对探究性学习物理课堂教学模式的研究

2023-01-10

1 探究性学习物理课堂教学模式

探究模式源于美国教育家萨其曼 (Richard Suchman) 对于独立学习者发展的信念。他认为:科学家用来解决问题、探究未知的理性策略可以传授给学生。探究模式是在学生积极参与科学探索过程中, 教师试图模拟科学家解决问题的过程, 使学生体会科学家如何面临疑难情境, 学会搜集和加工资料, 最终达到问题的解决, 从而获得有真实生活情境中发现问题和解决问题的能力。

目前建构主义作为一种新的认知理论已成为国际科学教育改革的主流理论。建构主义者提出, 学习不是被动接受已定知识, 而是学习者主动在内部建构知识意义的过程, 强调学习的自主性、社会性、情境性, 由此生发出探究学习和合作学习等现代学习方式。建构式的科学教育更加强调的是探究问题, 而不仅仅是了解问题的答案;是批判性思维, 而不仅仅是记忆;是在情境中理解, 而不仅仅是获得一点信息;是促进学生合作学习、互动和分享思想和信息, 而不是无益的竞争。

基础教育课程改革以创新精神和实践能力的培养为重点。强调学生学习方式的改变, 倡导建立具有“主动参与、乐于探究、交流与合作”特征的学习方式。学习方式非常重要, 它决定了一个人的思维方式, 最后会成为一个人的生活方式。对“主动、探究、合作”学习方式的倡导, 充分体现了课程改革“以人为本”的思想, 着眼于学生的充分发展。

所谓探究学习即在教学中创设一种类似于学术 (或科学) 研究的情境, 通过学生自主、独立地发现问题的学习方式和学习过程。与探究学习相对的是接受学习。探究学习中学习内容是以问题的形式来呈现的。和接受学习相比, 探究学习具有更强的问题性、实践性、参与性和开放性。探究学习的核心思路:通过问题解决来学习。在问题解决中, 学习者要综合运用原有的知识经验, 并查阅有关的资料, 从而作出合理的综合和推论, 分析、解释当前的问题, 形成自己的假设和解决方案, 而在此过程中, 学习者便可以建构起与此相应的知识经验。经历探究过程以获得理智和情感体验、建构知识、掌握解决问题的方法, 这是探究学习要达到的三个目标。探究式教学方法的目标是:以培养学习者创新意识和实践能力为核心。

探究教学模式的类型: (1) 按过程分: (1) 完整的探究; (2) 部分的探究。 (2) 按组织形式分: (1) 实验探究; (2) 调查探究; (3) 理论探究。 (3) 按情景分: (1) 现实情景的探究; (2) 科学史情景的探究; (3) 假设情景的探究。 (4) 按场地分: (1) 课内的探究; (2) 课外的探究。

2 探究性学习物理课堂教学模式的实施

2.1 遵循物理课程标准目标

在《物理课程标准》的内容标准中明确指出:科学探究既是学生的学习目标, 又是重要的教学方式之一。学生在科学探究活动中, 通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程, 学习物理知识与技能, 体验科学探究的乐趣, 学习科学家的科学探究方法, 领悟科学的思想和精神。科学探究的形式是多种多样的, 其要素有:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在学生的科学探究中, 其探究过程可以涉及所有的要素, 也可以只涉及部分要素。所以, 要实现上述要求, 根据物理学科的特点, 将课堂教学过程进行优化处理。变教学过程为学习过程, 把教学活动中教师传递学生接受的过程变成以观察实验为基础、以学生为主体的师生互动探索的学习过程。

2.2 探究性学习教学模式流程特征

在上述教学模式的教学理念指导下, 教学形式上可以是多种形式, 灵活应用。从教学方式上来说, 它可以科学知识为主线, 插入具体问题和应用实践背景资料, 也可以问题和应用为中心, 逐步渗透科学知识和科学观念的教学;从教师作用上来说, 它可以教师引导为主, 也可以学生活动为主;从应用范围上来说, 它可围绕某一探究活动进行整个单元的内容的教学, 也可用于教学过程的某一环节。总的说, 教师在探究学习活动中应根据《标准》能动地发挥作用, 成为学生学习活动的组织者、引导者和规范者, 使学生的科学素质在主动学习的过程中得到发展。探究活动流程如下:

