更重视学习知识的探究过程
要让学生经历科学探究的过程,“探究学习”不同于以往的传统教育模式,他强调的是知识的获取过程,是通过过程探究而获得知识。为达到这一目的,必须注意以下几点:
1.1潜心创设问题情景,提出探究课题。提出问题是“探究教学”的起点和开端,是解决问题的关键,但问题的发现和提出应力求自然,最好是让学生在教师精心设计的教学情境中主动地感受到。这样更容易激发学生探索的欲望。在创设物理情景时,应重视创设材料的选择,尽可能地使选择的材料与学生的实际相联系,给学生提出喜闻乐见的材料,设计学生乐于参加的活动。例如:在学习自感现象时,我用一节干电池给自感系数较小的自感线圈供电,问同学们是否敢用手碰自感线圈的两端?一个大胆的学生双手接触自感线圈两端而安然无恙时,我悄悄地将电键打开,学生被电了一下发出尖叫声,结果一场为什么会发生这种现象的热烈讨论开始了……伴随着疑问,学生便开始在教师的引导下积极探究其中的物理原因。这使学生在学习时有很高的趣味性,也有明确的目的,同时提高他们的学习热情和效率。
1.2精心设计探究过程。在物理学中,许多物理事物的本质属性,要通过实验才能展示,实验是探索物理规律的主要手段,实验过程即为学习过程。例如:“牛顿第二定律”的探究过程可采用如下步骤进行。在进行观察与实验之前,首先让学生了解实验装置的组成与特性,有不清楚的地方互相讨论,进行互助合作学习,并由教师集体辅导共性问题,然后采用控制变量法探究物体的加速度与它受到的合外力和质量的关系。
1.2.1如图1,让实验小车的质量一定,挂一个钩码时,测出小车的加速度a1(利用打点计时器打出的纸带计算加速度,这一点技能学生在前面的学习中已经学会);挂两个钩码时,测出小车的加速度;a2=2a1挂三个钩码时,测出小车的加速度a3=3a1;分析:小车放在水平实验台上时,重力与支持力平衡,小车所受摩擦力太小,可以忽略,故小车受到的合力近似等于钩码通过轻质细线对小车的拉力,比较后发现,拉力增大几倍,加速度也增大几倍。得出结论:小车的质量一定时,它的加速度与它受到的合外力成正比。
1.2.2如图1,让实验小车所受合外力一定(每次实验均只挂一个钩码),先用弹簧秤测出小车重力,再由m=算出小车的质量,然后挂上钩码进行实验,测出小车的加速度为a1;在小车上加放砝码使其质量为2m,测出小车的加速度为a2=a1;在小车上加放砝码使其质量为3m,测出小车的加速度为a3=a1。比较后发现小车的质量增大几倍,加速度变为原来的几分之一。得出结论:小车受到的合外力一定时,它的加速度与它的质量成反比。
1.2.3最后由教师介绍课本上的实验方法与原理的优点,如图2,因为小车是由静止释放,所以S=at2,得:a=。实验时我们用夹子夹住小车的尾线,同时放开,同时夹住,所以两车运动时间相同,于是只要比较小车1运动的位移是小车2运动位移的几倍,小车1的加速度就是小车2的加速度的几倍了。这样优化了实验方法,省去了我们利用打点计时器与纸带来测加速度的麻烦。
2通过探究式学习培养学生的探究能力
物理探究式课堂教学应根据物理学科特点,努力培养学生的各种能力。例如,在设计探究某个问题的方案中,培养学生的独立思考、创新思维能力;在完成某个问题的探究过程中,培养学生的实验操作、观察分析、实践探究能力;在探究某个物理知识与科技、生产、生活的联系时,培养学生关注社会热点、发现问题、分析探究问题、应用所学知识解决问题的能力等等。
