新課程理念下初中物理實驗探究教學研究

朱海舟

實驗探究是一種在教師引導下由學生獨立完成的發現知識過程的活動.新課程理念下的實驗探究教學是以學生為中心,以學生的主體實踐活動為基礎,以學生的探究學習為主體,以學生素質提高為目標的教學過程.

《全日制義務教育物理課程標準(實驗稿)》中從課程目標、課程內容、學習方式三個方面對科學探究進行了闡述,提出“物理課程應改變過分強調知識傳承的傾向,讓學生經歷科學探究過程,學習科學研究方法,培養學生的探索精神、實踐能力以及創新意識”.物理課程改革需要培養生動活潑、主動發展的個體,提倡學生自己探索和發現知識.實驗探究能有效地激發學生的學習興趣和主動性,創建良好的學習氛圍,讓學生通過自主探究學習去發現問題、解決問題,體現基礎教育課程改革的要求和物理新課標的理念,是當前物理教學改革的方向.

新課程要求我們大刀闊斧、義無反顧地將作為初中物理課改重要內容的實驗探究教學推行下去,但作為改革執行者的一線教師卻面臨以下兩方面的問題:

1.以考核“雙基”為主要內容的中考評價機制與新課程改革同時存在,中考的指揮棒時刻把我們的課堂向應試的道路上導引,實驗探究演變成了“轟轟烈烈走過場,回頭再把實驗講”的奇怪現象.

2.沒有在科學理論指導下較為成功的切實可行的模式可供借鑒和參考,教師在開展實驗探究教學實踐時感到過程(探究)和目標(應試)脫鉤,無所適從.

為了在“探究”和“應試”中尋找一個平衡點,進行有機的統一,筆者從課堂教學實踐的層面上就初中物理實驗探究的幾種常見教學模式作些探討:

對剛開始學習物理的初中生來說,雖然抽象邏輯思維在個體的智力發展中開始占優勢,但此時的邏輯思維還需要經驗的支持,因此教學中應該從學生熟悉的生活現象引入概念,讓學生通過“提出問題——猜想與假設——制定計劃與設計實驗——進行實驗與收集證據——分析與論證——評價——交流與合作.”等科學探究環節,在具體的實踐過程中構建知識.但由于受課堂時間,學生知識水平等因素的限制,不可能在一個單位課時內完成實驗探究的全部環節,筆者經過大量教學實踐逐漸摸索出一套以全體學生為對象,以循序漸進的發展為目標,以重點環節為突破口的物理實驗探究教學模式.

一、“發現——探索”模式

“發現——探索”模式的主要特征是:學生通過對教師精心設置的問題情境(現象或材料)的觀察和分析,從而在問題情境中產生疑問,發現問題,提出問題,對問題的答案形成猜想與假發.這種模式充分利用青少年好動心理特征的正面效應,通過情景產生好奇心,用趣味啟發學習興趣,最大限度地激發學生的學習興趣,并且轉化成學生積極求知的驅動力.

案例一:《研究電磁鐵》

利用視頻情景引入:電影《透明人》的片段——女主角拆下鐵門內側的鐵把手,利用心臟起搏器的直流電源等工具自制成一個粗陋的電磁鐵把鐵門外側的鐵栓吸住并拉開,成功進行自救的全程.視頻播放完畢后,學生已表現出制作電磁鐵的強烈欲望.設置問題:“根據電影中提供逃生時的情景,你能提出一個什么物理上的問題?”學生能圍繞電磁鐵提出問題“主角用什么打開鐵栓?”等.再設置問題“你認為要制作一個電磁鐵,需要什么器材?”學生在視頻情景中得到提示,從而對教師提出的問題有一個合理的回答.利用“發現——探究”模式進行實驗教學,第一,要選擇實驗教學目標,確定要解決的問題.第二,如果作為情境材料的是演示實驗,教師要保證操作熟練、實驗現象突出,一次成功.第三,教師要善于選擇達到教學目標的策略、手段、方法,把握和控制教學過程,引導學生進行觀察、思考和分析、歸納結論.

二、“過程——體驗”模式

“過程——體驗”模式的主要特征是:在教師合理的參與下,調動學生的情感、知覺、思維、注意等一系列心理功能共同主動參與到實驗探究過程中,雖然學生的探究過程也許沒有達到預期的結果,但這種身臨其境的成功或失敗的體驗能培養學生的科學精神,增長他們的才干.

案例二:《探究電磁鐵的磁性和哪些因素有關》

在案例一中,學生制作出電磁鐵后,繼續進行對影響電磁鐵磁性強弱因素的探究.這時教師提出“請想辦法增大電磁鐵的磁性,使之能吸引更多大頭針.”教師并沒有限定學生對電磁鐵磁性強弱與電流大小、與線圈匝數兩個因素進行探究.在這個開放式探究性實驗中,能力強的小組能根據書本的提示進行多角度的探究,一般能力的小組或者只能探究其中一個因素.但即便學生只能通過改變學生電源的輸出電壓得出“電壓越大,電磁鐵的磁性越強”的結論,不能得出電磁鐵磁性強弱本質是與電流的關系,也是成功的.

