探究式學(xué)習(xí)——物理教學(xué)之根本

衡炳鋒

(蘇州市第十六中學(xué),江蘇蘇州 215003)

1 問題的提出

學(xué)習(xí)是人類在認(rèn)識與改造自然過程中獲取經(jīng)驗(yàn)和知識、掌握客觀規(guī)律、使身心獲得發(fā)展,實(shí)現(xiàn)自我體驗(yàn)與自我超越的過程,它不僅是人類活動(dòng)中最自然、最本質(zhì)的反應(yīng),也是人類創(chuàng)造世界的最根本的源泉.學(xué)習(xí)是人的天性,探究未知就是一種學(xué)習(xí),正因?yàn)槲覀內(nèi)祟惪偸且跃次泛秃闷娴男那?不斷地探索著未知的世界,才使我們現(xiàn)在的世界這么生動(dòng),生活這樣多彩.課堂教學(xué)是人類在探究未知世界過程中形成的一種學(xué)習(xí)形式,同樣要在自然、本質(zhì)的狀態(tài)下進(jìn)行.筆者認(rèn)為這就是新課程倡導(dǎo)要探究學(xué)習(xí)的最根本的原因所在.

美籍匈牙利數(shù)學(xué)家波利亞說:“學(xué)習(xí)任何知識的最佳途徑,都應(yīng)由自己去發(fā)現(xiàn).因?yàn)檫@種發(fā)現(xiàn)理解最深刻,也最容易掌握其中的內(nèi)在規(guī)律.”美國心理學(xué)家和教育家布魯納也認(rèn)為,兒童是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的主體,應(yīng)鼓勵(lì)兒童相信并依靠“自己的頭腦”去思考、發(fā)現(xiàn)和解決問題,應(yīng)啟發(fā)兒童把學(xué)習(xí)與日后的生活聯(lián)系起來,自主地學(xué)習(xí),逐步培養(yǎng)和形成學(xué)習(xí)的行為和習(xí)慣.

2 讓學(xué)生盡可能去“發(fā)現(xiàn)”,培養(yǎng)學(xué)生一個(gè)“疑”字

認(rèn)識世界的過程,首先是一個(gè)發(fā)現(xiàn)的過程.隨著認(rèn)識的不斷深入,發(fā)現(xiàn)的問題會(huì)越來越多,越來越廣,越來越接近事物的本質(zhì).例如,在剛開始認(rèn)識這個(gè)世界時(shí),常常會(huì)有這樣的問題:眼睛為什么能看見物體?進(jìn)一步地思考,會(huì)發(fā)現(xiàn),白天能看見物體,黑夜就看不見物體,通過鏡子能看到背著的物體,通過火焰看出去的物體隨火焰的閃爍在舞動(dòng),這些“疑問”隨著“發(fā)現(xiàn)”的不斷深入,將不斷得到解答,而又產(chǎn)生新的“疑問”,從而不斷提高認(rèn)識世界的水平.

由“發(fā)現(xiàn)”到生“疑”,就是學(xué)習(xí)的起因,學(xué)習(xí)從生疑開始,“疑”就是學(xué)習(xí)的源動(dòng)力、學(xué)習(xí)的本質(zhì).所以,物理教學(xué)的任務(wù)就是引導(dǎo)學(xué)生如何去“發(fā)現(xiàn)”,從而生“疑”.實(shí)際上,物理學(xué)習(xí)中遇到的所有問題都在身邊.例如,我們每天都會(huì)“發(fā)現(xiàn)”太陽從東邊升起,從西邊落下;每天都有白日與黑夜的更迭;要用力才能提起重物;水總是從高處往低處流.任何人都能在其中發(fā)現(xiàn)許多問題,這是人的天性,這就對物理教學(xué)提出了要求,如何去引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,使學(xué)生敢“疑”、會(huì)“疑”,而不是抹煞“疑”,從而達(dá)到喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)的目的.這是每一個(gè)學(xué)習(xí)者必須經(jīng)歷的過程,沒有這個(gè)過程的磨礪,也就不能產(chǎn)生真正的學(xué)習(xí).