2.1在探究式学习中培养学生的开放性思维能力。在探究式学习中,学生是活动的主体。教师可在方法上加以引导、帮助,但不能过多“介入”,更不能“包办代替”。例如:在“焦耳定律”课上,为激发学生主动参与的热情,让学生自己设计几种实验方法——“比较电热的大小。”同学们通过分组讨论后,提出了许多方法,有的设计了观察“电热丝使红墨水扩散快慢”的实验;有的设计“观察比较电热丝使火柴燃烧先后”的实验;还有的设计“电热丝加热加快高锰酸钾制氧反应速度,通过气球充气快慢判断电热大小”;有的运用串联、并联的知识,用裹了蜡的电阻丝,根据熔化的先后比较。在完成课本实验时,甚至有的同学提出利用液体膨胀比较电热,耗时多,改用气体膨胀的设想。实验中渗透了创新精神与实践能力的培养,促进了学生领会实验设计思想,学会用实验来验证规律、探究规律。这一活动引发了思维的“冲突”、“发散”、“开放”、“拓展”,使学生在这些探究思维的活动中,创新意识得到培养。
2.2在探究式学习中培养学生迁移问题的能力。有些问题是将已学过的旧知识在一定条件下的应用,主要是学习者认知结构水平与思维方法的结合问题。例如:在学习了“蒸发”以后,可以让学生设计一个实验“探究液体蒸发从何处吸热”。
情境:夏天用水泼地感到凉快。
问题:液体蒸发时从何处吸热猜想和假设:①液体蒸发时从液体本身吸热。②液体蒸发时从周围物体中吸热。③液体蒸发从本身和周围都吸热。
器材:大小烧杯各一个(250m,50ml)、水、乙醚、打气筒、三只温度计。
过程:往大烧杯中注入适量的水用甲温度计测水温,将盛有适量乙醚的小烧杯放入大烧杯中,用乙温度计测其温度。用丙温度计测乙醚上方空气的温度。用打气筒向小烧杯中打气。比较温度计的示数变化情况。
结论:液体蒸发时从本身和周围都吸热,因此具有致冷作用。
新问题:所有液体蒸发时都有致冷作用吗?通过知识的迁移,能使学生更好地学习和掌握知识,完成由知识到能力的转化。
2.3在探究式学习中提炼探究方法发展学生的探究能力。例如:在“牛顿第二定律”的探究式学习中可先由学生自主寻找探究方法,在此基础上,通过教师的集体辅导与点拨得出本节探究式学习的主要探究方法。①观察与实验法,这是我们探究与学习物理知识的最根本方法。②比较法,通过比较能把物理现象中隐藏的规律形象直观地揭示出来。③控制变量法,我们要探究三个及三个以上变量之间的关系时,往往用此方法。如:在探究三个变量之间的关系时,先让一个量不变,探究得到另外两个量的关系;再让另一个不变,得出其余两个量的关系;最后综合得到三个变量间的关系。探究的方法很多,教师要向学生介绍本节探究式学习中,主要探究方法在具体操作中应注意些什么,不同探究方法的特点及应用。要知道,同学们的知识会老化,但探究学习知识的方法却是他们将来在生活、学习、探究中一生受用的财富。
2.4在探究式学习中培养学生的科学素质。在探究式学习中应着重培养学生的求实精神、怀疑精神、探究精神和合作精神。一切科学认识必须建立在充分可靠的经验基础上,假设和猜想是否正确,需要实践来检验,要拿出证据来,其中最重要的证据就是观察和实验的结果。而怀疑是创新的心理动力。数学家笛卡儿说的好:怀疑就是方法。物理学大师爱因斯坦就是从怀疑牛顿的绝对时空观入手,才创立狭义相对论的。因此教师在物理教学中,要大力倡导学生对教师的示范探究、对书本、对以往结论敢于怀疑的精神。合作交流已成为科学工作者的基本素质,在探究过程中,每个学生的知识经验、思考方法、认识角度都是非常重要的信息,这种信息之间的交流,对启发思维、产生灵感的火花具有不可估量的价值。因此讨论与合作应贯穿于整个探究过程之中。
3营造和谐的探究氛围
教师要彻底改变“师道尊严”“长者优位”的观念,树立以人为本的理念,积极营造融洽、宽松、平等、合作的气氛,以一个引导者、合作者、倾听者、欣赏者的身份出现在学生面前。
探究式学习既培养了学生分析问题和解决问题的能力、社会实践活动能力以及团结协作的学习能力。也使学生在探究的锻炼中体验到科学探究的艰辛,逐步形成了科学思想、科学方法及创新精神,从而改变了在原有的教育、教学条件下所形成的那种偏重于记忆、理解的立足于接受知识传输的学习方式,逐步形成一种对知识进行主动探索,并重视实际问题解决的主动积极的学习方式。这必将有利于学生终身学习。
