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“注重科学探究,提倡学习方式多样化”是新的物理课程标准提出的基本理念。中学物理教师应在新课程标准的指导下,倡导学生积极参与、勤于动手,培养学生处理信息、获取新知识的能力,提高分析问题、解决问题的能力。在教学中注重科学探究,正是全面提高学生的兴趣和能力,实现学习方式多样化的重要手段。下面,笔者结合教学实践谈谈对科学探究的几点认识。
1.科学探究对物理教学的意义
1.1有助于学生学习方式的转变。探究和接受是学生学习科学知识的两种基本形式。但目前在中学物理教学中“灌输式”太多,学生成了装知识的容器。学生亲身经历、体验、探究得太少,这样不利于学生理解、掌握知识,形成学习能力。实际上,在学习某一概念、规律前学生头脑中通过日常生活、生产及学习已经产生了一些物理知觉,有一些是正确的,对掌握、理解和形成物理概念、规律有一定的积极作用;但也有一些是错误的,它们在学生大脑中产生固定的模式并定型化,阻碍了学生掌握、理解新的知识,并使学生产生了一些片面的认识,教师即使反复讲解、强调,但学生在分析问题时仍然会以生活概念为依据进行思考。教师只有引导学生亲自探索,让学生自己发现已有经验与新发现的现象或事实有矛盾,他们才会自觉审视、反思并修正自己的知识经验。
1.2有利于培养学生的科学素质。物理学不仅指物理知识本身,而且包括探究物理知识的思维过程和方法。物理学是“知识”、“过程”和“方法”的结合体。前人对物理学的研究积累了大量的物理知识、物理思想方法。教师通过探究式的教学,让学生尝试研究问题的过程,学习认知未知事物的方法,学生能不仅最终获得物理知识,而且能让在探究科学知识的过程中体验和领悟科学家们的思维过程和思维方式,从而培养终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力。
1.3有利于学生树立科学价值观,培养创新能力。物理学是一门实事求是的科学。通过对物理课的学习,学生会逐步树立尊重客观规律的科学态度,敢于质疑,不迷信权威,树立科学的价值观。同时,学生科学探究的过程实际上是一个创新的过程,学生在教师创设的物理情境中发现和提出问题,并作出合理的猜想与假设,最后“发现”物理现象与规律。这一过程能使学生的创新潜能得到充分的开发。
2.科学探究的几个要素
2.1提出问题。爱因斯坦说过:“提出一个问题比解决问题更重要。”学生提出问题的能力应该是逐步发展的,教师可充分发挥信息技术的整合作用,展现给学生一个有趣的故事、物理现象或物理事实,让学生能够从中发现问题并把自己的发现用问题的方式表现出来。鉴于学生的年龄特点和科学知识的局限,不是所有的问题都可以让学生通过探究来解决,教师应该以学生提出的问题为探究内容,结合学生的实际进行筛选和梳理,选择那些对学生的发展有意义、学生能够探究的课题。
2.2猜想与假设。为了使探究具有一定的目的性和指向性,在学生探究之前,教师要让学生根据已有的物理知识和实践经验,对确定探究的问题进行初步的猜想与假设。如电学课中的“水果电池”,能激发学生对苹果导电性能的探究兴趣,学生会提出自己的猜想和假设,思维非常活跃。
2.3制定计划和设计实验。制定计划和设计实验是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。一般做法是先分析该探究要解决哪些问题,每个问题有哪几种解决问题的方法。根据现有条件和探索的要求,各应该选择哪种方法为好,然后根据这些被选中的方法确定需要什么器材,按这些方法的逻辑关系构思出探究步骤的计划。教师要引导学生在小组内互相交流探究计划,寻找探究中的不当之处,并推测它在探究中产生的不良后果,从而体验制定计划和设计实验在科学探究中的重要作用。教师可以让少数学生去设计一些既有一定创新意识,又符合学生认知特点的探究方案。
2.4进行实验和收集数据。教师指导学生根据探究方案,利用观察实验和其他的方法、技术收集数据、资料和信息。教师要让学生对已有的数据和信息进行科学的分析和解释,找出这些数据和探究课题之间的关系,进行科学的归纳和总结。如果涉及多个变量,教师要指导学生进行科学的分析和解释。
