物理教學中的“探究學習”初探

李志文

[摘要]文章解釋了探究性學習的概念,分析探究性學習的特點和過程,通過實例來說明探究性學習在物理教學上的簡單應用。

[關鍵詞]物理教學 探究性學習 探究活動 參與 合作 體驗

一、探究性學習

探究性學習(inquiry learning)是一種積極的學習過程,主要指的是學生在課堂中自己探索問題的學習方式。

要研究探究性學習,首先要明確什么是探究。美國國家科學教育標準中對探究的定義是:“探究是多層面的活動,包括觀察、提出問題、通過瀏覽書籍和其他信息資源發現什么是已經知道的結論、制定調查研究計劃、根據實驗證據對已有的結論作出評價、用工具收集、分析、解釋數據、提出解答,解釋和預測、以及交流結果。探究要求確定假設,進行批判的和邏輯的思考,并且考慮其他可以替代的解釋。”那么所謂探究式學習,即從學科領域或現實社會生活中選擇和確定研究主題,在教學中,創設一種類似于學術(或科學)研究的情景,通過學生自主、獨立地發現問題、實驗、操作、調查、搜集與處理信息、表達與交流等探索活動,獲得知識、技能、情感與態度的發展,特別是探索精神和創新能力的發展的學習方式和學習過程。

二、探究性學習的特點

1.學生是通過探究活動獲得新知和能力的

探究式學習不把結論先告訴給學生,而讓學生通過各式各樣的探究活動諸如觀察,實驗,調查,制作,收集資料等,自己得出結論,使他們參與和體驗知識的獲得過程,建構起對自然的認識,并培養科學探究能力。

例如,在用自由落體法驗證“機械能守恒定律”的實驗中,同學們通過比較,發現物體一個位置的機械能與另一個位置的機械能非常接近,從實驗中獲得結論:自由落體過程中,在誤差允許的范圍內是守恒的。培養了學生認知的過程,比直接告訴他們的結果掌握的情況要好。

2.師生是相互尊重、平等、民主、合作的關系

學生是學習的主人,教師是引導者,組織者和共同探究者;學生之間是自主活動與合作活動相結合的關系,在學習過程中相互取長補短,相互促進,共同提高,特別重視合作關系。在探究實驗中,教師只是引導者,只能在學生遇到問題時適當加以引導,而具體的操作與思考,要靠學生自己來完成。

3.重視形成性評價和學生的自我評價

探究式學習對評價要求較高,如它要求評價每個學生理解了哪些概念,哪些還模糊不清或不知道,是否能靈活運用知識解決問題,是否能提出問題,是否能設計并實施探究計劃。

三、探究式學習的過程

探究性學習一般分五步:(1)提出問題。教師可以在課堂上提供設置情景,提供素材,引導學生認真觀察、分析、思考、發現問題,有時因為時間關系,也可以直接提出問題。(2)收集材料,數據等。圍繞著問題,就要收集相關的材料或者設計實驗來獲得實驗數據進行分析研究,然后才能形成自己的觀點。(3)形成解釋。利用收集的材料根據邏輯關系和推理(歸類、分析、推論、預測,以及像批判性推理和邏輯等一般方法)驗證自己所得出的觀點或結論。(4)評價結果:學習者根據其他解釋對自己的解釋進行評價,實證材料能夠證明所提出的解釋嗎?解釋是否足以回答問題?在將實證材料與解釋聯系起來的推理中有沒有明顯的偏見和缺點?根據實證材料能不能得出其他解釋?學生只要將他們的結果和適應他們的發展水平的科學知識相結合,就達到了探究性學習的目的。(5)檢驗結果:學習者交流和驗證他們提出的解釋,結果是學生們能夠解決交流中遇到的矛盾,進一步確定以實證為基礎的論證方法。

四、物理課堂教學中探究式學習的應用

傳統的課堂教學模式存在著重知識傳授,輕能力培養,重教法輕學法,重智力因素輕非智力因素等弊端。有些教師曾試圖改變這些不良現象,并為此作了一些努力和嘗試,但又往往是矯枉過正,采取了“放羊式”的方法,不能有效地發揮教師的主導作用。

