略談高中物理教學(xué)中如何實(shí)施“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”

胡志安

摘 要：發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是一種好的學(xué)習(xí)方法，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的探究及創(chuàng)造能力，對(duì)正在進(jìn)行的研究性學(xué)習(xí)起到一定的輔助作用。本文具體闡述了發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的概念、類型和實(shí)施發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的策略，同時(shí)分析了發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)與局限。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)；策略

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）6-0042-3

1 問(wèn)題的提出

教學(xué)總是通過(guò)一定的方法進(jìn)行的，而教學(xué)方法的直接基礎(chǔ)是學(xué)生的學(xué)習(xí)方法。在學(xué)習(xí)方法上，歷來(lái)有多種多樣的主張和做法，但所有的主張和做法大體上可以劃分為兩大類型：接受學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。

本文主要討論高中物理教學(xué)中如何實(shí)施發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。

2 發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)

2.1 發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的概念

發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是學(xué)生通過(guò)自已再發(fā)現(xiàn)知識(shí)形成的步驟，以獲取知識(shí)并發(fā)展探究性思維的一種學(xué)習(xí)方式。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的基本過(guò)程是，學(xué)生自己從各種特殊事例歸納出結(jié)論，并用之來(lái)解決新問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)最本質(zhì)的特征是強(qiáng)調(diào)探究過(guò)程而不是現(xiàn)成的知識(shí)。在發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中，學(xué)生的主要任務(wù)不是接受和記住現(xiàn)成的知識(shí)，而是參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)（實(shí)為再發(fā)現(xiàn)）過(guò)程；教師的主要任務(wù)也不是向?qū)W生傳授現(xiàn)成的知識(shí)，而是為學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)創(chuàng)造條件和提供幫助。

2.2 發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的類型

根據(jù)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的過(guò)程中教師所起的作用方式的不同，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)可劃分為三類：

一類是體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)型。學(xué)習(xí)課題、假設(shè)、驗(yàn)證用的資料、實(shí)驗(yàn)全由教師預(yù)先準(zhǔn)備好，學(xué)生憑借已有的經(jīng)驗(yàn)，從幾種假設(shè)中選取一種，并圍繞所選取的假設(shè)展開(kāi)討論。

第二類是指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)型。教師提出學(xué)習(xí)課題，設(shè)想、假設(shè)全由學(xué)生作出，但是驗(yàn)證假設(shè)用的資料由教師事先準(zhǔn)備好，或者由學(xué)生提出要求，教師再準(zhǔn)備。

第三類是獨(dú)立發(fā)現(xiàn)型。課題由學(xué)生自己或教師提出，整個(gè)過(guò)程都由學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行，教師僅僅是學(xué)生的輔助者、組織者。

3 實(shí)施發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的策略

實(shí)施發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，要采取多方面的策略，這里主要討論實(shí)施發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的一般步驟和提高發(fā)現(xiàn)效率的策略。

3.1 實(shí)施發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的一般步驟

實(shí)施發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的基本過(guò)程是，從各種特殊事例歸納出一般法則，并用之來(lái)解決新問(wèn)題。根據(jù)這一基本過(guò)程，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的實(shí)施通常采取以下幾個(gè)步驟：

1）教師設(shè)置問(wèn)題情境，提供有助于形成概括結(jié)論的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生觀察各種現(xiàn)象的顯著特點(diǎn)并逐步縮小觀察范圍，把注意力集中于某個(gè)中心點(diǎn)。

2）引導(dǎo)學(xué)生提出假說(shuō)并加以驗(yàn)證，推導(dǎo)出概括性結(jié)論。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析、比較，對(duì)各種信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換和組合，以確定假設(shè)。之后，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，以事實(shí)為論據(jù)驗(yàn)證假說(shuō)。在這個(gè)過(guò)程中，要引導(dǎo)學(xué)生不斷地對(duì)假說(shuō)加以修正和完善，最后得出正確的結(jié)論。與此同時(shí)，要讓學(xué)生分析思維過(guò)程，弄清并記住自己在這個(gè)過(guò)程中是怎樣思考、怎樣得出結(jié)論。這樣，就獲取了新知識(shí)并學(xué)到了思考方法。

3）引導(dǎo)學(xué)生將獲取的新知識(shí)即通過(guò)自己的發(fā)現(xiàn)得出的結(jié)論，納入到自己認(rèn)知結(jié)構(gòu)中適當(dāng)?shù)奈恢茫⑦\(yùn)用于新的問(wèn)題情境中，使其得以鞏固和深化，形成遷移能力。