2.5分析论证。教师应让学生认识到:实验数据并不等于探究结论。探究的结论是在数据的基础上通过分析、论证所得出的具有普遍意义的规律。教师应引导学生整理收集各种信息、实验数据和记录,并应用科学的思维和方法通过分析、归纳找出规律,从而得出结论。
2.6评估。探究过程不是得出结论就结束了。学生通过探究得到了哪些启示,为什么探究的结果与事先的预测不一样,探究的设计和计划的进行过程是否有缺陷,还有哪些地方需要改进?这些都需要学生去反思,从而发展学生的批判性思维。通过反思和评估,学生会逐步提高科学探究能力。
3.在探究式教学中教师和学生地位的转变
在传统教学中,教师是知识的先期拥有者。对教师来说,学生所要学习的知识是非常容易的。但学生作为初学者,在学习中遇到的困难可能很容易被教师忽略,这就使得教师和学生很难产生同样的感受,这种师生之间不同的心态往往会对学生产生不良的影响。
在新课标指导下的教学,主要是以探究式学习为主,为了避免教师和学生之间的心理差异,教师的任务是引导学生和自己共同去探究新知识。教师应以同样渴求知识的心理与学生一起参与新知识的探究,教师要把自己当作一名初学者,退到和学生同一起跑线上来思考问题、分析问题,共同体验科学探究的过程。因此,探究式教学要求教师从知识的权威者变为知识学习的参与者、合作者。
4.对开展探究式教学的思考
探究式教学改变了课堂教学的面貌,改变了以往“灌输式”教学方法。随着教学理念的更新,教学方式也产生了变革,即变传授式为积极探究式,变以教师为中心的封闭、静态的讲授过程为学生主动积极参与的开放式动态教学,变使学生消极呆板地学习为主动动手、动口、动脑地学习,激发学生的探究热情,培养学生的探究意识,使学生的学习兴趣、习惯、信心、竞争意识、主动性明显增强,在讨论交流过程中培养学生的合作能力、表达能力、思维能力、实践能力和创新能力。
在教学中笔者发现了目前开展探究式教学中的一些不足。比如,学生受传统教学方式影响较深,思维发散能力差等,这也反映了目前中学生的素质未能跟上。因此,探究式教学是一个循序渐进的过程。但是相信随着我国素质教育的全面推进,学生自主发现、自主探索、自主解决问题的能力一定会得到加强,学习方式多样化的目标也一定会实现。
1.科学探究对物理教学的意义
1.1有助于学生学习方式的转变。探究和接受是学生学习科学知识的两种基本形式。但目前在中学物理教学中“灌输式”太多,学生成了装知识的容器。学生亲身经历、体验、探究得太少,这样不利于学生理解、掌握知识,形成学习能力。实际上,在学习某一概念、规律前学生头脑中通过日常生活、生产及学习已经产生了一些物理知觉,有一些是正确的,对掌握、理解和形成物理概念、规律有一定的积极作用;但也有一些是错误的,它们在学生大脑中产生固定的模式并定型化,阻碍了学生掌握、理解新的知识,并使学生产生了一些片面的认识,教师即使反复讲解、强调,但学生在分析问题时仍然会以生活概念为依据进行思考。教师只有引导学生亲自探索,让学生自己发现已有经验与新发现的现象或事实有矛盾,他们才会自觉审视、反思并修正自己的知识经验。
1.2有利于培养学生的科学素质。物理学不仅指物理知识本身,而且包括探究物理知识的思维过程和方法。物理学是“知识”、“过程”和“方法”的结合体。前人对物理学的研究积累了大量的物理知识、物理思想方法。教师通过探究式的教学,让学生尝试研究问题的过程,学习认知未知事物的方法,学生能不仅最终获得物理知识,而且能让在探究科学知识的过程中体验和领悟科学家们的思维过程和思维方式,从而培养终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力。
1.3有利于学生树立科学价值观,培养创新能力。物理学是一门实事求是的科学。通过对物理课的学习,学生会逐步树立尊重客观规律的科学态度,敢于质疑,不迷信权威,树立科学的价值观。同时,学生科学探究的过程实际上是一个创新的过程,学生在教师创设的物理情境中发现和提出问题,并作出合理的猜想与假设,最后“发现”物理现象与规律。这一过程能使学生的创新潜能得到充分的开发。
