如何用探究實(shí)驗(yàn)來有效導(dǎo)入新課

候診案例

【案例一】《探究并聯(lián)電路中電流的規(guī)律》教學(xué)片段

為了突出元旦的節(jié)日氣氛，在教室中懸掛節(jié)日用的彩燈。

教師問:“有誰能告訴我，這串小燈是串聯(lián)還是并聯(lián)?用什么方法可以驗(yàn)證?”(探究一)

學(xué)生一時(shí)不能回答。(教師站在講臺(tái)前，請(qǐng)學(xué)生相互討論。)

學(xué)生經(jīng)過相互討論后，教師點(diǎn)一名學(xué)生說答案(并動(dòng)手操作):拿掉一個(gè)燈泡，觀察其他燈是不是亮的。若發(fā)現(xiàn)余下的燈是暗的，則說明余下的燈與去掉的燈是串聯(lián)的;若發(fā)現(xiàn)余下的燈還亮，則說明余下的燈與去掉的燈是并聯(lián)的。

教師問:“這些串聯(lián)的燈之間的電流是什么關(guān)系?”

學(xué)生回答:“它們之間的電流是相等的。”

教師又問:“那些并聯(lián)的燈，它們之間的電流是什么關(guān)系呢?”引出課題“探究并聯(lián)電路中電流的規(guī)律”。(探究二)

教師問:“并聯(lián)電路中電流的規(guī)律是什么?”

教師畫出如圖3-1(甲)所示的并聯(lián)電路圖，請(qǐng)同學(xué)們討論一下，“我們需要測(cè)出哪些位置的電流呢”?

根據(jù)探討我們可以發(fā)現(xiàn)，只需測(cè)一次干路的電流及兩條支路的電流就可以了。并在電路中標(biāo)出A、B、C，分別用IA、IB、IC表示，如圖3-1(乙)所示。

圖3-1

學(xué)生討論猜想這三處電流的關(guān)系。

【案例二】《電阻》的引入

上課一開始，李老師把長短和粗細(xì)都相同的錳銅線和鎳鉻合金絲分別與一只教學(xué)用的電流表串聯(lián)在同一電路中。

師:你們發(fā)現(xiàn)了什么?

生:錳銅線組成的電路里電流大。

師:說明了什么?

生:這表明導(dǎo)體的電阻跟組成導(dǎo)線的材料有關(guān)。

接著，李老師又換了兩根只有長度不同的鎳鉻合金絲接入電路。

師:你們發(fā)現(xiàn)了什么?

生:長度短的鎳鉻合金絲所在電路內(nèi)的電流大。

師:說明了什么?

生:這表明導(dǎo)體的電阻跟組成導(dǎo)線的長度有關(guān)。

最后，李老師又換了兩根只有粗細(xì)不同的鎳鉻合金絲接入電路，然后問了同樣的問題。

診斷分析

目前，探究式教學(xué)已成了貫徹新課改理念的主旋律，它讓課堂教學(xué)煥發(fā)出新的活力。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，所以物理是最適宜進(jìn)行探究式教學(xué)的學(xué)科之一。物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)突出以學(xué)生發(fā)展為本，讓學(xué)生探究實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和探究能力，使學(xué)生的發(fā)展性能力和探究性能力不斷得到提高。在新課程學(xué)習(xí)和教學(xué)實(shí)踐研究中，我們發(fā)現(xiàn)由于對(duì)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念理解的偏差，導(dǎo)致教學(xué)方式的操作失衡，在教學(xué)過程中出現(xiàn)一些誤區(qū)。

1.誤區(qū)一:探究目標(biāo)不夠明確，探究活動(dòng)偏離目標(biāo)[HTSS]

制定清晰的探究目標(biāo)，有明確的活動(dòng)指向，是探究教學(xué)的前提。探究目標(biāo)決定探究教學(xué)的活動(dòng)走向，要實(shí)現(xiàn)有效的探究教學(xué)，教學(xué)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須指向探究目標(biāo)。若缺乏清晰的目標(biāo)，整個(gè)探究活動(dòng)就會(huì)變得盲目。同時(shí)，探究目標(biāo)也為學(xué)生提供了一個(gè)明確的方向，探究活動(dòng)若指向明確，具體目標(biāo)就會(huì)不斷被達(dá)成，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生一種成就感和進(jìn)取感，這將轉(zhuǎn)化為學(xué)生的內(nèi)部興趣和動(dòng)力，激勵(lì)學(xué)生不斷探索，促進(jìn)探究教學(xué)的有效開展。案例一中，探究一判斷電路是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，探究二判斷電流的關(guān)系，這些都是探究實(shí)驗(yàn)。但是這與這節(jié)課的主題，即探究并聯(lián)電路中電流的規(guī)律、訓(xùn)練連接電路和使用電流表的技能、體驗(yàn)科學(xué)探究的過程等教學(xué)三維目標(biāo)是游離的，多余的，沒有必要花很多時(shí)間大量地進(jìn)行這樣的探究實(shí)驗(yàn)。我們不能為了情境化而設(shè)置情境。

