物理教學(xué)中的“探究學(xué)習(xí)”初探

李志文

[摘要]文章解釋了探究性學(xué)習(xí)的概念,分析探究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和過程,通過實(shí)例來說明探究性學(xué)習(xí)在物理教學(xué)上的簡(jiǎn)單應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]物理教學(xué) 探究性學(xué)習(xí) 探究活動(dòng) 參與 合作 體驗(yàn)

一、探究性學(xué)習(xí)

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

要研究探究性學(xué)習(xí),首先要明確什么是探究。美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)探究的定義是:“探究是多層面的活動(dòng),包括觀察、提出問題、通過瀏覽書籍和其他信息資源發(fā)現(xiàn)什么是已經(jīng)知道的結(jié)論、制定調(diào)查研究計(jì)劃、根據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)對(duì)已有的結(jié)論作出評(píng)價(jià)、用工具收集、分析、解釋數(shù)據(jù)、提出解答,解釋和預(yù)測(cè)、以及交流結(jié)果。探究要求確定假設(shè),進(jìn)行批判的和邏輯的思考,并且考慮其他可以替代的解釋?！蹦敲此^探究式學(xué)習(xí),即從學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活中選擇和確定研究主題,在教學(xué)中,創(chuàng)設(shè)一種類似于學(xué)術(shù)(或科學(xué))研究的情景,通過學(xué)生自主、獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問題、實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、搜集與處理信息、表達(dá)與交流等探索活動(dòng),獲得知識(shí)、技能、情感與態(tài)度的發(fā)展,特別是探索精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程。

二、探究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)

1.學(xué)生是通過探究活動(dòng)獲得新知和能力的

探究式學(xué)習(xí)不把結(jié)論先告訴給學(xué)生,而讓學(xué)生通過各式各樣的探究活動(dòng)諸如觀察,實(shí)驗(yàn),調(diào)查,制作,收集資料等,自己得出結(jié)論,使他們參與和體驗(yàn)知識(shí)的獲得過程,建構(gòu)起對(duì)自然的認(rèn)識(shí),并培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

例如,在用自由落體法驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們通過比較,發(fā)現(xiàn)物體一個(gè)位置的機(jī)械能與另一個(gè)位置的機(jī)械能非常接近,從實(shí)驗(yàn)中獲得結(jié)論:自由落體過程中,在誤差允許的范圍內(nèi)是守恒的。培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)知的過程,比直接告訴他們的結(jié)果掌握的情況要好。

2.師生是相互尊重、平等、民主、合作的關(guān)系

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人,教師是引導(dǎo)者,組織者和共同探究者;學(xué)生之間是自主活動(dòng)與合作活動(dòng)相結(jié)合的關(guān)系,在學(xué)習(xí)過程中相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,相互促進(jìn),共同提高,特別重視合作關(guān)系。在探究實(shí)驗(yàn)中,教師只是引導(dǎo)者,只能在學(xué)生遇到問題時(shí)適當(dāng)加以引導(dǎo),而具體的操作與思考,要靠學(xué)生自己來完成。

3.重視形成性評(píng)價(jià)和學(xué)生的自我評(píng)價(jià)

探究式學(xué)習(xí)對(duì)評(píng)價(jià)要求較高,如它要求評(píng)價(jià)每個(gè)學(xué)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(yùn)用知識(shí)解決問題,是否能提出問題,是否能設(shè)計(jì)并實(shí)施探究計(jì)劃。