2.3 探究性学习教学模式的实施过程

2.3.1 创设情境, 激“疑”, 使学生发现问题

前苏联教育家赞可夫说过:“教学法一旦触及到学生情绪和意志领域, 触及到学生的精神的需要, 这种教学法就能发挥高度有效的作用。”孔子说:“知之者不如好之者, 好之者不如乐之者。”心理学的研究也表明:学习情感是影响学习活动最积极、最活跃的因素, 而教学情境又是激发学生学习情感最直接的原因。心理学还认为:青少年学生都有好奇、好美、好动、好问等特点。满足学生的心理需要, 可使学生产生积极愉快的学习情感。因此, 从学生的心理特点出发, 创设课堂教学中的激励情境, 以情激趣, 以趣启智, 智情并育, 和谐发展, 才能实现物理课堂的素质教育目标。在物理课堂中如何创设“激励情境”呢?探究性学习教学模式要求学生去体验情境, 通过观察、实验和思索, 触发学生的探索意向, 形成自觉的发现问题和提出问题的习惯。初中物理探究式课堂教学, 必须努力创设物理问题情境, 让学生在问题情境中产生疑问, 发现问题。

例1

用实验激疑:在讲蒸发时, 老师说:人被电风扇吹, 觉得很凉爽, 让同学亲自在转动的电风扇前被吹一会, 然后老师说, 将一只温度计放在电风扇前, 温度计示数会出现什么变化, 让学生猜想, 发表自己的意见, 然后将温度计放在电风扇前吹, 让学生观察。然后每人发一只温度计, 将温度计玻璃泡沾一些酒精, 观察温度计示数, 过一会再用书本扇温度计, 温度计示数又有什么变化?最后温度计示数是多少?先猜想温度计的示数会怎样变化?然后组织学生实验。组织学生讨论观察到的现象。

例2

用多媒体课件激疑:如讲力的作用效果时, 可用多媒体动画或漫画展示这样的场景:

让学生配解说词, 或让学生说这三幅漫画说明了什么?

2.3.2 恰当引导, 使学生提出问题或老师提出问题

教师要引导学生根据发现的物理现象, 善于和敢于大胆提出问题, 鼓励他们中的奇思妙想, 并展开讨论交流。

在例1中, 教师发问:对你观察到的现象加以解释或提出问题。教师组织学生讨论、提问题, 对学生解释中没有科学根据的说法, 教师及时给予正确引导。

在例2中, 学生观察完动画或三幅漫画后, 以推车为例, 指出要说明力作用的效果, 必须同时说清哪些条件。教师引导学生提出问题:力作用的效果与哪些因素有关?以此引出力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关。

2.3.3 组织学生对自己提出的问题或老师提出的问题, 进行猜想假设可能是什么原因

在这一环节中, 老师要组织、引导学生根据已经学过的物理知识和生活经验, 对问题进行科学“猜想”, 鼓励他们大胆提出各种假设, 并展开讨论但对毫无根据或没经过思考的乱猜, 教师应及时给予引导指正, 使其规范化。例如, 教学“研究怎样利用磁场获得电流”时, 启发和引导学生大胆猜想:感应电流的有无与磁场强弱有关吗?与磁场方向有关?与电路是否闭合有关?与闭合电路在磁场中运动的快慢和方向有关吗?与闭合电路在磁场中的面积大小有关吗?与闭合电路的部分导体在磁场中运动的快慢和方向有关吗?等等。