2.誤區(qū)二:沒有辯證地處理學(xué)生自主學(xué)習(xí)與教師指導(dǎo)的關(guān)系

探究式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性，但并不忽視教師的指導(dǎo)。我們認(rèn)為恰恰應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)教師適時(shí)的、必要的、謹(jǐn)慎的、有效的指導(dǎo)，以追求從探究中真正有所收獲，包括增進(jìn)對(duì)世界的認(rèn)識(shí)和學(xué)生探究素質(zhì)的不斷提升，從而使學(xué)生的探究實(shí)踐得到不斷提高和完善。問題是，教師如何指導(dǎo)學(xué)生的探究，即:探究的進(jìn)度能否由教師預(yù)先確定或設(shè)計(jì);是否應(yīng)該先給學(xué)生一段時(shí)間讓他們自主地開展非指導(dǎo)性的探究;探究過程中學(xué)生自主活動(dòng)的重點(diǎn)是什么，教師應(yīng)重點(diǎn)指導(dǎo)探究哪些方面;如何引導(dǎo)，何時(shí)介入，介入多少;哪些指導(dǎo)是必要的，怎樣指導(dǎo)才算充分，等等。要知道，在實(shí)際教學(xué)中，教師的指導(dǎo)常常不必要，不應(yīng)該，以致剝奪了學(xué)生嘗試錯(cuò)誤和從教訓(xùn)中學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。如案例二中，學(xué)生在探究活動(dòng)中先觀察什么，后觀察什么，都由教師帶著學(xué)生“齊步走”，這樣的指導(dǎo)，是教師挖“坑”，引導(dǎo)學(xué)生往“坑”里跳，這種教學(xué)行為的后果會(huì)使學(xué)生對(duì)探究失去興趣，更談不上快樂。這種“挖坑式”的探究活動(dòng)看似有序，實(shí)則束縛了學(xué)生的思維，扼殺了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。我們認(rèn)為，保持和提高學(xué)生的探究欲望應(yīng)成為科學(xué)教育的首要任務(wù)，科學(xué)方法與技能的掌握應(yīng)以習(xí)得為主，即在實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)及體驗(yàn)性學(xué)習(xí)中獲得。

3.誤區(qū)三:沒有進(jìn)行真正意義上的探究式教學(xué)

在某些教學(xué)活動(dòng)中，表面上看似乎開展了探究，其實(shí)不然。教學(xué)活動(dòng)中，教師往往極力讓學(xué)生朝著預(yù)設(shè)問題的方向去思考，以教師的問題來引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)并得出正確的結(jié)論。這種情況在課堂上十分常見，課堂似乎很活躍，該達(dá)到的認(rèn)知目標(biāo)都能達(dá)到，教師的心情也很愉快。但是，很少有人意識(shí)到，正是教師的這種幫助，恰恰剝奪了學(xué)生思考和嘗試的權(quán)利。學(xué)生就會(huì)失去許多“自己的發(fā)現(xiàn)”，失去許多思維碰撞的“火花”，教師太多的預(yù)設(shè)與幫助，讓學(xué)生喪失了自由、自主思考問題的意識(shí)和能力。案例二中，李老師提供了大量的材料，這對(duì)于學(xué)生探究決定導(dǎo)體電阻大小的因素是極有意義的。然而從事實(shí)上看，探究行為的主體是李老師而非他的學(xué)生。在整個(gè)過程中，學(xué)生的行為是被動(dòng)的，是受李老師控制的，他們幾乎沒有猜想和假設(shè)，沒有自主計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等探究的空間，而且所有操作行為的主體都是李老師。這樣的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生探究的程度是很低的。因此，即使教學(xué)過程中有問題、假設(shè)等環(huán)節(jié)，如果學(xué)生面對(duì)的問題、假設(shè)均是教師提出的，或者出現(xiàn)重視結(jié)論而輕視學(xué)生自主參與探究的過程，那么這些活動(dòng)就不再屬于探究的范疇。因此，為了讓我們的學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，就不要將正在學(xué)步的幼兒整天抱在懷里。

借鑒案例

【案例三】《電路的連接方式(蘇科版)》引入

實(shí)驗(yàn):請(qǐng)用桌上現(xiàn)有的器材(如圖3-2)設(shè)計(jì)連接成一個(gè)電路，使兩個(gè)小燈泡同時(shí)發(fā)光，連接的方法可能不止一種。連接方式越多越好，連接實(shí)物圖，并畫出電路圖。

友情提醒:

任何情況下都不能把電池的兩端直接連在一起!連線時(shí)開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)。

讓學(xué)生對(duì)所畫電路圖(如圖3-3)進(jìn)行分類，給出串、并聯(lián)電路的概念。

師:對(duì)于串、并聯(lián)電路，你還想了解什么?