當(dāng)前學(xué)生在成長過程中家長包辦太多,在物理教學(xué)中若教師再包辦過多,學(xué)生就會(huì)喪失學(xué)習(xí)的樂趣,甚至導(dǎo)致“學(xué)息”.教師這時(shí)候的任務(wù)就是“喚醒”,由于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力還不太平衡,所以教師教學(xué)的策略可以是同伴性的鋪墊和激勵(lì),如采取分解問題的方法、設(shè)置情境的方法,小組討論的方法、同伴互助的方法等,但這些只是手段,不是目的.

3 讓學(xué)生盡可能去“想象”,培養(yǎng)學(xué)生一個(gè)“趣”字

愛因斯坦有句名言:“想象力比知識更重要,因?yàn)橹R是有限的,而想象力概括著世界上的一切,推動(dòng)著進(jìn)步,并且是知識進(jìn)化的源泉”.教師的作用就是創(chuàng)造條件鼓勵(lì)學(xué)生去想象,學(xué)生可以毫無顧及的盡情去想象,可以是合理的想象,也可以是不合理的想象,想象出智慧,想象出真知.

例如,學(xué)生會(huì)從人用力推車,車向前運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)是由于人的推力作用于車使車前進(jìn)的緣故.在解釋被人推出的鉛球?yàn)槭裁茨芟蚯斑\(yùn)動(dòng)這一問題時(shí),學(xué)生往往會(huì)根據(jù)推車的道理,想象出鉛球在空中向前,是由于人的推力一直作用于鉛球上的緣故,但這是錯(cuò)誤的.此時(shí),教師可設(shè)問:人的手臂有那么長嗎?從而使學(xué)生產(chǎn)生思維沖突,感受到此現(xiàn)象中充滿著“情趣”,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生探究問題本質(zhì)的興趣.

再如,學(xué)生根據(jù)人眼看到物體這樣一個(gè)現(xiàn)象,認(rèn)為是眼睛中有光射到了物體上,這樣的認(rèn)識同樣是錯(cuò)誤的.這時(shí),教師可啟發(fā)學(xué)生想象:人耳為什么能聽到聲音,難道也是由于耳朵能發(fā)出聲音嗎?而對后面這個(gè)問題的實(shí)質(zhì),學(xué)生較易理解:是聲音傳到了人耳,被人耳感受到的緣故,聲音越響,越聽得清楚,所謂震耳欲聾,就比較好理解.只要學(xué)生敢于“想象”,就有可能接近事實(shí):是一種什么東西進(jìn)入到了人耳,被人耳感受到了.從而對眼睛看到物體的原因產(chǎn)生聯(lián)想:也是有什么東西進(jìn)入到了眼睛而被感知的緣故.

由牛頓思考“蘋果落地”,到發(fā)現(xiàn)“萬有引力定律”;由盧瑟福根據(jù)行星繞日的核式結(jié)構(gòu)模式,到提出原子結(jié)構(gòu)的理論;由愛因斯坦從想象“人騎在光線上看到的現(xiàn)象”,到創(chuàng)立相對論.這些,都是科學(xué)家在探究未知世界的過程中,感受到自然界的“情趣”,產(chǎn)生探究未知世界的“興趣”,而導(dǎo)致的結(jié)論,從而推動(dòng)了人類科學(xué)的進(jìn)程.同樣,讓學(xué)生盡可能去“想象”,感知知識的“情趣”,由此來激發(fā)“興趣”,就能有效地推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)程.

4 讓學(xué)生盡可能去“實(shí)驗(yàn)”,培養(yǎng)學(xué)生一個(gè)“研”字

對于物理教學(xué),有物才有理.辯證唯物主義認(rèn)為客觀決定主觀,認(rèn)識客觀的唯一方法是實(shí)踐,對于物理學(xué)來說,就是實(shí)驗(yàn)的方法.以“物”識“理”,是研究物理學(xué)的宗旨.《全日制普通高級中學(xué)物理課課程標(biāo)準(zhǔn)》中就明確提出:“觀察現(xiàn)象、進(jìn)行演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn),能夠使學(xué)生對物理事實(shí)獲得具體的、明確的認(rèn)識,這是理論概念和規(guī)律的必要的基礎(chǔ).觀察和實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,引起學(xué)習(xí)興趣,具有重要作用.”