1.新課教學中的探究性學習

課堂中物理概念的教學,應按照學生認識規律,以學生為主體,以方法為主線,以實驗為手段,倡導主動參與、親身體會,通過建立概念的一般方法來理解和形成物理概念。

例如,自感的概念的教學。(1)首先提出探究性問題:當一個回路里的螺線管上電流發生變化時,能產生感應電動勢嗎?(2)介紹實驗電路圖和實驗裝置;(3)讓學生根據已有的電磁感應知識去猜想通、斷電時應出現的現象;(4)然后讓學生注意觀察演示實驗檢驗學生的猜想;(5)再讓學生討論分析實驗結果;(6)最后在教師的啟發下共同歸納出產生這一現象的原因,從而建立自感的概念。這樣進行概念探究的教學不僅調動了學生學習的積極性,更重要的是學生體驗到了一種研究問題的方法,即:“提出問題——提出猜想——實驗探究——分析論證——形成概念。”

還有,洛侖茲力概念的教學可用這樣的探究程序進行:(1)首先分析安培力產生的一個必要條件是導體中的自由電荷應定向移動;(2)提出安培力是大量運動電荷所受磁場力合力的宏觀表現的假說;(3)再用電子射線管加磁場后電子束偏轉的方向可用左手定則判定的事實,驗證了假設的正確性;(4)設計出金屬導電的微觀模型,從實驗現象出發,用數學方法推導出;(5)通過安培力與洛侖茲力大小、方向、產生條件的比較,找出安培力與洛侖茲力的內在聯系,確定了判斷洛侖茲力方向、電荷運動方向、電荷的電性和磁感應強度方向之間關系的法則,學生便從中感悟到了洛侖茲力的概念形成過程和方法,即:“問題——假說——實驗驗證——物理模型——數學推導——類比分析——形成概念”。

2.習題課教學中的探究式學習

在物理習題課教學中,為推進素質教育而培養學生的創新能力的途徑是多方面的。其中在例題的講解中適時合理地“設置錯誤”,則能使學生在發現錯誤、糾正錯誤的過程中,透過表面現象,抓住問題本質,全方位、多角度地分析、研究、解決問題,從而激發學生的學習興趣,陶冶學生的情操,培養學生的思維能力,形成學生獲取新知識、發展新知識和運用新知識解決問題的能力。

“設錯”是物理教學的一個設計手段。其目的是在“設錯——糾錯”的探究過程通過探究的方式來進一步幫助學生理解和掌握知識的重點和難點,讓學生在糾錯的過程中加深對概念和定理的理解,進一步提高學生的解題能力。例如,在復習“摩擦力做功”時,著重指出了我們討論功時一般都以地面作為參照物的,所以摩擦力可能做正功、負功,也可能不做功。盡管多次強調,同學們做題時還常常出問題,為此,可以設計了如下一節“糾錯課”。

例:長為L的木塊置于水平面上,它的正前方有一木楔子擋住。子彈從木塊中穿過,所受木塊的摩擦力大小為f,求系統機械能轉化成內能的量Q。

解:在子彈穿過木塊的過程中,子彈受到向左的滑動摩擦力f,與其運動方向相反,對子彈由動能定理得:,即摩擦力對子彈做負功,使子彈的動能減少。對木塊,受到向右的滑動摩擦力,且與運動方向相同,則,此摩擦力對木塊做正功,使木塊的內能增加。綜上所述,木塊內能增加而子彈動能減小,故系統機械能的減小量為Q=0。

把以上的題目與解法提供給學生,讓學生對照定理,判斷解法是否正確?若不正確,錯在哪里?又應注意什么才能得出正確解?同學們有的動腦在想,有的動手在做,有的在討論,真猶如一石投入學生的腦海,調動起了學生的探索求知欲望,激起了強烈的探求知識的動力。通過找錯、糾錯到探究正確解法,不僅突破了重點難點,而且提高了學生的思維能力,激發了學生的學習興趣,達到了鞏固知識、提高效果的目的。

3.課后作業的設計中的探究性學習

物理課后作業的作用主要是鞏固訓練為主,向來以量大、題難的特點,在學生中對物理作業的完成一直有較大的畏難情緒,如何布置一些學生能做、愿做的作業,以提高學生對物理學習的興趣,一直是我們物理教師的愿望。我們現在運用探究式學習的方式、方法設計了一些有趣的探究作業。

例如,中央電視臺新聞報道,某邊遠農村電費較高,農民們負擔不起。在交變電流的教學中,我布置了這樣的課后作業,請同學們分析電費高的原因,幫助他們分析要降低電價,可以采取的措施。以上是我在教學中對探究性教學的一些膚淺的看法和進行的一些探索。

總之,物理教學中的探究性學習,必須符合探究性學習特點,適應于不同學生認知規律,立足課堂教學,發揮實驗的優勢,才能在實際的教學中得以實施,以完成建設創新型社會所需求的創新型人才的培養任務。