2.科学探究的几个要素
2.1提出问题。爱因斯坦说过:“提出一个问题比解决问题更重要。”学生提出问题的能力应该是逐步发展的,教师可充分发挥信息技术的整合作用,展现给学生一个有趣的故事、物理现象或物理事实,让学生能够从中发现问题并把自己的发现用问题的方式表现出来。鉴于学生的年龄特点和科学知识的局限,不是所有的问题都可以让学生通过探究来解决,教师应该以学生提出的问题为探究内容,结合学生的实际进行筛选和梳理,选择那些对学生的发展有意义、学生能够探究的课题。
2.2猜想与假设。为了使探究具有一定的目的性和指向性,在学生探究之前,教师要让学生根据已有的物理知识和实践经验,对确定探究的问题进行初步的猜想与假设。如电学课中的“水果电池”,能激发学生对苹果导电性能的探究兴趣,学生会提出自己的猜想和假设,思维非常活跃。
2.3制定计划和设计实验。制定计划和设计实验是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。一般做法是先分析该探究要解决哪些问题,每个问题有哪几种解决问题的方法。根据现有条件和探索的要求,各应该选择哪种方法为好,然后根据这些被选中的方法确定需要什么器材,按这些方法的逻辑关系构思出探究步骤的计划。教师要引导学生在小组内互相交流探究计划,寻找探究中的不当之处,并推测它在探究中产生的不良后果,从而体验制定计划和设计实验在科学探究中的重要作用。教师可以让少数学生去设计一些既有一定创新意识,又符合学生认知特点的探究方案。
2.4进行实验和收集数据。教师指导学生根据探究方案,利用观察实验和其他的方法、技术收集数据、资料和信息。教师要让学生对已有的数据和信息进行科学的分析和解释,找出这些数据和探究课题之间的关系,进行科学的归纳和总结。如果涉及多个变量,教师要指导学生进行科学的分析和解释。
2.5分析论证。教师应让学生认识到:实验数据并不等于探究结论。探究的结论是在数据的基础上通过分析、论证所得出的具有普遍意义的规律。教师应引导学生整理收集各种信息、实验数据和记录,并应用科学的思维和方法通过分析、归纳找出规律,从而得出结论。
2.6评估。探究过程不是得出结论就结束了。学生通过探究得到了哪些启示,为什么探究的结果与事先的预测不一样,探究的设计和计划的进行过程是否有缺陷,还有哪些地方需要改进?这些都需要学生去反思,从而发展学生的批判性思维。通过反思和评估,学生会逐步提高科学探究能力。
3.在探究式教学中教师和学生地位的转变
在传统教学中,教师是知识的先期拥有者。对教师来说,学生所要学习的知识是非常容易的。但学生作为初学者,在学习中遇到的困难可能很容易被教师忽略,这就使得教师和学生很难产生同样的感受,这种师生之间不同的心态往往会对学生产生不良的影响。
在新课标指导下的教学,主要是以探究式学习为主,为了避免教师和学生之间的心理差异,教师的任务是引导学生和自己共同去探究新知识。教师应以同样渴求知识的心理与学生一起参与新知识的探究,教师要把自己当作一名初学者,退到和学生同一起跑线上来思考问题、分析问题,共同体验科学探究的过程。因此,探究式教学要求教师从知识的权威者变为知识学习的参与者、合作者。
4.对开展探究式教学的思考
探究式教学改变了课堂教学的面貌,改变了以往“灌输式”教学方法。随着教学理念的更新,教学方式也产生了变革,即变传授式为积极探究式,变以教师为中心的封闭、静态的讲授过程为学生主动积极参与的开放式动态教学,变使学生消极呆板地学习为主动动手、动口、动脑地学习,激发学生的探究热情,培养学生的探究意识,使学生的学习兴趣、习惯、信心、竞争意识、主动性明显增强,在讨论交流过程中培养学生的合作能力、表达能力、思维能力、实践能力和创新能力。
在教学中笔者发现了目前开展探究式教学中的一些不足。比如,学生受传统教学方式影响较深,思维发散能力差等,这也反映了目前中学生的素质未能跟上。因此,探究式教学是一个循序渐进的过程。但是相信随着我国素质教育的全面推进,学生自主发现、自主探索、自主解决问题的能力一定会得到加强,学习方式多样化的目标也一定会实现。