而現(xiàn)在的許多實(shí)驗(yàn),程式化了的東西較多,失去了實(shí)驗(yàn)本來的面目.我們物理教師應(yīng)充分放手讓學(xué)生自己去實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自己去完成實(shí)驗(yàn)的器材選擇和使用,讓學(xué)生自己去完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),合理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)步驟、進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析,最終得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,達(dá)到理解概念和規(guī)律的目的.教師一方面要“研究”實(shí)驗(yàn),“研究”實(shí)驗(yàn)本身的效果和目的,另一方面要“研究”學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可“探究”的深度和廣度.

例如,在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,涉及加速度、力、質(zhì)量三個(gè)物理量,若想通過測量時(shí)間、位移、力、質(zhì)量4個(gè)物理量來研究這個(gè)問題,很是繁瑣,也不易直接得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.但若運(yùn)用物理科學(xué)思維結(jié)合控制變量的研究方法,就可大大簡化實(shí)驗(yàn),這種思想方法對學(xué)生會(huì)產(chǎn)生很大影響.盡管這樣,設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究本身還是一個(gè)系統(tǒng)的工程,需要探究的問題就有:控制哪個(gè)量不變,如何控制;加速度與物體質(zhì)量成反比又如何來處理;實(shí)驗(yàn)中總存在摩擦,那么如何消除摩擦對實(shí)驗(yàn)帶來的影響;如何減少測量時(shí)間帶來的誤差,是否可采用替換法而不需直接測量時(shí)間等等.運(yùn)用一定的研究方法、采取巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),既能簡化實(shí)驗(yàn)、減少誤差,又能得到良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這就是實(shí)驗(yàn)研究的魅力所在.

再如,教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、學(xué)生隨堂實(shí)驗(yàn)等,教材中基本上都是給出了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)器材,學(xué)生需要做的只是按規(guī)章辦事,這樣就不能充分地發(fā)揮學(xué)生的探索精神和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.我們在教改實(shí)踐中深切感到,應(yīng)該有計(jì)劃、有目的地把一些演示實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn).教師提出問題并做好啟發(fā)、引導(dǎo)工作,讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的聰明才智和想象力,獨(dú)立自主地設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,包括自制實(shí)驗(yàn)器材等等.

鼓勵(lì)、指導(dǎo)學(xué)生開展豐富多彩的物理小實(shí)驗(yàn)、小制作的活動(dòng),也是引導(dǎo)學(xué)生以“物”識“理”的一種好形式.這些學(xué)生的科技作品應(yīng)該與物理教學(xué)的內(nèi)容密切相關(guān).例如自制測電筆、秒擺、驗(yàn)電器以及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等等.此項(xiàng)第二課堂的活動(dòng)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行評比,并給予表揚(yáng)或獎(jiǎng)勵(lì),以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感,在探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)中進(jìn)一步激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)造激情.

在高中物理學(xué)習(xí)中,指導(dǎo)學(xué)生建立物理模型是非常重要的.教師應(yīng)結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)探究中對各種物理過程的處理,運(yùn)用物理學(xué)的科學(xué)思維方法,誘導(dǎo)、幫助學(xué)生自己正確地建立相應(yīng)的物理模型,從而探索、解決有關(guān)的實(shí)際問題.筆者認(rèn)為在這方面尤其要注意如下兩點(diǎn):一是對研究對象的理想化處理,如質(zhì)點(diǎn)、彈簧振子、單擺、理想氣體等等;二是對研究過程的理想化處理,如勻速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)等等.