2.3.4 组织引导学生针对自己提出的问题或老师提出的问题, 进行设计实验和进行实验

在实验探究过程中, 如分组探究活动, 教师不但要引导还要组织学生分组, 引导学生如何选择器材, 器材使用时要注意什么事项, 避免出现偏离方向的盲目探究和不良后果。如探究液体沸腾时, 教师要引导学生先将铁架台上的器材调整好高度, 注意不要烫伤。在学生探究过程中, 教师要巡视, 发现问题, 及时引导或纠正。如“探究——不同物体的导电性能”时, 做实验观察自来水是否导电, 很多同学得出结论不导电, 原因是同学们做实验时都是在导体插入水杯后, 才抬头观察电流表, 因为水在低电压条件下导电性能很差, 电流表指针只有细微变化, 所以同学们认为电流表指针没有变化, 这时老师就要指导一位学生做实验, 另一位学生注意观察电流表的变化, 在学生探究的过程中老师就是一个组织者和引导者。

2.3.5 组织引导学生获取实验证据、检验评价

在教师的引导下, 学生独立进行分组实验 (或观察教师的演示实验) 探究, 取得实验数据。例如, “研究自行车上的力学知识”以学习小组为单位, 教师要求学生实地观察自行车并动手操作, 分别观察自行车上的杠杆、自行车上的轮轴、自行车上增大或减小摩擦的地方:“测定人体是否导电”时, 可先让学生用两节干电池和安培表测试, 然后问学生, 人是绝缘体吗?有些学生知道人是导体, 但无法用实验证明, 这时老师可提示学生换用灵敏电流计测试, 手沾一些水再测试, 这样便于学生获取实验证据, 促使实验顺利进行。

2.3.6 组织引导学生交流讨论, 创设民主、协作学习氛围

在学生完成实验交流讨论活动中, 教师要使学生在共享集体的思维成果的基础上, 达到对所学的概念有比较全面和正确的理解, 所以组织讨论和评价是不可缺少的组成部分。因此集体讨论和评价时, 要引导学生作自我评价和小组评价。在交流过程中, 学生为了小组的成功会竭尽全力找理由, 摆依据, 做实验, 谈看法, 学生通过利用环境解决问题获得了内在的满足感, 这比接受性学习中回答教师问题所获得的外部奖励更具有强烈的震撼力, 这样也主观上促进了学生素养的自我完善。

学生在教师创设情境中产生认知冲突后, 思维处于强烈的不平衡状态, 从而诱导自己主动提出探究课题。在探究性学习中, 小组合作形式将“学生——教师”之间的单向反馈变为“学生——学生、教师”之间的多向反馈。学生不仅从教师那里获得知识和学习方法, 而且通过与同学间讨论, 让思维发生激烈碰撞和提升。此外, 小组合作形式最大优势是培养学生团结协作的精神。学生通过小组讨论, 形成小组意见, 再通过组间交流, 综合集体意见, 使学生充分感受到团结协作的力量。

在探究性学习小组活动中, 不提倡学生与学生两两之间的交流, 在小组合作活动时, 最好小组座位安排成一个圆形或矩形, 这样使小组中任何人都能看见小组中其他所有的人, 从而有利于小组合作讨论的顺利进行。

3 关于探究性学习物理课堂教学模式的几点思考

3.1 如何看探究式学习

[美]艾伦·柯林斯说:这是一种费时的教学, 但如果我们的目标是培养学生能创造性地解决问题和发现理论, 那么这是我们所拥有的唯一方法。由于实验探索模式需要教师、学生花费大量的时间和精力, 受教学时数的限制, 在教学中频繁运用该模式教学显然是不可能的。但是, 为了培养学生的思维能力、创造性解决问题的能力等, 适当安排若干次实验探索模式实施的教学还是很有必要的。教师如何看探究式学习?