三、探究式學(xué)習(xí)的過程

探究性學(xué)習(xí)一般分五步:(1)提出問題。教師可以在課堂上提供設(shè)置情景,提供素材,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察、分析、思考、發(fā)現(xiàn)問題,有時(shí)因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系,也可以直接提出問題。(2)收集材料,數(shù)據(jù)等。圍繞著問題,就要收集相關(guān)的材料或者設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,然后才能形成自己的觀點(diǎn)。(3)形成解釋。利用收集的材料根據(jù)邏輯關(guān)系和推理(歸類、分析、推論、預(yù)測(cè),以及像批判性推理和邏輯等一般方法)驗(yàn)證自己所得出的觀點(diǎn)或結(jié)論。(4)評(píng)價(jià)結(jié)果:學(xué)習(xí)者根據(jù)其他解釋對(duì)自己的解釋進(jìn)行評(píng)價(jià),實(shí)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(shí)證材料與解釋聯(lián)系起來的推理中有沒有明顯的偏見和缺點(diǎn)?根據(jù)實(shí)證材料能不能得出其他解釋?學(xué)生只要將他們的結(jié)果和適應(yīng)他們的發(fā)展水平的科學(xué)知識(shí)相結(jié)合,就達(dá)到了探究性學(xué)習(xí)的目的。(5)檢驗(yàn)結(jié)果:學(xué)習(xí)者交流和驗(yàn)證他們提出的解釋,結(jié)果是學(xué)生們能夠解決交流中遇到的矛盾,進(jìn)一步確定以實(shí)證為基礎(chǔ)的論證方法。

四、物理課堂教學(xué)中探究式學(xué)習(xí)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式存在著重知識(shí)傳授,輕能力培養(yǎng),重教法輕學(xué)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(xiàn)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(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。

1.新課教學(xué)中的探究性學(xué)習(xí)

課堂中物理概念的教學(xué),應(yīng)按照學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律,以學(xué)生為主體,以方法為主線,以實(shí)驗(yàn)為手段,倡導(dǎo)主動(dòng)參與、親身體會(huì),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(xué)。(1)首先提出探究性問題:當(dāng)一個(gè)回路里的螺線管上電流發(fā)生變化時(shí),能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎?(2)介紹實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)驗(yàn)裝置;(3)讓學(xué)生根據(jù)已有的電磁感應(yīng)知識(shí)去猜想通、斷電時(shí)應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象;(4)然后讓學(xué)生注意觀察演示實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)學(xué)生的猜想;(5)再讓學(xué)生討論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果;(6)最后在教師的啟發(fā)下共同歸納出產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因,從而建立自感的概念。這樣進(jìn)行概念探究的教學(xué)不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,更重要的是學(xué)生體驗(yàn)到了一種研究問題的方法,即:“提出問題——提出猜想——實(shí)驗(yàn)探究——分析論證——形成概念?！?/p>

還有,洛侖茲力概念的教學(xué)可用這樣的探究程序進(jìn)行:(1)首先分析安培力產(chǎn)生的一個(gè)必要條件是導(dǎo)體中的自由電荷應(yīng)定向移動(dòng);(2)提出安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受磁場(chǎng)力合力的宏觀表現(xiàn)的假說;(3)再用電子射線管加磁場(chǎng)后電子束偏轉(zhuǎn)的方向可用左手定則判定的事實(shí),驗(yàn)證了假設(shè)的正確性;(4)設(shè)計(jì)出金屬導(dǎo)電的微觀模型,從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā),用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出;(5)通過安培力與洛侖茲力大小、方向、產(chǎn)生條件的比較,找出安培力與洛侖茲力的內(nèi)在聯(lián)系,確定了判斷洛侖茲力方向、電荷運(yùn)動(dòng)方向、電荷的電性和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向之間關(guān)系的法則,學(xué)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——物理模型——數(shù)學(xué)推導(dǎo)——類比分析——形成概念”。

2.習(xí)題課教學(xué)中的探究式學(xué)習(xí)

在物理習(xí)題課教學(xué)中,為推進(jìn)素質(zhì)教育而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的途徑是多方面的。其中在例題的講解中適時(shí)合理地“設(shè)置錯(cuò)誤”,則能使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、糾正錯(cuò)誤的過程中,透過表面現(xiàn)象,抓住問題本質(zhì),全方位、多角度地分析、研究、解決問題,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,陶冶學(xué)生的情操,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,形成學(xué)生獲取新知識(shí)、發(fā)展新知識(shí)和運(yùn)用新知識(shí)解決問題的能力。