1探究式学习更重视学习知识的探究过程
要让学生经历科学探究的过程,“探究学习”不同于以往的传统教育模式,他强调的是知识的获取过程,是通过过程探究而获得知识。为达到这一目的,必须注意以下几点:
1.1潜心创设问题情景,提出探究课题。提出问题是“探究教学”的起点和开端,是解决问题的关键,但问题的发现和提出应力求自然,最好是让学生在教师精心设计的教学情境中主动地感受到。这样更容易激发学生探索的欲望。在创设物理情景时,应重视创设材料的选择,尽可能地使选择的材料与学生的实际相联系,给学生提出喜闻乐见的材料,设计学生乐于参加的活动。例如:在学习自感现象时,我用一节干电池给自感系数较小的自感线圈供电,问同学们是否敢用手碰自感线圈的两端?一个大胆的学生双手接触自感线圈两端而安然无恙时,我悄悄地将电键打开,学生被电了一下发出尖叫声,结果一场为什么会发生这种现象的热烈讨论开始了……伴随着疑问,学生便开始在教师的引导下积极探究其中的物理原因。这使学生在学习时有很高的趣味性,也有明确的目的,同时提高他们的学习热情和效率。
1.2精心设计探究过程。在物理学中,许多物理事物的本质属性,要通过实验才能展示,实验是探索物理规律的主要手段,实验过程即为学习过程。例如:“牛顿第二定律”的探究过程可采用如下步骤进行。在进行观察与实验之前,首先让学生了解实验装置的组成与特性,有不清楚的地方互相讨论,进行互助合作学习,并由教师集体辅导共性问题,然后采用控制变量法探究物体的加速度与它受到的合外力和质量的关系。
1.2.1如图1,让实验小车的质量一定,挂一个钩码时,测出小车的加速度a1(利用打点计时器打出的纸带计算加速度,这一点技能学生在前面的学习中已经学会);挂两个钩码时,测出小车的加速度;a2=2a1挂三个钩码时,测出小车的加速度a3=3a1;分析:小车放在水平实验台上时,重力与支持力平衡,小车所受摩擦力太小,可以忽略,故小车受到的合力近似等于钩码通过轻质细线对小车的拉力,比较后发现,拉力增大几倍,加速度也增大几倍。得出结论:小车的质量一定时,它的加速度与它受到的合外力成正比。
1.2.2如图1,让实验小车所受合外力一定(每次实验均只挂一个钩码),先用弹簧秤测出小车重力,再由m=算出小车的质量,然后挂上钩码进行实验,测出小车的加速度为a1;在小车上加放砝码使其质量为2m,测出小车的加速度为a2=a1;在小车上加放砝码使其质量为3m,测出小车的加速度为a3=a1。比较后发现小车的质量增大几倍,加速度变为原来的几分之一。得出结论:小车受到的合外力一定时,它的加速度与它的质量成反比。
1.2.3最后由教师介绍课本上的实验方法与原理的优点,如图2,因为小车是由静止释放,所以S=at2,得:a=。实验时我们用夹子夹住小车的尾线,同时放开,同时夹住,所以两车运动时间相同,于是只要比较小车1运动的位移是小车2运动位移的几倍,小车1的加速度就是小车2的加速度的几倍了。这样优化了实验方法,省去了我们利用打点计时器与纸带来测加速度的麻烦。
2通过探究式学习培养学生的探究能力
物理探究式课堂教学应根据物理学科特点,努力培养学生的各种能力。例如,在设计探究某个问题的方案中,培养学生的独立思考、创新思维能力;在完成某个问题的探究过程中,培养学生的实验操作、观察分析、实践探究能力;在探究某个物理知识与科技、生产、生活的联系时,培养学生关注社会热点、发现问题、分析探究问题、应用所学知识解决问题的能力等等。