3.1.1 不要神化

不要把探究式教学看成什么高深的模式, 它也不是什么新鲜的东西, 只是把传统教学中的好的东西发扬光大, 结合现代教育理念总结出的教学模式。说来说去, 就是让学生从发现问题中解决问题。形式可以多种多样,

3.1.2 不要泛化

搞探究式学习不要换汤不换药, 随意地把一些人们早已熟知的教与学的形式贴上探究的标签, 如把从目的到内容再到方法、步骤, 甚至连表格都画好了的实验活动设计, 也称之为探究式学习。

3.1.3 不要片面化

学生分组活动学习探究是探究式学习, 但不要认为只把问题确定, 解决问题的程序和结论的得出等都是由学生自主完成的活动才归为探究式学习。探究式学习不一定总在实验探究方面, 还有其他方面的探究, 在课堂授课过程中, 学生在老师的引导、启发下, 不断的提出问题、讨论、解决问题, 这也是探究式学习, 有人把前者叫“大探究”, 后者叫“小探究”。

3.1.4 不要绝对化

科学学习要以探究为核心, 但探究不是惟一的学习方式。在科学学习中, 灵活和综合运用各种教学方式和策略都是必要的。有些教学内容不适宜学生直接去探究, 它需要老师必要的讲解和铺垫, 然后在提出问题。如:内能的知识, 本来分子就用眼睛不能直接观察到, 它的运动就更不好探究了, 这就需要老师用多媒体手段介绍, 配合宏观实验现象, 引导学生分析得出结论, 引导学生利用宏观中的量类比启发得出内能的概念。好的教师善于运用各种方法创设环境, 使教师及其每一个学生都能以积极主动的学习者的态度共同参与。

3.2 运用探究性教学模式的注意事项

(1) 通常学生对课题的猜想和假设难免有错误之处, 教师对他们提出的猜想和假设不要轻易否定, 要让他们通过实验去认识, 当他们通过自己做 (或观察演示实验) 后, 自我修正了错误认识, 无疑要比教师讲解印象深刻得多。如教师引导学生讨论“测定人体最大输出功率”实验时, 教师不能轻易地否定学生提出的不太可行的想法, 而是让学生充分讨论, 自己得出简单可行的实验设想, 并让学生按自己讨论的实验设想去实际操作, 充分发挥学生的主体性, 学生的学习、实践热情空前高涨, 积极参与实验, 极大地调动了学生的学习积极性, 其意义远远超过测人体的最大输出功率本身。

(2) 初二年级起始阶段, 由于学生的实验操作能力不强, 可以演示实验探索为主。随着学生实验能力的不断提高, 抽象概括思维能力的不断发展, 教师逐步减轻指导的分量, 逐步过渡到学生自我实验探索, 这其中有一个循序渐进的过程。

(3) 若以学生自我实验检验假设、进行探索, 还要注意实验应用的器材不宜太多, 操作要较为简便, 实验现象和变化过程明显, 测量的有关数据要比较精确, 实验误差要在允许的范围内, 以便让学生在实验观测的基础上集中注意力进行思考分析, 比较总结, 探索规律。对于实验装置过于复杂, 实验操作难度过大或误差过大, 一般不宜学生自我实验探索。对于那些操作过于复杂的实验, 由于学生难以处理好实验操作与思考探索的关系, 在实验过程中会忙乱不堪, 妨碍学生正常思维的发展, 无法达到教学的目标。

3.3 放开手脚勇于创新

探究是为了鼓励创新, 促进学生个性健康发展。教师首先要放开手脚, 勇于创新。教育所传递的内容应该有这样三个层次:第一, 应该让教育者知道世界是什么样的, 成为一个有知识的人, 一个客观的人;第二, 应该让受教育者知道世界为什么是这样的, 成为一个会思考的人, 一个有理性的人;第三, 应该让受教育者知道怎样才能使世界更美好, 成为一个善于提问、勇于探索和创新的人。而目前的物理课堂教学对学生实践能力的培养, 还局限于对学生实验能力的培养, 还不够重视培养学生创新意识和实践能力。因此, 在探究性学习问题解决之后, 教师应积极引导学生将所学的知识应用于实际问题, 特别是解决与社会相联系实际问题和与现代科技发展相联系的问题。