生:電流怎么流?有幾條電流路徑?……

師生一起分析串、并聯(lián)電路中電流的流向及電流路徑。

【案例四】《磁現(xiàn)象》教學(xué)片段

器材:兩根條形磁鐵，鐵釘若干，一盒裝在透明塑料盒里的鐵末，塑料片，銅鑰匙，兩個(gè)小車，等等。

教師向?qū)W生介紹完材料，說:“下面同學(xué)們根據(jù)現(xiàn)有的材料自己去研究，磁鐵有什么本領(lǐng)?請(qǐng)解決屏幕上的幾個(gè)問題:(1)磁體能吸引什么物質(zhì)?(2)磁體上的磁性強(qiáng)弱各處一樣嗎?你通過哪些現(xiàn)象來判斷?(3)磁體的兩個(gè)磁極怎樣命名呢?指南針如何得名?(4)磁極之間相互靠近，有什么現(xiàn)象發(fā)生?”

學(xué)生表現(xiàn)得非常興奮，馬上迫不及待地動(dòng)起了手。下面是學(xué)生在探究活動(dòng)中捕捉到的幾組鏡頭:

鏡頭一:一個(gè)男生拿起一根磁鐵到處碰，嘴里念叨著:“能吸”“不能吸”。當(dāng)他把一根磁鐵接近另一磁鐵時(shí)，似乎有了新發(fā)現(xiàn)，激動(dòng)地拉著旁邊的同學(xué)說:“快來看，快來看。”

鏡頭二:一個(gè)女生默默地坐在那里，拿著裝有鐵末的透明塑料盒。把一根磁鐵放在盒子下面用手指輕輕地敲擊盒子，看她的眼睛突地閃了一下光彩，又馬上搖搖頭，重新試了一次。教師問:改變磁鐵放置的位置，你還有什么新的發(fā)現(xiàn)?女生試了幾次，會(huì)心地笑了。

鏡頭三:另外一個(gè)男生用手直拍頭，“這兩個(gè)小車有什么用呢?”

鏡頭四:一個(gè)學(xué)生不小心弄斷了一根磁鐵，非常緊張。教師笑著安慰道:“你可用斷了的磁鐵試一試，有什么新的發(fā)現(xiàn)?”學(xué)生試了幾次后，忽然發(fā)現(xiàn)，原本磁性很弱的地方斷了以后能吸引非常多的鐵釘。磁性為什么會(huì)增強(qiáng)呢?

活動(dòng)進(jìn)行一段時(shí)間后，教師讓學(xué)生停下，匯報(bào)各自的發(fā)現(xiàn)。學(xué)生用自己的語言把自己的發(fā)現(xiàn)逐一表述出來，就是對(duì)“同極相斥，異極相吸”這個(gè)性質(zhì)，學(xué)生表述得不那么精確、明白，有些含糊。教師就指導(dǎo)學(xué)生利用小車再做一次實(shí)驗(yàn)，雖有一些小爭(zhēng)論，但意見很快就統(tǒng)一了。

【案例五】《歐姆定律》新課引入

在教學(xué)歐姆定律時(shí)，教師可以設(shè)置這樣的情境:請(qǐng)學(xué)生利用老師提供的器材(電池盒、干電池、小燈泡、電流表、變阻器等)連接一個(gè)能改變燈泡亮度的電路，觀察燈泡亮度改變時(shí)電流如何變化。這樣一個(gè)動(dòng)手操作的小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的電路知識(shí)，很容易發(fā)現(xiàn)改變電路電流的方法——改變電阻和改變(電源)電壓，為下一步探究定量的電流與電壓電阻的關(guān)系奠定了感性基礎(chǔ)。

專家建議

所謂物理探究實(shí)驗(yàn)，就是指教師對(duì)知識(shí)不直接給出結(jié)論而是通過創(chuàng)設(shè)情境，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生思考，提出問題，再讓學(xué)生利用已有的知識(shí)和生活體驗(yàn)，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段，自主地去進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)探究，并在獲得現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，最終得出結(jié)論，獲取知識(shí)。探究性實(shí)驗(yàn)不僅強(qiáng)調(diào)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果和親自經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程的統(tǒng)一，而且更加注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解。以上一組案例中的實(shí)驗(yàn)情境創(chuàng)設(shè)，都能有效導(dǎo)入新課，收效甚好。