那么，在平時(shí)的課堂教學(xué)中如何實(shí)施“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”呢？

例如，在高中物理《電磁感應(yīng)》一節(jié)的教學(xué)中，可嘗試進(jìn)行發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。

上課地點(diǎn)：物理實(shí)驗(yàn)室。

四人為一個(gè)學(xué)習(xí)小組，每個(gè)桌子上放有條形磁鐵、線圈、電流表、導(dǎo)線等器材。

1.設(shè)置問(wèn)題情境

上課前教師可提問(wèn)，電流周圍有磁場(chǎng)，電流可產(chǎn)生磁場(chǎng)。那么，反過(guò)來(lái)磁場(chǎng)是否可以產(chǎn)生電流？

2.提出假說(shuō)，并加以驗(yàn)證，推導(dǎo)出概括性結(jié)論

假設(shè)磁場(chǎng)能產(chǎn)生電流，請(qǐng)同學(xué)們利用桌子上的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行驗(yàn)證。

1）如圖1所示，先把線圈和電流表連接起來(lái)，磁鐵插入線圈中靜止不動(dòng)時(shí)，請(qǐng)同學(xué)們觀察線圈中有沒(méi)有電流？如有，指針會(huì)偏轉(zhuǎn)；沒(méi)有，指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)。

圖1 磁鐵插入和拔出線圈

2）當(dāng)磁鐵插入或撥出線圈的過(guò)程中，請(qǐng)同學(xué)們?cè)儆^察線圈中有沒(méi)有電流？如有，指針會(huì)偏轉(zhuǎn)；沒(méi)有，指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)。

3）請(qǐng)其中的一組同學(xué)匯報(bào)觀察到的現(xiàn)象。

4）請(qǐng)上述這組同學(xué)得出結(jié)論。

結(jié)論是：當(dāng)線圈中磁通量變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電流（感應(yīng)電流）。

5）在教師的引導(dǎo)下，同學(xué)得出概括性結(jié)論：只要穿過(guò)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。

3.通過(guò)運(yùn)用于新的問(wèn)題情境中，得以鞏固深化，形成遷移能力。

向每個(gè)實(shí)驗(yàn)桌子上分發(fā)系有絕緣細(xì)線的二個(gè)鋁環(huán)，其中一個(gè)閉合，另一個(gè)不閉合。

1）一個(gè)不閉合的鋁環(huán)，用一根絕緣線系住固定在O點(diǎn)，如圖2所示。在鋁環(huán)靜止的情況下，請(qǐng)同學(xué)們把磁鐵的N極插入鋁環(huán)。教師問(wèn)：鋁環(huán)中有沒(méi)有感應(yīng)電流？學(xué)生回答：沒(méi)有。如換成閉合鋁環(huán)呢？答：有。

2）換用一個(gè)閉合鋁環(huán)，請(qǐng)同學(xué)們?nèi)鐖D2所示的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖2 磁鐵插入和拔出鋁環(huán)

3）請(qǐng)其中的一組同學(xué)，把觀察到的現(xiàn)象匯報(bào)一下。

4）同學(xué)回答：磁鐵插入鋁環(huán)的過(guò)程中，鋁環(huán)與磁鐵相斥，而磁鐵從鋁環(huán)中撥出時(shí)，鋁環(huán)與磁鐵相吸。

5）引導(dǎo)學(xué)生分析原因：插入和撥出時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向不一樣。插入時(shí)相斥，說(shuō)明鋁環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與磁鐵在鋁環(huán)中的磁場(chǎng)方向相反；撥出時(shí)相吸，說(shuō)明鋁環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與磁鐵在鋁環(huán)中的磁場(chǎng)方向相同。

6）教師指導(dǎo)下，學(xué)生把上述現(xiàn)象歸納為：當(dāng)磁鐵移近閉合線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增加，這時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與磁鐵在線圈中的磁感線方向相反，以阻礙穿過(guò)線圈的磁通量增加；當(dāng)磁鐵離開(kāi)線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量減少，這時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁感線方向與磁鐵在線圈中的磁感線方向相同，以阻礙穿過(guò)線圈的磁通量的減少。

7）最后，得出結(jié)論：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

這樣，既可鞏固獲取的新知識(shí)，又可對(duì)形成的知識(shí)進(jìn)行深化研究，發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論。在發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程中，進(jìn)行再發(fā)現(xiàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的遷移、探究能力。

