“探究性學(xué)習(xí)”的倡導(dǎo)者美國(guó)芝加哥大學(xué)施瓦布(J.J.Schwab)教授在1961年哈佛大學(xué)舉行的紀(jì)念演講會(huì)上作了題為《作為探究的科學(xué)教學(xué)》(Teaching of Science as Equiry)的報(bào)告,提出了與發(fā)現(xiàn)法相似,但更具有操作性的教學(xué)方法——“探究式學(xué)習(xí)”(Equiry Learning)法。他強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法與過程,認(rèn)為探究性學(xué)習(xí)過程和方法適合在理科教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力,并進(jìn)一步指出,教師的新技術(shù)和習(xí)慣,不是命令學(xué)生學(xué)習(xí),而是教授學(xué)習(xí)的方法,培養(yǎng)學(xué)生自我汲取知識(shí)的能力。
《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確地提出“探究”應(yīng)成為高中生主要的學(xué)習(xí)方式。在這方面,各地已有不少教改經(jīng)驗(yàn)和研究成果,但國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)有研究成果主要集中在以研究性學(xué)習(xí)課程為依托,開展學(xué)生的探究學(xué)習(xí)研究上,這與我國(guó)基礎(chǔ)教育課程設(shè)置特點(diǎn)不相符,并不適用。因此,在以大班級(jí)、大教學(xué)量、分科教學(xué)為主的教學(xué)形式下,加強(qiáng)改革學(xué)科教學(xué)的教學(xué)方法,針對(duì)探究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和學(xué)科特點(diǎn),尋求符合教學(xué)實(shí)際的,具有可操作性的探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式,是當(dāng)前中學(xué)物理教育亟待解決的課題。以下我就談?wù)勛约簩?duì)這方面的認(rèn)識(shí)和所做的探索。
一、物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中具有十分重要的作用。
各種類型的物理實(shí)驗(yàn),具體形象地展示了物理知識(shí)的形成和發(fā)展過程,為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了豐富的感性材料,強(qiáng)化了學(xué)生的感知,并糾正了在感知中形成的錯(cuò)覺,從而達(dá)到了豐富學(xué)生頭腦中感性材料的儲(chǔ)存及發(fā)展智力、培養(yǎng)能力的目的。而科學(xué)探究又有促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的內(nèi)在價(jià)值。學(xué)生在高中物理課科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究過程中獲得的親身感受和體驗(yàn)是其他任何傳授的知識(shí)不可替代的。探究過程極其生動(dòng)活潑,有利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣和動(dòng)機(jī);探究過程中有許多意想不到的現(xiàn)象和問題,需要觀察、實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手、動(dòng)腦等,有利于培養(yǎng)學(xué)生的多重智能,特別是創(chuàng)新意識(shí)和能力。經(jīng)歷探究過程,有利于學(xué)生理解科學(xué)和發(fā)展良好品德。因此在物理教學(xué)中我們應(yīng)多創(chuàng)設(shè)聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)情景。
例1:在豎直墻上固定一個(gè)輕支架,橫桿OM垂直于墻壁,斜桿ON于墻的夾角為θ,在支架的O點(diǎn)掛有一個(gè)重為G的物體,如圖一(A)所示,怎樣確定OM、ON的受力方向?
