初中物理課堂實施探究性學(xué)習(xí)的策略
李誠
2001年,教育部頒發(fā)了《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)》(以下簡稱《新課標(biāo)》)。《新課標(biāo)》在前言中明確指出:“義務(wù)教育階段的物理課程要讓學(xué)生學(xué)習(xí)初步的物理知識與技能,經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程,受到科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的熏陶”。[1]“物理課程價值的一個重要表現(xiàn)是通過科學(xué)探究,學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法,發(fā)展初步的科學(xué)探究能力,形成尊重事實、探索真理的科學(xué)態(tài)度。” [1]《新課標(biāo)》闡明了科學(xué)探究是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),又是重要的教學(xué)方式之一。那么什么是探究性學(xué)習(xí)呢?筆者認(rèn)為探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在一種好奇心的驅(qū)使下,以問題為向?qū)Вㄟ^類似于科學(xué)家探究性活動的方式獲取科學(xué)知識,并在此過程中學(xué)會科學(xué)的方法和技能、科學(xué)的思維方式,形成科學(xué)觀點,樹立科學(xué)精神的一種十分豐富的學(xué)習(xí)活動。在探究性學(xué)習(xí)中,學(xué)生擁有自己的問題領(lǐng)域,可以設(shè)計他自己的問題,學(xué)生所獲得的知識是整合的、結(jié)構(gòu)化的、靈活的,屬于他們自己的知識體系(知識結(jié)構(gòu)),學(xué)生對新知識能形成自己的見解和解決問題的程序。國內(nèi)外許多研究資料表明,引導(dǎo)并組織學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)是中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的一種十分有效的方式,也是真正推進(jìn)素質(zhì)教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。下面筆者結(jié)合自己的教學(xué)實踐,談?wù)劤踔形锢碚n堂中實施探究性學(xué)習(xí)的幾點策略。
一、培養(yǎng)探究興趣
心理學(xué)研究表明,成功的教學(xué)所需要的不是強制、而是激發(fā)學(xué)生的興趣。興趣是學(xué)生最好的老師,能使學(xué)生在愉悅的氣氛中學(xué)習(xí),喚起學(xué)生強烈的求知欲望,是教學(xué)成功的關(guān)鍵。實踐中,激發(fā)學(xué)生的探究興趣可以側(cè)重兩個方面:
其一,通過從自然、生活到物理的認(rèn)識過程,激發(fā)學(xué)生的求知欲,讓學(xué)生領(lǐng)略自然現(xiàn)象中的美妙與和諧,培養(yǎng)學(xué)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(xué)生打一歇后語:“豬八戒照鏡子──”學(xué)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(xué)生迫切想知道其中的原因,激發(fā)了學(xué)生的探究興趣。
其二,學(xué)生的心理發(fā)展就是認(rèn)知結(jié)構(gòu)從平衡到不平衡再到新的平衡的過程。引起學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)上的不平衡,造成學(xué)生心理上的懸念,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,是探究教學(xué)的關(guān)鍵。所以,教師要設(shè)計新穎、有效的探究性教學(xué)情境,去刺激學(xué)生的思維,使它與學(xué)生原有的思維定勢相矛盾,產(chǎn)生知識上的不協(xié)調(diào)和沖突,這樣才會激發(fā)起學(xué)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(xué)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(xué)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(jī)械的效率更高?通過實驗探究,得到結(jié)論:在提升相同重物的情況下,“一定一動”的比“二定二動”的機(jī)械效率更高。在此基礎(chǔ)上,老師進(jìn)一步問:是不是越簡單的機(jī)械其機(jī)械效率就越高呢?某一機(jī)械,它的機(jī)械效率是不是一個定值呢?通過進(jìn)一步的探究發(fā)現(xiàn),用同一機(jī)械來提升不同的重物時,它的機(jī)械效率是不同的;提升的重物越重,其機(jī)械效率就越高。一連串的問題和實驗結(jié)果,大大背離了學(xué)生原先的判斷,強化了學(xué)生思維的探索性、研究性和創(chuàng)造性。
二、誘發(fā)探究靈感
課堂教學(xué)中,師生的主觀心理因素和教學(xué)的客觀環(huán)境構(gòu)成了教學(xué)情境。將教學(xué)情境作為誘因,可以引發(fā)并喚起學(xué)生的精神需要,激發(fā)學(xué)生探究的靈感,點燃學(xué)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(jīng)驗和知識而突然產(chǎn)生的富有創(chuàng)造性的思路,是認(rèn)識上質(zhì)的飛躍。靈感的發(fā)生往往伴隨著突破和創(chuàng)新。在探究活動開始時可以設(shè)置各種問題情境,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)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(shè)與猜想。對于學(xué)生別出心裁的想法,違反常規(guī)的解答,標(biāo)新立異的構(gòu)思,哪怕只有一點點的新意,都應(yīng)及時給予表揚,肯定其首創(chuàng)精神。鑒于此,作為物理老師就應(yīng)該把創(chuàng)設(shè)最佳的教學(xué)情境作為教學(xué)過程的追求目標(biāo),并貫穿于教學(xué)的始終,以獲取最大的教學(xué)效益。例如,在探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)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(xué)生看到石板碎了而氣功師安然無恙。這種物理情景與學(xué)生原有知識產(chǎn)生沖突──被錘打怎么不受傷?學(xué)生頭腦中有了疑問。教師適時引導(dǎo):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(xué)生根據(jù)問題情境展開了激烈的討論,產(chǎn)生了想探究壓力的效果與什么因素有關(guān)的欲望。這時教師引導(dǎo)學(xué)生用身邊的學(xué)習(xí)用品如鉛筆進(jìn)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(xué)生經(jīng)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(chǎn)生深刻的定性的印象,繼而引發(fā)他們更深一步進(jìn)行定量探索的熱情。
