物理探究式教学的探讨

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  中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1008-925X(2012)O5-0233-02
  摘要:如何能让学生深刻理解物理内容和培养其的創新创造能力,是当前摆在物理教育工作者面前的一个难题。本文详细讲解了如何实施探究式教学,对解决上述问题不失为一种好的解决方法。
  关键词:新课程;探究式教学
  新的课程标准中明确指出:“物理课程要着眼于学生的发展,使学生获得终生学习的兴趣、习惯及一定的学习能力。教学应力求贴近学生生活,通过学生熟悉的现象揭示物理规律,并将其应用于社会生活的实际,即从生活走向物理,从物理走向社会。强调以物理知识和技能为载体,让学生经历科学探究的过程,学习科学探究的方法,培养科学探究精神,进而使学生获得对物理理解的同时,在思维能力、情感态度与价值观等多方面得到进步和发展” 。科学探究体现了物理学的本质特征,是物理教学的重要组成部分。科学探究与物理知识的建构是一个统一的过程。科学探究能激发学生学习物理的内在动机,使学生有效地学习物理。本文就如何实施探究式教学作一定探讨。
  探究式教学就是将科学作为探究过程来讲授,让学生像科学家进行科学探究一样在探究过程中发现科学概念、科学规律,培养学生的探究能力和科学精神。教师有效地进行探究式教学,可从以下方面着手。
  一、教师要正确理解探究教学本质含义
  有一种观点认为,只有把学生放开,让他们自己发现问题,自己动手实验才是科学探究,才是探究式的教学方式。这种观点是对探究教学的狭义理解,只看到了探究教学的自主性和操作性层面,而忽视了探究教学的本质含义。我们在实际教学中,不可能每个课题都用这种探究的方式教学。因此,如何理解探究教学和怎样用探究的思想指导物理教学就成了一个新课改中的重要课题。
  中学物理探究式教学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、解决问题的教学方式。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,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。
  二、教师要清楚把探究精神渗透到物理教学中的手段
  1、要善于运用实验进行探究教学
  物理学科是以实验作为载体的,许多现象可以说明所要讲述的物理知识。在教学中我通过探究实验的设计,让学生去发现问题,寻找解决问题的方法。探究实验的教学首先要提出所要探究的问题,提出的问题要新,要有一定的趣味性,以充分调动学生的积极性。如在学习《摩擦力》时可提出:我们都知道,走路靠的是摩擦力,平时我们走得很稳,可是下雨天走路容易摔跤,想知道是什么原因吗?那我们就一起来“探究摩擦力的大小与哪些因素有关”。下面就让学生进行分组探究实验:一组探究摩擦力与接触物体的材料是否有关,二组探究摩擦力与接触物体的粗糙程度是否有关,三组探究摩擦力与正压力是否有关。其次要引导学生根据已学过的物理知识和生活经验,对问题进行科学猜想,鼓励大胆提出假设,开展讨论,分组设计检验猜想的实验方案,包括选用哪些实验器材、先后测量哪些物理量、具体如何操作等。
  2、在概念的形成及规律的建立中进行探究教学
  对概念的形成及规律的建立,是课堂教学的重头戏,对这一过程教师必须加以充分的“稀释”,使学生知道其来龙去脉,注重挖掘隐含在知识背后的科学方法,使其成为发展学生科学思维的源头活水,从中体验物理学家研究问题的方法及科学探索的艰辛。例如《牛顿第一定律》的教学可安排学生探讨以下几个问题:
  (1)亚里士多德根据直觉得到的观点错在哪里?(由于时代的局限性,亚里士多德没有考虑摩擦力的存在。)
  (2)伽利略研究问题的方法有何特点?(实验事实+科学推理=正确结论,这种研究方法对以后的科学研究工作具有重大的指导意义。)
  (3)伽利略对科学的贡献是什么?(“毁灭直觉的观点而用新的观点来替代它。”——爱因斯坦)