除上述知識(shí)可進(jìn)行發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)外，還有許多知識(shí)也可實(shí)施發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。如：共點(diǎn)力平衡條件、牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律、向心力、玻意耳定律、焦耳定律……

3.2 提高發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)效率的策略

雖然知識(shí)的最初發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造需要漫長(zhǎng)時(shí)間，但是心理學(xué)研究表明：在課堂中讓學(xué)生對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行再發(fā)現(xiàn)時(shí)，通過(guò)采取適當(dāng)?shù)牟呗?，可以把時(shí)間大大縮短，從而使發(fā)現(xiàn)的效率不至于太低。提高發(fā)現(xiàn)效率的策略主要有：

1）不要求學(xué)生再現(xiàn)原先的知識(shí)發(fā)現(xiàn)的全過(guò)程，而對(duì)之進(jìn)行“剪輯”，使之縮短。例如，靜電場(chǎng)《庫(kù)侖定律》的教學(xué)中，由于中學(xué)實(shí)驗(yàn)室條件的限制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)要再現(xiàn)原先的知識(shí)發(fā)現(xiàn)的全過(guò)程比較困難。教師先通過(guò)介紹結(jié)論，然后定性驗(yàn)證庫(kù)侖定律。

2）對(duì)發(fā)現(xiàn)難度太大的知識(shí)，適當(dāng)降低其難度，使之對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)雖然仍有一定難度但卻通過(guò)努力能夠完成。例如，《法拉第電磁感應(yīng)定律》教學(xué)中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，這一知識(shí)的發(fā)現(xiàn)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有難度，可適當(dāng)降低難度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究當(dāng)磁通量變化率增大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何變化？

3）將知識(shí)的原先發(fā)現(xiàn)過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)的眾多的迷途、岔道、可能性精簡(jiǎn)為少量的岔道、可能性。

例如，《光電效應(yīng)》的四條規(guī)律，通過(guò)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)要發(fā)現(xiàn)四條規(guī)律，困難很大?？山档碗y度，先假設(shè)其中的三條規(guī)律，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證這三條規(guī)律。另一條規(guī)律：光電子的最大初動(dòng)能跟入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。教師通過(guò)介紹，使學(xué)生了解。這樣精簡(jiǎn)了發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的岔道，降低了發(fā)現(xiàn)難度，使學(xué)生更有效地掌握知識(shí)。

4 發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)與局限

發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)具有刺激學(xué)生“發(fā)現(xiàn)的興奮感”的作用，它可以使學(xué)生體會(huì)到發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣，享受某種愉快的感受，從而將外部動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為內(nèi)部動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)本身的興趣。

2）有利于學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)的方法和探索的方式。這種發(fā)現(xiàn)方式和探索方式是解決各種問(wèn)題以及將來(lái)進(jìn)行科學(xué)探索時(shí)所需要的，一經(jīng)掌握就具有遷移價(jià)值。對(duì)目前進(jìn)行的研究性學(xué)習(xí)起到促進(jìn)作用，可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

3）有助于保持記憶。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是使學(xué)生自身能夠發(fā)現(xiàn)知識(shí)、組織知識(shí)并活用知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)這一過(guò)程而形成的記憶，就會(huì)因具有豐富的“再生力”而長(zhǎng)期保持下來(lái)。

發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)又具有其局限性。這主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1）發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的適用范圍有限，主要適用于理科教學(xué)。在中學(xué)物理中，也不是所有知識(shí)，都適合于進(jìn)行發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。

2）發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)要求學(xué)生具備相應(yīng)的發(fā)現(xiàn)需要、發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)，并樹(shù)立有效的假設(shè)，若不具備這些條件，發(fā)現(xiàn)就會(huì)變成一種盲目的碰運(yùn)氣式的發(fā)現(xiàn)，變成一種形式主義。

3）通過(guò)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)來(lái)掌握知識(shí)，效率很低。就是極力提倡發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的布魯納本人也承認(rèn)，一個(gè)人不可能只憑發(fā)現(xiàn)去學(xué)習(xí)，正像一個(gè)發(fā)明家不是一天到晚都有發(fā)明創(chuàng)造一樣。

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[2]陳德軍.芻議培養(yǎng)學(xué)生物理自學(xué)能力的課堂教學(xué)策略[J].物理教學(xué)探討，2013，（01）：6.

（欄目編輯 羅琬華）