三、指導(dǎo)探究方法
科學(xué)的方法是行動的指南。只有使學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法,讓他們在學(xué)習(xí)過程中自覺運用自己認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有知識去同化新知識,培養(yǎng)他們獨立解決問題的能力和習(xí)慣,教學(xué)才會取得事半功倍的效果。因此,如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識與技能的同時,體驗到知識產(chǎn)生過程的樂趣,并掌握其解決實際問題的本領(lǐng),是探究性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵所在。因此,教師的“教”不能僅僅停留在教給學(xué)生知識的層次上,更應(yīng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生了解物理知識形成的過程,培養(yǎng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的能力;學(xué)生的“學(xué)”也不能簡單被動地接受知識,而是要積極主動地進(jìn)行探究性學(xué)習(xí),體驗知識的形成過程、掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和探究策略。科學(xué)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(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進(jìn)行試驗與收集證據(jù)、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(guān)時,教師首先讓學(xué)生列舉生活中的一些與摩擦有關(guān)的例子,然后結(jié)合學(xué)生所舉的例子,提出問題:摩擦力的大小與什么因素有關(guān)?在教師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生進(jìn)行猜想。學(xué)生的猜想很多,有的可能很不合理,對此,教師應(yīng)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(jìn)行制定計劃、“設(shè)計實驗”的環(huán)節(jié)。因為學(xué)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(guān)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(xué)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(shè)計實驗方案(即設(shè)計可需實驗器材、實驗步驟及記錄數(shù)據(jù)表格)進(jìn)行交流,修正完善后各組進(jìn)行實驗,分析論證后得出結(jié)論。最后,進(jìn)行交流與評估。這樣,在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生直接參與活動,主動探索,真正成為了學(xué)習(xí)的主人。
四、開發(fā)探索潛能
探究性學(xué)習(xí)是與接受式學(xué)習(xí)相對的,它是一種在好奇心驅(qū)使下的、以問題為導(dǎo)向的、學(xué)生有高度智力投入且內(nèi)容和形式都十分豐富的學(xué)習(xí)活動。其基本特征可以概括為“活”和“動”兩個字。“活”一方面表現(xiàn)為學(xué)生的積極和主動心,另一方面表現(xiàn)為學(xué)習(xí)活動的生成性;“動”表現(xiàn)為學(xué)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(xué)生是一種對話關(guān)系,學(xué)生帶著自己的興趣、需要直接與周圍事物和現(xiàn)象進(jìn)行對話,直接與教師進(jìn)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(jìn)一步挖掘探究潛能。例如,在測定物質(zhì)密度的實驗中,首先讓學(xué)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(zhì)溶于水時,該怎么辦?針對這些問題,讓學(xué)生進(jìn)行討論,分別設(shè)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(jìn)行評估,分析誤差,發(fā)現(xiàn):如果先測水的質(zhì)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(zhì)量時,同樣由于在量筒中殘留一部分水,會使所測水的質(zhì)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(dǎo)和學(xué)生的討論,設(shè)計出更為合理、精確的測定液體密度的探究方案。這樣,學(xué)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(xùn)練,其探究潛能也因此得到了一定的開發(fā)。
總之,探究性學(xué)習(xí)無論是作為一種學(xué)習(xí)方法,還是一種教學(xué)形態(tài),都給每一位學(xué)生提供了充分發(fā)展的創(chuàng)造空間。它的成效不在于發(fā)展學(xué)生的主體性,使人類群體的智力資源有效轉(zhuǎn)化為個體智力資源,而在于培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展的能力,使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。[3]因此,作為教師應(yīng)有創(chuàng)造力,以不斷優(yōu)化課程結(jié)構(gòu),創(chuàng)造充滿活力與和諧氣氛的教學(xué)環(huán)境,有效地開發(fā)學(xué)生的智慧,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新人格和創(chuàng)新能力,提高學(xué)生的整體素質(zhì)。
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[1]教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)[Z].北京:北京師范大學(xué)出版社,2001
[2]應(yīng)俊峰.研究性學(xué)習(xí)的管理[M].天津:天津教育出版社,2003
[3]張行淘,郭東岐.新世紀(jì)教師素養(yǎng)[M].北京:首都師范大學(xué)出版社,2003