  (4)笛卡儿对伽利略的表述作了何种改进?(运动的方向性问题,伽利略时代还没有把物理量区分为矢量和标量。)
  (5)牛顿又是如何补充和完善前人的理论的?(①物体的运动并不需要力去维持,②提出了惯性的概念。牛顿第一定律实际上是伽利略思想的继承。)
  (6)牛顿第一定律揭示的是什么自然规律?(力和运动的正确关系)
  (7)你对牛顿“如果说我在科学上有什么贡献的话,那是因为我是站在巨人的肩膀上,比别人看得更远的缘故”这个说法有何感想?(这是一句实事求是的挚语。)
  通过这一教学过程,学生真正内心体验和主动参与的“再发现过程”或“亚研究过程”,使学生真实体会到真理的发现过程是一个螺旋式上升过程。
  3、要善于用逻辑推理与数学推导的方法进行探究教学
  许多物理学的定律、公式,都是运用已学过的旧知识在具体的条件下,通过数学的严密推导而得出结论,这又是一个学习的重点,涉及到两个方面:其一为逻辑推理方式;其二为思维的方法。例如,力学中的动能:EK=mV2/2我们不仅要知道其表达式,更应知晓其推导过程:外力F对物体做的功W=FS,如果用EK表示物体的动能,则有,EK=FS,根据牛顿第二定律F=ma和运动学公式V2=2as,可得:EK=FS=maV2/2a=mV2/2
  三、教师要知道物理课堂中实施探究性学习的策略
  1、培养探究兴趣
  心理学研究表明,成功的教学所需要的不是强制、而是激发学生的兴趣。兴趣是学生最好的老师,能使学生在愉悦的气氛中学习,唤起学生强烈的求知欲望,是教学成功的关键。实践中,激发学生的探究兴趣可以侧重两个方面:其一,通过从自然、生活到物理的认识过程,激发学生的求知欲,让学生领略自然现象中的美妙与和谐,培养学生终身的探究兴趣。其二,学生的心理发展就是认知结构从平衡到不平衡再到新的平衡的过程。引起学生认知结构上的不平衡,造成学生心理上的悬念,激发学生的学习兴趣,是探究教学的关键。所以,教师要设计新颖、有效的探究性教学情境,去刺激学生的思维,使它与学生原有的思维定势相矛盾,产生知识上的不协调和冲突,这样才会激发起学生探索的兴趣和欲望。   2、诱发探究灵感
  课堂教学中,师生的主观心理因素和教学的客观环境构成了教学情境。将教学情境作为诱因,可以引发并唤起学生的精神需要,激发学生探究的灵感,点燃学生的思维火花。灵感是一种直觉思维,是由于长期实践,不断积累经验和知识而突然产生的富有創造性的思路,是认识上质的飞跃。灵感的发生往往伴随着突破和创新。在探究活动开始时可以设置各种问题情境,引导学生发现新的物理情景与已有知识的冲突所在,从而提出问题,并做出合理的假设与猜想。对于学生别出心裁的想法,违反常规的解答,标新立异的构思,哪怕只有一点点的新意,都应及时给予表扬,肯定其首创精神。鉴于此,作为物理老师就应该把创设最佳的教学情境作为教学过程的追求目标,并贯穿于教学的始终,以获取最大的教学效。
  3、指导探究方法
  科学的方法是行动的指南。只有使学生掌握正确的学习方法,让他们在学习过程中自觉运用自己认知结构中的原有知识去同化新知识,培养他们独立解决问题的能力和习惯,教学才会取得事半功倍的效果。因此,如何让学生在学习知识与技能的同时,体验到知识产生过程的乐趣,并掌握其解决实际问题的本领,是探究性学习的关键所在。因此,教师的“教”不能仅仅停留在教给学生知识的层次上,更应对学生的学习方法进行指导,引导学生了解物理知识形成的过程,培养学生探究学习的能力;学生的“学”也不能简单被动地接受知识,而是要积极主动地进行探究性学习,体验知识的形成过程、掌握科学的学习方法和探究策略。科学探究的过程是多种多样的,一般途径是:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行试验与收集证据、分析与论证、评估交流与合作。
  (1)提出问题是整个探究的基础。
  如果学生提不出问题,探究很难进行下去,为了让学生能提出问题,我们可以合理地创设物理情境,让学生从日常生活、自然现象或实验观察中提出有关物理问题,并且要贴近科学探究活动的主题。教师除了在课堂上设计一些情境让学生发现问题和提出问题之外,还可以引导学生在课外生活中发现和提出一些有意义的物理问题。
