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初中物理課堂實施探究性學習的策略

李誠

2001年,教育部頒發了《全日制義務教育物理課程標準(實驗稿)》(以下簡稱《新課標》)。《新課標》在前言中明確指出:“義務教育階段的物理課程要讓學生學習初步的物理知識與技能,經歷基本的科學探究過程,受到科學態度和科學精神的熏陶”。[1]“物理課程價值的一個重要表現是通過科學探究,學習科學探究方法,發展初步的科學探究能力,形成尊重事實、探索真理的科學態度。” [1]《新課標》闡明了科學探究是學生的學習目標,又是重要的教學方式之一。那么什么是探究性學習呢?筆者認為探究性學習是學生在一種好奇心的驅使下,以問題為向導,通過類似于科學家探究性活動的方式獲取科學知識,并在此過程中學會科學的方法和技能、科學的思維方式,形成科學觀點,樹立科學精神的一種十分豐富的學習活動。在探究性學習中,學生擁有自己的問題領域,可以設計他自己的問題,學生所獲得的知識是整合的、結構化的、靈活的,屬于他們自己的知識體系(知識結構),學生對新知識能形成自己的見解和解決問題的程序。國內外許多研究資料表明,引導并組織學生進行探究性學習是中學生學習物理的一種十分有效的方式,也是真正推進素質教育培養創新人才的重要途徑。下面筆者結合自己的教學實踐,談談初中物理課堂中實施探究性學習的幾點策略。

一、培養探究興趣

心理學研究表明,成功的教學所需要的不是強制、而是激發學生的興趣。興趣是學生最好的老師,能使學生在愉悅的氣氛中學習,喚起學生強烈的求知欲望,是教學成功的關鍵。實踐中,激發學生的探究興趣可以側重兩個方面:

其一,通過從自然、生活到物理的認識過程,激發學生的求知欲,讓學生領略自然現象中的美妙與和諧,培養學生終身的探究興趣。例如,在探究平面鏡成像的特點時,教師先讓學生打一歇后語:“豬八戒照鏡子──”學生答:“里外不是人”。接著老師再提出一連串問題:里面是什么?外面是什么?里面的像和外面的豬八戒等大嗎?像和八戒到平面鏡的距離一樣嗎?八戒把鏡子往前移像怎么變化?這樣使得學生迫切想知道其中的原因,激發了學生的探究興趣。

其二,學生的心理發展就是認知結構從平衡到不平衡再到新的平衡的過程。引起學生認知結構上的不平衡,造成學生心理上的懸念,激發學生的學習興趣,是探究教學的關鍵。所以,教師要設計新穎、有效的探究性教學情境,去刺激學生的思維,使它與學生原有的思維定勢相矛盾,產生知識上的不協調和沖突,這樣才會激發起學生探索的興趣和欲望。例如,用“一定一動”滑輪組提升重物效果好,還是“二定二動”滑輪組提升重物效果好?學生回答是“二定二動”效果好,因為它能更省力。接著老師問:既然用“二定二動”的滑輪組好,為什么人們還要用“一定一動”的滑輪組?學生討論后回答:“一定一動”比“二定二動”省距離。接著老師再問:它們的做工情況如何?哪個機械的效率更高?通過實驗探究,得到結論:在提升相同重物的情況下,“一定一動”的比“二定二動”的機械效率更高。在此基礎上,老師進一步問:是不是越簡單的機械其機械效率就越高呢?某一機械,它的機械效率是不是一個定值呢?通過進一步的探究發現,用同一機械來提升不同的重物時,它的機械效率是不同的;提升的重物越重,其機械效率就越高。一連串的問題和實驗結果,大大背離了學生原先的判斷,強化了學生思維的探索性、研究性和創造性。

二、誘發探究靈感

課堂教學中,師生的主觀心理因素和教學的客觀環境構成了教學情境。將教學情境作為誘因,可以引發并喚起學生的精神需要,激發學生探究的靈感,點燃學生的思維火花。靈感是一種直覺思維,是由于長期實踐,不斷積累經驗和知識而突然產生的富有創造性的思路,是認識上質的飛躍。靈感的發生往往伴隨著突破和創新。在探究活動開始時可以設置各種問題情境,引導學生發現新的物理情景與已有知識的沖突所在,從而提出問題,并做出合理的假設與猜想。對于學生別出心裁的想法,違反常規的解答,標新立異的構思,哪怕只有一點點的新意,都應及時給予表揚,肯定其首創精神。鑒于此,作為物理老師就應該把創設最佳的教學情境作為教學過程的追求目標,并貫穿于教學的始終,以獲取最大的教學效益。例如,在探究壓力的作用效果與哪些因素有關時,教師首先用多媒體演示一個氣功表演中的例子:氣功師平躺在地面上,身上壓了一塊大石板,然后讓助手用大鐵錘打擊石板,學生看到石板碎了而氣功師安然無恙。這種物理情景與學生原有知識產生沖突──被錘打怎么不受傷?學生頭腦中有了疑問。教師適時引導:如果氣功師身上不壓大石板,而讓大鐵錘直接打擊其腹部,氣功師愿意嗎?學生根據問題情境展開了激烈的討論,產生了想探究壓力的效果與什么因素有關的欲望。這時教師引導學生用身邊的學習用品如鉛筆進行探索:兩指壓緊鉛筆兩端時感覺一樣嗎?如果不,哪一端效果更明顯?如果把鉛筆的一端固定在桌面,用大小不同的力壓另一端感覺又怎樣?學生經歷探究體驗后,對影響壓力作用效果的兩個因素──壓力和受力面積,這時可以產生深刻的定性的印象,繼而引發他們更深一步進行定量探索的熱情。