先請(qǐng)一位學(xué)生上講臺(tái),把木棍放在他的右腰和右臂間,右手提一重物,如圖一(B)所示,演示完畢,讓這位學(xué)生談自己的受力感覺。
接著用兩桿件支架受力顯示儀演示,如圖一(C)所示,由M、N處橡皮膜的凸與凹,說明ON桿受拉力,OM桿受壓力。把支架翻轉(zhuǎn)180°,如圖一(D)所示,再演示一次。然后兩個(gè)學(xué)生一組,在原座位上,一人右手(或左手)叉腰,另一人向下拉他的肘部,然后交換,體會(huì)拉力對(duì)手臂產(chǎn)生的兩個(gè)作用效果。
在這一探究過程中,當(dāng)一個(gè)學(xué)生在演示時(shí),其他學(xué)生的大腦也處于積極思考的狀態(tài),他們?cè)谙胂?、在分析。?dāng)這個(gè)學(xué)生談感受時(shí),其他學(xué)生都會(huì)把自己的分析結(jié)果與之進(jìn)行對(duì)比,實(shí)現(xiàn)物理環(huán)境(或物理情景)通過觀察刺激,當(dāng)感知的物理現(xiàn)象與原有認(rèn)知不一致時(shí),引發(fā)認(rèn)知沖突。接下來的教師演示則給學(xué)生提供了直觀的視覺表現(xiàn),使他們的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生重組。最后全體學(xué)生進(jìn)行分組探究,給每位學(xué)生提供一次親身體驗(yàn),激活學(xué)生的思維,使他們獲得新的認(rèn)知。
探究式學(xué)習(xí)不是惟一的學(xué)習(xí)方式,也不是任何情況下最好的學(xué)習(xí)方式。我們不可能也不必要讓學(xué)生事事探究,特別是直接獲取證據(jù)的探究活動(dòng)。我們應(yīng)使探究與接受學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合,在接受學(xué)習(xí)中滲透探究的思想。
二、通過把握過程探究而獲得物理知識(shí)的探究式學(xué)習(xí)。
“探究式學(xué)習(xí)”的特點(diǎn)是“學(xué)生自主地抓住自然的事物、現(xiàn)象,通過探究自然的過程而獲得知識(shí)”。這就是說,在教學(xué)中,教師要把握好“知識(shí)”與“過程”的關(guān)系,這二者究竟誰為重點(diǎn)的問題,是傳統(tǒng)教育與“探究學(xué)習(xí)”的區(qū)別,所以在教學(xué)中我們要正視探究自然的過程,將其列為重點(diǎn),要通過過程的探究而獲得知識(shí)。為達(dá)到真正獲得知識(shí)的目的,我們必須做好以下幾點(diǎn)。
1.要善于通過實(shí)驗(yàn)來探究自然過程。在物理學(xué)中,許多自然事物的本質(zhì)屬性要通過實(shí)驗(yàn)才能揭示。對(duì)于實(shí)驗(yàn)的宏觀現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的變化,我們要善分析,要透過現(xiàn)象看到本質(zhì),通過數(shù)據(jù)的變化抽象出概念或規(guī)則。所以探究實(shí)驗(yàn)的過程,往往就是獲得知識(shí)的過程,更重要的是這個(gè)過程能訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和分析問題、解決問題的能力。
2.要善于用邏輯推理與數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法來探究物理學(xué)的自然過程。物理學(xué)中的定理、公式,都是運(yùn)用已學(xué)過的舊知識(shí),在具體的條件下,通過數(shù)學(xué)的嚴(yán)密推導(dǎo)而得出結(jié)論。它涉及兩個(gè)方面:其一為邏輯推理方式。例如,力學(xué)中的動(dòng)能:E=mv。我們不僅要知道其表達(dá)式,更應(yīng)了解其推導(dǎo)過程:外力F對(duì)物體做的功W=F#8226;s,如果用E表示物體的動(dòng)能,則△E=F#8226;s,根據(jù)牛頓第二定律F=ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=2as,可得:△E=F#8226;s=ma#8226;=mv。其二為思維的方法。例如,牛頓第一定律的學(xué)習(xí)時(shí),我們不但要識(shí)記理解慣性、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,更要掌握伽利略理想實(shí)驗(yàn)的思維過程。
3.還原假說的形成過程,探究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的自然過程。假說是一種重要的科學(xué)研究方法,在物理學(xué)中具有其它方法不可替代的作用??v觀物理學(xué)發(fā)展史,從安培分子電流假說到磁現(xiàn)象電本質(zhì)的揭示,從以太假說到狹義相對(duì)論的發(fā)現(xiàn),從光量子假說到量子力學(xué)的誕生,物理學(xué)中的理論的每一次突破幾乎都與新科學(xué)假說的提出密不可分,而現(xiàn)代物理學(xué)的探究過程都是通過物理模型或假說完成的。
在中學(xué)物理教材中有許多內(nèi)容與科學(xué)假說有關(guān),每個(gè)科學(xué)假說的發(fā)展都是從科學(xué)研究的矛盾開始的,解決這些矛盾的過程是物理學(xué)家靈活運(yùn)用科學(xué)方法,深入分析事物內(nèi)部本質(zhì)聯(lián)系的過程,體現(xiàn)了物理學(xué)家極強(qiáng)的思維能力、極豐富的創(chuàng)造力。在假說教學(xué)中我們應(yīng)充分解剖科學(xué)假說的提出過程,讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)家的思維方法。而還原假說形成過程,即是再現(xiàn)探索微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)的自然過程,更是掌握物理知識(shí)的過程。
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