  (2)合理启发,适时设问,引导学生根据已有的经验和知识对问题的原因提出大胆的猜想,并要求说出这样猜的理由。猜想并不是无目的、无根据地瞎猜,必须进行科学的猜想。有些内容学生比较熟悉很容易猜想出,有些内容学生知道的很少,这时需要教师积极引导。
  (3)指导学生自己去制定计划和设计实验收集数据,并对数据进行处理。
  要制定好计划,就要让学生做好实验准备:包括器材、过程以及所涉及的表格等等。在这一过程中一方面要体现科学家进行科学研究的思想和方法,另一方面要使学生明确做事目的,带着问题去研究。学生把设计的方案提出后能得到教师和同学的认可,会增强他们的自信心。设计实验是一个创造过程,是探究中很重要的一个环节,直接影响到探究的结果。先放手让学生大胆地去设计,组与组之间讨论方案的可行性,哪组设计的方案好,对确实设计有困难的教师加以积极地引导。例如在讲欧姆定律时,也可以让学生设计实验来探究电流与导体两端的电压,与导体电阻的关系,测出数据作U-I图,发现图象是过原点的直线,表明电压与电流的比值是一常数。
  (4)引导学生进行简单的推理和归纳,尝试对探究结果进行描述、解释和评估。只有对所进行的实验和证据进行分析和论证才能获取知识得出科学规律,这是从动手实践上升到建立理论的思维过程。例如:在讲?“探究电磁感应的产生条件”时,由初中的闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时会产生感应电流,到将插入或抽出线圈时会产生感应电流,再到将一个含有电磁铁的电路,在开关打开或闭合时在电磁铁的外层线圈中会产生感应电流。引导分析上述三个试验中出现的现象的物理过程,并从中归纳出产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生了变化,然后通过理论进行证明。
  (5)引导好学生之间的交流与合作,并改进探究方案。
  交流与合作,这一活动贯彻在整个探究活动中,能使学生养成良好的学习习惯。课堂教学中,我们不仅要注重学生创造性思维的开发和创造能力的培养,同时还要重视学生间的交流与合作。在讲“探究平抛运动的规律”时,其目的就是想让学生知道平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。通过对平抛运动轨迹的观察,学生猜想到它在竖直方向的变化规律很可能与自由落体的规律一样。但书中的实验仅凭眼睛看,还不能准确的说明两个小球同时落地,让学生进行交流讨论,对实验进行改进,结果就有同学提出用耳朵听,他们在地上放一个钢板,让大家都安静,用耳朵听小球是否同时发出撞击声,这样效果反而更好。
  4、开发探索潜能
  探究性学习是与接受式学习相对的,它是一种在好奇心驱使下的、以问题为导向的、学生有高度智力投入且内容和形式都十分丰富的学习活动。其基本特征可以概括为“活”和“动”两个字。“活”一方面表现为学生的积极和主动心,另一方面表现为学习活动的生成性;“动”表现为学生的真正的动手操作、动眼观察、动脑思考。在探究中,教师与学生是一种对话关系,学生带着自己的兴趣、需要直接与周围事物和现象进行对话,直接与教师进行对话。[1]在新课程背景下,物理课本上许多探究性实验的要求是最基本的,作为教师要充分利用这些素材,进一步挖掘探究潜能。
  总之,探究性学习无论是作为一种学习方法,还是一种教学形态,都给每一位学生提供了充分发展的创造空间。它的成效不在于发展学生的主体性,使人类群体的智力资源有效转化为个体智力资源,而在于培养学生的可持续发展的能力,使学生学会学习。[2]因此,作为教师应有创造力,以不断优化课程结构,创造充满活力与和谐气氛的教学环境,有效地开发学生的智慧,进而培养学生的创新意识、创新人格和创新能力,提高学生的整体素质。
  参考文献:
  [1]应俊峰.研究性学习的管理[M].天津:天津教育出版社,2003
  [2]张行淘,郭东岐.新世纪教师素养[M].北京:首都师范大学出版社,2003
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