利用“過程——體驗”模式進行實驗探究教學,要根據課程和學生思維的發展,提出準確的問題,再將問題轉化為實驗,要力求簡單,重點突出,現象明顯.要讓學生設計好實驗方案(不一定是完整的書面的形式),教師要設置好思考的問題,引導學生在實驗過程中思索、歸納結論.“過程——體驗”模式常用于物理概念和物理規律的教學,老師要通過學生的操作過程反饋出學生對知識的掌握情況,及時調整教學進度,改進教學方法,幫助學生改正錯誤.

三、“問題——解決”模式

“問題——解決”模式是:以問題為驅動力,以培養提高學生解決問題的能力為主要學習目標的教學模式.教師根據教學的計劃和目標,以及學生掌握的知識提供一定的材料,設置一個或幾個問題(任務)讓學生在規定的時間內(一般為一課時)完成.

案例二:《開關在電路中的應用》

利用下列器材設計一個電路,使得L₁、L₂、L₃三盞電燈并聯;開關S₁同時控制三盞燈;開關S₂同時控制L₁、L₂;開關S₃同時控制L₂、L₃.要求:畫出電路圖并按電路圖連接電路.(提供的器材:學生電源、導線20條、燈座3個、燈泡3個,開關3個)

“問題——解決”模式和以往按給定的步驟進行實驗的做法有本質區別.在問題呈現出來后,學習者就會發現,要解決好這個問題除了應用他們已掌握的知識外,還需要學習一些新的知識.當解決問題所必備的知識掌握后,學習者就開始著手解決目標問題,但在解決問題的過程中需要整合原來已有的知識,并在此基礎之上發展出新的知識.有時候,一個問題的解決又會引發另外一個或一些問題,于是,循環往復,學習者在不斷出現的新問題的解決過程中重新整合和自主建構自身的知識,促使自己的知識與能力也螺旋式提高.

四、“交流——合作”模式

“交流——合作”模式是:將課堂教學組織成一個完整的相互作用的系統,由教師或學生提出問題,并在學生與學生之間,老師與學生之間進行交流、溝通、討論.該模式側重于促進學生主體意識的形成,掌握與人溝通的技巧,培養合作精神.

案例四:《探究滑動摩擦力的大小和哪些因素有關》

由教師或學生提出一堂課總課題下的若干子課題,如:

1.滑動摩擦力的大小和接觸面積大小的關系

2.滑動摩擦力的大小和接觸面粗糙程度的關系

3.滑動摩擦力的大小和運動速度的關系

4.滑動摩擦力的大小和壓力大小的關系

將班級的學生分為若干小組,由教師指定或小組自主選擇一個子課題進行探究.最后通過小組中、小組間學生的交流討論,以及師生間的互動得出正確的結論.

“交流——合作”模式,使學生由被動聽講轉為主動參與,主動進取,學會多角度地分析物理問題和現象,學會在合作互動中學習.

“交流——合作”模式為學生自由表達,發表獨特見解提供了一個平臺,學生在民主、活躍、熱烈的課堂氣氛中交流經驗,探討、剖析滲透在知識和問題中的觀念、思想、思維方法,形成競爭交流機制.學生在與他人的合作學習中,逐漸學會流暢且正確地表達,學會傾聽,尊重他人意見.不斷樹立信心,增強與他人溝通的能力.

五、“時空——拓展”模式

“時空——拓展”模式是:由于課時限制,課程標準或教學設備的限制,學生在實驗探究過程中有很多的新想法,感興趣的知識或超出初中課標要求的知識,教師在課堂上無法一一解決,滿足學生的需要.因此把探究性實驗延伸到課外,引導學生進行課外探究,以滿足不同學生的要求,開拓各個層次的學生實踐技能.

案例五:以下實驗可供學生在家自主探究

《制作電動機》、《測量自己登樓功率》、《測量學校到自己家的距離》、《測量家庭用電器的電功率》、《判斷未知磁體的極性》、《測量電池組電壓》、《水火箭》等.

不同的教學內容,不同的教學階段,不同的教學目的,可選擇不同的教學模式,但在實際的課堂教學中不管采用何種模式都應遵循以下的教學原則:

1.鼓勵性原則——教師應鼓勵學生的探究創新活動,給予學生的探究成果以應有的肯定,這是培養學生自信心的基礎,是學生繼續創新的發展動力,同時,教師應在學生探究過程中遇到困難時,給予具體的指導,使學生能比較順利地參與科學探究活動,讓學生更多地體驗到成功的愉悅.

2.及時性原則——及時地對學生的探究過程和結果進行評價,使學生看到成績,提高探索學習的興趣,增強參與的勇氣.

3.因材施教原則——教師應公平地對待每一位學生,喚醒學生的自我認識.美國教育家布魯姆的“掌握學習”理論認為,只要教師提供足夠的學習時間和適當的幫助,95%的學生都能夠達到確定的全部教學目標.

4.循序漸進原則——科學探究的學習和科學知識的學習一樣,都應該由簡單到復雜,循序漸進.

小結:本文通過對新課程理念下初中物理實驗探究教學的探討,從而發現實驗教學的規律,建立適當的實驗教學模式.由于學生需求不同,不同類型的實驗教學內容不同,指向不同的教學目標,不同的教學工具提供不同的可能性,因而不存在適用于一切教學環境的最優教學模式.教師需要掌握一系列適用于不同教學目標、內容、對象的各種實驗教學模式,才能創造出有效的教學環境,突破“知識積累”教育觀的束縛.在實際教學中取得最佳教學效果.

(責任編輯:易志毅)