三、指導探究方法

科學的方法是行動的指南。只有使學生掌握正確的學習方法,讓他們在學習過程中自覺運用自己認知結構中的原有知識去同化新知識,培養他們獨立解決問題的能力和習慣,教學才會取得事半功倍的效果。因此,如何讓學生在學習知識與技能的同時,體驗到知識產生過程的樂趣,并掌握其解決實際問題的本領,是探究性學習的關鍵所在。因此,教師的“教”不能僅僅停留在教給學生知識的層次上,更應對學生的學習方法進行指導,引導學生了解物理知識形成的過程,培養學生探究學習的能力;學生的“學”也不能簡單被動地接受知識,而是要積極主動地進行探究性學習,體驗知識的形成過程、掌握科學的學習方法和探究策略。科學探究的過程是多種多樣的,一般途徑是:提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行試驗與收集證據、分析與論證、評估交流與合作。例如,在探究摩擦力的大小與什么因素有關時,教師首先讓學生列舉生活中的一些與摩擦有關的例子,然后結合學生所舉的例子,提出問題:摩擦力的大小與什么因素有關?在教師的指導下,讓學生進行猜想。學生的猜想很多,有的可能很不合理,對此,教師應以鼓勵為主。然后,通過師生討論排除一些不合理的因素。“猜想”過后很自然地進行制定計劃、“設計實驗”的環節。因為學生可能猜想到了影響摩擦力的因素很多,如壓力、接觸表面的粗糙程度、接觸的面積、物體相對運動的速度等。在探究這些因素與摩擦力大小的關系時,只能一個一個單獨研究,這就是“控制變量法”研究多因素問題。教師可以將全班學生分成幾個大組,每一個大組研究一個子課題,即研究其中影響摩擦力的一個因素。然后讓各組分別設計實驗方案(即設計可需實驗器材、實驗步驟及記錄數據表格)進行交流,修正完善后各組進行實驗,分析論證后得出結論。最后,進行交流與評估。這樣,在教師的引導下,學生直接參與活動,主動探索,真正成為了學習的主人。

四、開發探索潛能

探究性學習是與接受式學習相對的,它是一種在好奇心驅使下的、以問題為導向的、學生有高度智力投入且內容和形式都十分豐富的學習活動。其基本特征可以概括為“活”和“動”兩個字。“活”一方面表現為學生的積極和主動心,另一方面表現為學習活動的生成性;“動”表現為學生的真正的動手操作、動眼觀察、動腦思考。在探究中,教師與學生是一種對話關系,學生帶著自己的興趣、需要直接與周圍事物和現象進行對話,直接與教師進行對話。[2]在新課程背景下,物理課本上許多探究性實驗的要求是最基本的,作為教師要充分利用這些素材,進一步挖掘探究潛能。例如,在測定物質密度的實驗中,首先讓學生完成測定小金屬快的密度,然后提出一系列問題:如果所測定的密度小于水的密度、如果所測物體的體積比較大、如果所測物質溶于水時,該怎么辦?針對這些問題,讓學生進行討論,分別設計出探究方案。在完成測定水的密度的實驗后,通過對實驗進行評估,分析誤差,發現:如果先測水的質量,再測水的體積時,由于在燒杯中殘留一部分水,會使所測水的體積偏小,造成所測密度偏大;如果先測水的體積,再測水的質量時,同樣由于在量筒中殘留一部分水,會使所測水的質量偏小,造成所測密度值偏小。有沒有合理的辦法來避免或減小這種誤差?通過教師的引導和學生的討論,設計出更為合理、精確的測定液體密度的探究方案。這樣,學生主動探究的欲望得到了滿足,形象思維和邏輯思維得到了訓練,其探究潛能也因此得到了一定的開發。

總之,探究性學習無論是作為一種學習方法,還是一種教學形態,都給每一位學生提供了充分發展的創造空間。它的成效不在于發展學生的主體性,使人類群體的智力資源有效轉化為個體智力資源,而在于培養學生的可持續發展的能力,使學生學會學習。[3]因此,作為教師應有創造力,以不斷優化課程結構,創造充滿活力與和諧氣氛的教學環境,有效地開發學生的智慧,進而培養學生的創新意識、創新人格和創新能力,提高學生的整體素質。

[1]教育部.全日制義務教育物理課程標準(實驗稿)[Z].北京:北京師范大學出版社,2001

[2]應俊峰.研究性學習的管理[M].天津:天津教育出版社,2003

[3]張行淘,郭東岐.新世紀教師素養[M].北京:首都師范大學出版社,2003

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