2.1在探究式学习中培养学生的开放性思维能力。在探究式学习中,学生是活动的主体。教师可在方法上加以引导、帮助,但不能过多“介入”,更不能“包办代替”。例如:在“焦耳定律”课上,为激发学生主动参与的热情,让学生自己设计几种实验方法——“比较电热的大小。”同学们通过分组讨论后,提出了许多方法,有的设计了观察“电热丝使红墨水扩散快慢”的实验;有的设计“观察比较电热丝使火柴燃烧先后”的实验;还有的设计“电热丝加热加快高锰酸钾制氧反应速度,通过气球充气快慢判断电热大小”;有的运用串联、并联的知识,用裹了蜡的电阻丝,根据熔化的先后比较。在完成课本实验时,甚至有的同学提出利用液体膨胀比较电热,耗时多,改用气体膨胀的设想。实验中渗透了创新精神与实践能力的培养,促进了学生领会实验设计思想,学会用实验来验证规律、探究规律。这一活动引发了思维的“冲突”、“发散”、“开放”、“拓展”,使学生在这些探究思维的活动中,创新意识得到培养。
2.2在探究式学习中培养学生迁移问题的能力。有些问题是将已学过的旧知识在一定条件下的应用,主要是学习者认知结构水平与思维方法的结合问题。例如:在学习了“蒸发”以后,可以让学生设计一个实验“探究液体蒸发从何处吸热”。
情境:夏天用水泼地感到凉快。
问题:液体蒸发时从何处吸热猜想和假设:①液体蒸发时从液体本身吸热。②液体蒸发时从周围物体中吸热。③液体蒸发从本身和周围都吸热。
器材:大小烧杯各一个(250m,50ml)、水、乙醚、打气筒、三只温度计。
过程:往大烧杯中注入适量的水用甲温度计测水温,将盛有适量乙醚的小烧杯放入大烧杯中,用乙温度计测其温度。用丙温度计测乙醚上方空气的温度。用打气筒向小烧杯中打气。比较温度计的示数变化情况。
结论:液体蒸发时从本身和周围都吸热,因此具有致冷作用。
新问题:所有液体蒸发时都有致冷作用吗?通过知识的迁移,能使学生更好地学习和掌握知识,完成由知识到能力的转化。
2.3在探究式学习中提炼探究方法发展学生的探究能力。例如:在“牛顿第二定律”的探究式学习中可先由学生自主寻找探究方法,在此基础上,通过教师的集体辅导与点拨得出本节探究式学习的主要探究方法。①观察与实验法,这是我们探究与学习物理知识的最根本方法。②比较法,通过比较能把物理现象中隐藏的规律形象直观地揭示出来。③控制变量法,我们要探究三个及三个以上变量之间的关系时,往往用此方法。如:在探究三个变量之间的关系时,先让一个量不变,探究得到另外两个量的关系;再让另一个不变,得出其余两个量的关系;最后综合得到三个变量间的关系。探究的方法很多,教师要向学生介绍本节探究式学习中,主要探究方法在具体操作中应注意些什么,不同探究方法的特点及应用。要知道,同学们的知识会老化,但探究学习知识的方法却是他们将来在生活、学习、探究中一生受用的财富。
2.4在探究式学习中培养学生的科学素质。在探究式学习中应着重培养学生的求实精神、怀疑精神、探究精神和合作精神。一切科学认识必须建立在充分可靠的经验基础上,假设和猜想是否正确,需要实践来检验,要拿出证据来,其中最重要的证据就是观察和实验的结果。而怀疑是创新的心理动力。数学家笛卡儿说的好:怀疑就是方法。物理学大师爱因斯坦就是从怀疑牛顿的绝对时空观入手,才创立狭义相对论的。因此教师在物理教学中,要大力倡导学生对教师的示范探究、对书本、对以往结论敢于怀疑的精神。合作交流已成为科学工作者的基本素质,在探究过程中,每个学生的知识经验、思考方法、认识角度都是非常重要的信息,这种信息之间的交流,对启发思维、产生灵感的火花具有不可估量的价值。因此讨论与合作应贯穿于整个探究过程之中。
3营造和谐的探究氛围
教师要彻底改变“师道尊严”“长者优位”的观念,树立以人为本的理念,积极营造融洽、宽松、平等、合作的气氛,以一个引导者、合作者、倾听者、欣赏者的身份出现在学生面前。
探究式学习既培养了学生分析问题和解决问题的能力、社会实践活动能力以及团结协作的学习能力。也使学生在探究的锻炼中体验到科学探究的艰辛,逐步形成了科学思想、科学方法及创新精神,从而改变了在原有的教育、教学条件下所形成的那种偏重于记忆、理解的立足于接受知识传输的学习方式,逐步形成一种对知识进行主动探索,并重视实际问题解决的主动积极的学习方式。这必将有利于学生终身学习。