創新觀念下高中物理探究性課堂組織策略

◎ 謝 強

創新是推動人類社會發展的源動力,正是人類歷史上的科學創新推動了人們生活水平的提升,使人類能夠免于自然世界中潛在危險的傷害,并提升了人類的認知水平,讓人類能夠擺脫自身的桎梏,觀察研究更為廣闊的世界。進入21 世紀,創新變得更為重要,各個行業都越來越渴求具備創新能力的人才,因此高中物理教師在開展教學時,應積極轉變教學理念,構建探究性物理課堂,使學生具備探究物理世界的能力。探究性物理課堂的關鍵在于讓學生掌握探究式學習方法,也就是讓學生主動發現問題,根據已有信息形成猜測和假設,在進行廣泛的調查和研究之后得出結論,從而解決問題并徹底理解所學知識,掌握正確的物理研究方法。

一、引入問題情境教學,激發學生的自主探究意識

高中物理課程內容比較注重體現物理學科的本質特征,因此教材內容充滿大量的物理學基本概念、定律和理論,這都是物理學數百年發展的精華成果。盡管很多概念已經成為人們腦海中的基本觀念,但深入研究起來仍具有一定理解難度,而且大部分概念和理論是物理學家歷經數年得出的研究成果,很多內容都違反人類的直覺,這進一步加大了學生的學習難度。為了培養學生的學習興趣,激發學生的自主研究意識,教師可以引入問題情境教學,讓學生在現實情境中發現問題,并圍繞問題開展探究活動,這樣學生才能養成發掘問題的好習慣,并對所學物理知識進行積極思考,否則學生就會對自己的疑惑視而不見,并逐漸喪失探究物理知識的興趣。例如,在教授《力的合成與分解》時,我就創了問題教學情境,先讓一名男同學獨自把桌子抬起來,然后又讓兩個女生合力把桌子抬起來,并引導學生站在物理角度思考這兩種方式的差異點。這時學生就會從聯想到教材中的力學知識點,并提出“合力在現實中有哪些應用?”、“兩個不同角度的力的合成規律是怎樣的?”、“分力與合力之間的關系是怎樣的?”等問題,從而產生探究物理現象的興趣,并在探究過程中理解相關的概念和理論。

二、開展生活實驗教學,讓學生掌握實驗探究方法

實驗是自然科學領域的重要研究手段,很多物理概念和理論都是在物理實驗中發現的,比如法國物理學家庫倫通過扭秤實驗發現了電荷之間的相互作用規律,而物理實驗也是證明物理理論正確性的重要方式,比如愛丁頓到西非開展的物理觀測實驗證明了愛因斯坦的相對論。由此可見物理實驗的重要性,學生也只有了解物理實驗的理念和手段,才能掌握物理探究的方法和思路。現實生活當中有很多重要的物理現象,而只有通過物理實驗才能發現其中的物理規律,因此通過設計并實施物理實驗,就可以發現很多以往忽視掉的物理知識,或驗證教材上的物理規律或理論。例如,在教授《重力與彈力》時,我就帶學生設計了探究彈簧彈力與形變量之間關系的物理實驗,先讓學生熟悉物理實驗器材的作用,之后由學生自主設計實驗方案,并以書面形式上交到教師手中,由教師選取其中比較優秀的設計方案開展物理實驗。學生則負責設計實驗記錄表格,記錄下各項試驗數據,并得出最終的結論。這樣學生就能在物理實驗探究的過程中理解胡克定律,并掌握正確的實驗探究方法和思路。

三、組織小組合作探究,提升學生解決問題能力

小組合作是探究性課堂的重要組成部分,畢竟物理知識具有較強的抽象性和復雜性,而很多物理問題也很難憑借學生的個人能力解決,但如果教師直接告訴學生所提問題的答案,又失去了探究性學習的意義,因此教師可以組織小組合作探究,讓學生在遇到問題時結成合作小組,共同解決遇到的問題。這樣不光能讓學生對自己所提出的問題進行充分地討論和思考,還能培養學生的協作意識,在物理學發展越來越復雜的今天,合作分工已經成為物理學研究中的常態,學生能夠掌握這項能力也有助于開展物理探究活動。例如,在教授《加速度》時,部分學生很容易將速度與加速度的概念混淆,或者完全無法理解加速度的內涵和實質意義。這時我就先詢問理解和沒有理解加速度概念的學生數量,然后打破固定座位次序,讓理解和沒有理解的學生結成學習小組,共同探究學習加速度的概念。在小組合作探究活動中,教師應向學生強調,這并不是學生之間的單方面的教學,而是學生共同探究物理概念、解決物理問題的一次機會,沒有理解的學生可以提出自己的問題,并與已經理解概念的學生共同探究解決。這樣學生就會掌握正確的小組合作方式,從而在探究物理概念的過程中,提升自己解決問題的能力。

四、進行物理史教學,使學生理解物理探究的內涵

物理學史是研究物理學知識、理論和方法的學科,教師開展物理學史教學,有助于學生了解物理學的真個發展體系,區分每個物理學發展階段,并掌握物理學在思想和研究方法上的變化,理解物理學家研究成果的重要性和現實意義。這樣學生才會將教材中的物理知識納入同一背景下進行學習,并對不同物理理論和概念之間的關系進行系統思考,在了解物理大師思想的同時,學生也會受到啟發,從而以另一種角度看待物理學,并逐漸發現物理學的魅力所在。物理學史著重研究每一個物理概念或理論的發明過程,從當時人們所面對的困惑或發現的問題開始,直到最終解決問題,物理學的探究方法和理論體系都會發生些許變化,學生從中可以了解物理發現的整個過程,并學習到眾多的物理研究方法。例如,在教授《萬有引力定律》時,我就向學生科普了萬有引力定律的發現過程,并讓學生了解了在萬有引力論出現之前,伽利略和開普勒所做出的成就,學生在了解16 世紀人們對于地球和太陽運動關系的看法后,就會深刻體會到萬有引力定律的偉大之處,并理解到物理探究的重要內涵。

結語:高中物理課程可以讓學生從物理學視角認識自然、理解自然,通過構建基于創新觀念的高中物理探究性課堂,增進了學生對物理知識的理解,讓學生掌握了探究物理世界的方法和手段,使學生了解到物理學的內涵和意義,從而促使學生形成了科學的世界觀和價值觀,并立志為人類科學事業的發展而貢獻出自己的力量。