5 讓學(xué)生盡可能去“應(yīng)用”,培養(yǎng)學(xué)生一個(gè)“究”字

現(xiàn)在的高中學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)太重,原因是作業(yè)量太多,收效甚微,這些重復(fù)性的作業(yè)不僅浪費(fèi)了學(xué)生大量的時(shí)間,而且對學(xué)生能力的培養(yǎng)、素質(zhì)的提升沒有多少促進(jìn)作用.筆者在這里提出的“應(yīng)用”,雖然也涉及作業(yè),但區(qū)別于一般意義上的作業(yè),是指學(xué)生應(yīng)用物理知識和方法解決實(shí)際問題以及進(jìn)行課題研究、自己梳理知識和歸納總結(jié)等方面的.

對于應(yīng)用性的作業(yè)教師應(yīng)精選,這些問題要從生活實(shí)踐中來,要能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,要能使學(xué)生產(chǎn)生持續(xù)的學(xué)習(xí)愿望,且要有一定比例的研究性課題.例如,以我國高速鐵路建設(shè)快速發(fā)展為載體,研究鐵路建設(shè)中運(yùn)用物理知識解決的實(shí)際問題;可結(jié)合一些數(shù)據(jù),如縮短運(yùn)輸時(shí)間后,設(shè)計(jì)火車調(diào)度方案;火車運(yùn)行過程中的安全保障問題;青藏鐵路建設(shè)中解決凍土層防融化的問題;高速鐵路建設(shè)中解決鐵軌熱脹冷縮以及彎道的問題;再結(jié)合我國高速鐵路發(fā)展已走在國際發(fā)展的最前沿,激發(fā)學(xué)生愛國主義熱情等等.再如,結(jié)合分析溫哥華冬奧會(huì)格魯吉亞無舵雪橇選手庫馬里塔什威利在一次訓(xùn)練中意外傷亡事故的原因,在網(wǎng)上找到溫哥華無舵雪橇賽道的有關(guān)數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)出一些研究性課題,進(jìn)而通過探究,對無舵雪橇比賽提出一些合理的建設(shè)性意見等等.

引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行知識體系梳理和歸納總結(jié)的過程,是學(xué)生對知識建構(gòu)和反思的過程,也是他們的學(xué)習(xí)思維不斷升華的過程.在完成好此類應(yīng)用性作業(yè)的過程中,能有效地促進(jìn)學(xué)生不斷完善知識結(jié)構(gòu)、豐富知識體系、探究知識鏈之間的關(guān)聯(lián).教學(xué)實(shí)踐證明,善于梳理知識和歸納總結(jié)的學(xué)生,往往其思維嚴(yán)謹(jǐn),知識建構(gòu)完善,解決問題能力也較強(qiáng).

“為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才?”這是著名的“錢學(xué)森之問”.“錢學(xué)森之問”一方面在責(zé)問我們的教育,另一方面也給出了我們答案:“教,關(guān)鍵在于‘授之以漁';教書,關(guān)鍵在于教給學(xué)生一種學(xué)會(huì)思考問題、解決問題的方法”.這同樣也曾是愛因斯坦對教育提出的要求:“如果一個(gè)人忘掉了他在學(xué)校里所學(xué)到的每一樣?xùn)|西,那么留下來的就是教育”.

總之,讓學(xué)生大膽探究和敢于質(zhì)疑是當(dāng)代賦予物理教學(xué)工作的要求,也是物理學(xué)習(xí)的本來面目.只要我們物理教師轉(zhuǎn)變、更新教育觀念,給學(xué)生留下時(shí)間、空間和機(jī)會(huì),“授之以漁”,放手讓學(xué)生大膽地去“發(fā)現(xiàn)”、去想象、去實(shí)驗(yàn),善做、敢破,既學(xué)會(huì)探究、又敢于探究、善于探究,進(jìn)而在探究學(xué)習(xí)中尋找物理規(guī)律、樹立物理科學(xué)思想,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、磨礪學(xué)習(xí)品質(zhì),形成完善的人格,才能實(shí)現(xiàn)真正的物理學(xué)習(xí).