創(chuàng)設(shè)探究實(shí)驗(yàn)情境，我們需要依據(jù)一些原則，主要有以下原則。

1.把握好適度性的原則

適度主要指探究內(nèi)容難度上和探究時(shí)間長短上的適度。根據(jù)可接受性原則，傳統(tǒng)教學(xué)多從“原有水平”出發(fā)。現(xiàn)代教學(xué)根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論，提倡教學(xué)走在發(fā)展的前面，多從“明天水平”出發(fā)，探究問題的難度應(yīng)是學(xué)生通過努力可以解決的，太容易的內(nèi)容會(huì)讓學(xué)生感到?jīng)]有挑戰(zhàn)，失去探究的興趣。奧蘇伯爾認(rèn)為，在學(xué)習(xí)新知識(shí)前，學(xué)生的頭腦不可能是一片空白，而是已有一些知識(shí)。學(xué)生原有的知識(shí)如果存在與將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)相關(guān)的概念或命題之間建立起實(shí)際的固定的聯(lián)系，這樣的學(xué)習(xí)稱之為有意義的學(xué)習(xí)。教學(xué)的作用，就是要幫助學(xué)生找到頭腦中可作為新知識(shí)的基點(diǎn)的內(nèi)化因子，促進(jìn)新知識(shí)的內(nèi)化。案例三和案例五中的探究實(shí)驗(yàn)符合學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，遵循認(rèn)知規(guī)律，注重邏輯聯(lián)系。即通過學(xué)生已有的知識(shí)、能力的提取和綜合，可以進(jìn)行探究并得到結(jié)果。我們認(rèn)為，中學(xué)的課堂探究，一般每次探究活動(dòng)最好只包含一個(gè)中心問題(可包含幾個(gè)小問題)， 進(jìn)行一次探究循環(huán)過程即可解決。

2.把握好趣味性的原則

探究教學(xué)以發(fā)揮學(xué)生主體作用為特征。學(xué)生有一種天生的好奇心理，喜歡探究問題，當(dāng)好奇心得到滿足，就有了成就感。心理實(shí)驗(yàn)證明，太熟悉的東西引不起學(xué)生的興趣，完全陌生的東西，因與主體已有經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系不上，也不能引起興趣。恰當(dāng)?shù)淖龇ㄊ前研庐惗榷ㄔ趯W(xué)生“似曾相識(shí)而又陌生”的感覺尺度上，從而最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣。如案例五中學(xué)生對(duì)生活中磁能吸引鐵的現(xiàn)象已有了解，但對(duì)于磁體的磁性強(qiáng)弱、指向性、相互作用還缺乏進(jìn)一步了解，這就大大激發(fā)了學(xué)生的探究積極性。實(shí)踐證明，選擇源于學(xué)生生活，超越常規(guī)但又在情理之中的情境，有益于激起學(xué)生的探究興趣。利用實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，它會(huì)像“魔術(shù)”一樣引人入勝，這樣就收到很好的課堂教學(xué)效果。

3.把握好學(xué)生自主和教師指導(dǎo)之間關(guān)系的原

自主性和指導(dǎo)性都是探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，探究課堂的開放性教學(xué)，要以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為重點(diǎn)，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維，突破“以知識(shí)為中心”“以教師為中心”的傳統(tǒng)課程理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)過程中的主體性。但是在短短的一節(jié)課中，學(xué)生要提出問題，猜想假設(shè)，設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，如果沒有教師的精心指導(dǎo)，整個(gè)課堂將成為一盤散沙。因此，學(xué)生自主探究不是不要教師，而是更需要教師的引導(dǎo)和幫助，作為教師不僅需要新的教學(xué)理念，還得有較強(qiáng)的教學(xué)能力作為保證，特別是教學(xué)設(shè)計(jì)能力。如何引導(dǎo)學(xué)生開展探究的各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)是實(shí)施探究性教學(xué)的關(guān)鍵。如案例四的探究課堂上，教師對(duì)有困難的學(xué)生適時(shí)以“扶”的方式幫助學(xué)生“上路”;對(duì)課堂上的真實(shí)動(dòng)態(tài)生成(一個(gè)學(xué)生不小心弄斷了一根磁鐵)以“引”的方式讓學(xué)生“學(xué)走路”;對(duì)于大部分正常探究的學(xué)生以“放”的方式讓學(xué)生“自己走路”。師生共建教師指導(dǎo)下的開放性的探究課堂。