“設(shè)錯(cuò)”是物理教學(xué)的一個(gè)設(shè)計(jì)手段。其目的是在“設(shè)錯(cuò)——糾錯(cuò)”的探究過程通過探究的方式來進(jìn)一步幫助學(xué)生理解和掌握知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn),讓學(xué)生在糾錯(cuò)的過程中加深對(duì)概念和定理的理解,進(jìn)一步提高學(xué)生的解題能力。例如,在復(fù)習(xí)“摩擦力做功”時(shí),著重指出了我們討論功時(shí)一般都以地面作為參照物的,所以摩擦力可能做正功、負(fù)功,也可能不做功。盡管多次強(qiáng)調(diào),同學(xué)們做題時(shí)還常常出問題,為此,可以設(shè)計(jì)了如下一節(jié)“糾錯(cuò)課”。

例:長(zhǎng)為L(zhǎng)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(tǒng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)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(dòng)摩擦力f,與其運(yùn)動(dòng)方向相反,對(duì)子彈由動(dòng)能定理得:,即摩擦力對(duì)子彈做負(fù)功,使子彈的動(dòng)能減少。對(duì)木塊,受到向右的滑動(dòng)摩擦力,且與運(yùn)動(dòng)方向相同,則,此摩擦力對(duì)木塊做正功,使木塊的內(nèi)能增加。綜上所述,木塊內(nèi)能增加而子彈動(dòng)能減小,故系統(tǒng)機(jī)械能的減小量為Q=0。

把以上的題目與解法提供給學(xué)生,讓學(xué)生對(duì)照定理,判斷解法是否正確?若不正確,錯(cuò)在哪里?又應(yīng)注意什么才能得出正確解?同學(xué)們有的動(dòng)腦在想,有的動(dòng)手在做,有的在討論,真猶如一石投入學(xué)生的腦海,調(diào)動(dòng)起了學(xué)生的探索求知欲望,激起了強(qiáng)烈的探求知識(shí)的動(dòng)力。通過找錯(cuò)、糾錯(cuò)到探究正確解法,不僅突破了重點(diǎn)難點(diǎn),而且提高了學(xué)生的思維能力,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到了鞏固知識(shí)、提高效果的目的。

3.課后作業(yè)的設(shè)計(jì)中的探究性學(xué)習(xí)

物理課后作業(yè)的作用主要是鞏固訓(xùn)練為主,向來以量大、題難的特點(diǎn),在學(xué)生中對(duì)物理作業(yè)的完成一直有較大的畏難情緒,如何布置一些學(xué)生能做、愿做的作業(yè),以提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣,一直是我們物理教師的愿望。我們現(xiàn)在運(yùn)用探究式學(xué)習(xí)的方式、方法設(shè)計(jì)了一些有趣的探究作業(yè)。

例如,中央電視臺(tái)新聞報(bào)道,某邊遠(yuǎn)農(nóng)村電費(fèi)較高,農(nóng)民們負(fù)擔(dān)不起。在交變電流的教學(xué)中,我布置了這樣的課后作業(yè),請(qǐng)同學(xué)們分析電費(fèi)高的原因,幫助他們分析要降低電價(jià),可以采取的措施。以上是我在教學(xué)中對(duì)探究性教學(xué)的一些膚淺的看法和進(jìn)行的一些探索。

總之,物理教學(xué)中的探究性學(xué)習(xí),必須符合探究性學(xué)習(xí)特點(diǎn),適應(yīng)于不同學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,立足課堂教學(xué),發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì),才能在實(shí)際的教學(xué)中得以實(shí)施,以完成建設(shè)創(chuàng)新型社會(huì)所需求的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)任務(wù)。