在创设新情境过程中, 要自觉做到理论联系实际, 联系科技与社会, 体现现代物理的新内容、新方法、新思想、新观念, 可涉及当代科学技术的新成就, 在不削弱物理基础知识的学习, 不破坏物理教学内容的系统性情况下, 敢于突破物理学的框架体系, 综合其他学科的内容, 用联系的观点将学习内容综合化、实践化、社会化和现代化。以期达到“课虽终, 而趣不尽, 思未止”, 来扩展学生的学习领域, 培养学生的创新能力。

如有些问题提出来可以让学生课下讨论:

(1) 有人说, 煤和石油的能量也是来自于太阳, 那么太阳能通过什么途径变成了煤和石油中的化学能? (2) 小轿车的转向灯与驾驶室内的指示灯为什么不是串联?

教师应把自己视为激发、鼓励、促进学生学习和探索的引导者、促进者、咨询者、支持者, 而不是学生主张的裁判。

3.4 注重科学研究方法的教育及能力的训练

探究式学习, 是通过探究过程, 让学生体会是探索真理的方法的一种学习方式。在初中物理探究式课堂教学中, 应体现物理学研究方法教育的特征, 对学生适时进行物理学研究方法的教育。初中物理教材中, 潜存着许多物理学的研究方法, 如“研究电流产生的热量与什么因素有关”“研究决定电阻大小的因素”中的控制变量法;“研究电压”中的类比法;“研究物体不受力, 将会怎样”中的推理法;“研究力的概念”中的归纳法。另外, 实验、观察、假说、比较、尝试、模型、理想化、抓主要因素等, 也都是物理常用的研究方法。在探究式教学中, 教师应结合具体学习内容, 适时对学生进行上述研究方法的教育, 让学生体验和学习研究物理学的基本方法。

在设计研究某个问题的方案中, 培养学生的独立思考、创新思维能力;在完成某个问题的研究过程中, 培养学生的实验操作、观察分析、实践探索能力;在研究某个物理知识与科技、生产、生活的联系的问题中, 培养学生关注社会热点、发现问题、分析研究问题、应用所学知识解决问题的能力等等。

3.5 探索利用现代化教育手段进行探究性学习

随着社会的进步, 科学的发展, 高科技产品已进入社会各个领域。在教学领域中, 多媒体教育手段就是当今先进的教育手段, 如何利用多媒体手段进行探究性学习是摆在我们面前的课题。

例如可以尝试如何利用网络教学来进行探究性学习, 我正在常识用我制作的多媒体课件——《电路的设计与连接画板》, 让学生复制到自己的电脑里, 可在家自己反复练习, 将每次连接的结果用“桌面抓图”的方式存为图片并把它发到我的邮箱, 我在家也就可以随时批改并与学生交流, 学生兴趣很高。另外我正在探索开发新的课件, 就是想把电脑游戏与物理习题结合, 这既能满足学生的兴趣又能很好的掌握物理知识, 我相信效果一定不错。

探究性学习课堂教学模式还处于探索阶段, 但在探索性学习中, 学生一直处于动眼、动耳、动口、动手、动脑的相互交流合作, 理论联系实际的状态之中, 能很好地贯彻教育方针, 促进学生个性的健康发展。

摘要：创新是一个民族的灵魂, 是决定国家、民族地位的要素之一。以素质教育代替应试教育, 把研究性学习引进学科教学, 已是公认的教育转型。目前物理课堂教学仍然过分地注意建构完整的物理知识体系, 不适当的强调教师的主导地位和教材的绝对权威性。长期以来, 学生养成了极强的依赖性, 没有了自己的思考, 没有了自己的个性, 不会质疑, 不会探索, 更谈不上创新了。因此, 有必要构建一种既遵循学生个性心理发展规律和认知特点, 又反映物理学特色和实际的教学模式, 即“探究性学习物理课堂教学模式”。

关键词：物理课堂教学模式,探究性学习