一、课堂需要探究式学习
(一)科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一
物理课程标准明确指出:科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。这是我国普通高中新万博软件2018 的重大突破。如何开展探究式学习,培养学生的创新精神和实践能力,渗透科学思想、科学方法和科学精神,已成为当前教育教学改革需要深入研究的重要内容。
科学探究的形式是多种多样的,其要素有提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在学生的科学探究中,其探究过程可以涉及所有的要素,也可以只涉及部分要素,科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。
(二)在课堂教学中渗透和加强探究式学习
有不少师生谈到开展探究式学习,认为就是课堂之外的研究性学习活动课程,只有在这样的课程中才真正接触科学前沿的内容,这其实是一种误解。作为基础教育,课堂才是教学的主阵地。新课程标准将科学探究提到与科学知识内容同等重要的地位,那么只有在教育教学中充分体现,才能深入贯彻新课程标准的要求,培养学生的创新精神和实践能力,渗透科学思想、科学方法和科学精神及其情感价值。毋庸讳言,当前的课堂教学仍然以传统教学“传道、授业、解惑”为主要特征,教师将所有知识精细讲解之后,一一灌输给学生,学生在这样的教学过程中不能获得系统性的认识,认知往往是片面和残缺的,难以激发学习、探究物理科学的积极性,严重地阻碍了学生更好地发展,违背了教育的本来意义──传承是为了创新!若能以现代研究性学习理论为指导,结合物理学科教育的特点,在课堂教学中有目的地进行探究式学习的探索和拓展,扬弃传统教学,将对我国基础教育物理课程及其教学的改革有重要的潜在价值和创新意义。
(三)许多物理课堂教学内容可以作为探究式学习的研究内容
我们认为关键是教师需要更新教育观念,全面提高素质,认真选择可探究的课题和内容,严谨分析研究教学的策略、程序及具体环节的实施,并且勇于实践,大胆将探究式学习的方法和观念融入到传统的课堂教学中,才能不断提高与创新。其实,物理课堂教学的内容有许多是可以作为探究式学习的研究内容。
1.物理概念和基本规律:学生在学习概念或规律时,必须以探究的思维方式研究它,才能抓住其实质。教师只有在基本概念和规律的教学中同样渗透探究思想,才能使学生的认知更趋于合理化和系统化。在探究过程中,让学生不仅记住某些知识点,而且要感悟知识产生的原因和发展过程,以利于学生对知识点的深刻把握。
2.物理实验:探索性实验不必说,本身具有浓郁的探究色彩。有些验证性实验通过认真分析,也是可以进行改造的。首先,这样的比较实验的目的是验证某个规律,其次,所用的器材学生熟悉,也便于操作,再者,这样的规律是建立在学生已有的知识基础上,利用所学的知识、实验数据可以得到,那么完全可以将原实验改为提供一些器材,利用所学知识寻求某几个物理量的关系,这样就成了探索性实验,可以进行探究式学习。
我们高一物理课改小组在学校教科室及教研组的指导下,结合高一学生的特点,认真分析了“验证力的合成遵循平行四边形定则”这一堂实验课,认为它具有以下特点。
1.以实验为基础,有利于提高学生参与的积极性和主动性,容易激发学生利用探究性学习完成本实验的积极性。
2.学生在初中已经学习了同一直线上力的合成及力的图示等有关知识点,学生完成本节实验所需知识上的梯度不大,为学生利用探究性学习方式完成本节课的实验奠定了知识基础,同时也为教学目标的达成树立了信心。
3.这是学生进入高中阶段的第一个分组实验,此时开展探究性学习实验有利于学生对高中阶段物理学习有一个全新的认识,同时也为今后开展探究性学习开了一个好头。
我们认为可以利用这节实验课做探究性学习试验。本年级有9个班,其中9班为学生基础较好的直升班,其他8个班是基本平行的普通班,为了对照,安排1、4、8、9班开展探究性尝试,2、3、5、6、7班则继续用传统教学方式。下面就是我们关于“力的合成”一课探究性学习的过程分析和一些反思。
二、探究性学习活动的过程及反馈
根据探究性学习的一般流程,我们初步确定“力的合成”分四节课进行:第一节,准备与尝试;第二节,实验与研究;第三节,总结与提高;第四节,巩固与练习。这里重点谈谈前三个环节,因为探究性活动主要体现在这三个环节中。
(一)自学与准备
1、4两个班:铺垫基础知识后直接提出最终目的,探究的梯度较大。
(1)教师先进行合力、分力、力的合成的概念讲解,复习同一直线上二力的合成;指出如何判定是合力→看作用效果。为此举了两个小孩和一个大人分别提一桶水的例子,以五人一组编为12组选出组长;(2)提出实验任务:如何判定合力→找出分力和合力的关系→设计实验并写出实验报告→得出结论→分析误差;学生分组学习,根据提供器材设计实验,并通过尝试来完善(设计过程中,各组可以互相交流)。
实际上,许多组学生太急躁,没看几分钟书,就开始动手,准备不充分,导致后面困难重重。
由于学生以为教师还会像初中那样提示、讲解,再提示、讲解,没认真看书,盲目操作。另外,不少学生从心理上长期把实验当成是动手好玩的课,导致某些小组尝试的目的、方向不明确,因而也难以完成较有效的实验设计。还有两组学生自学开始后,不知道本节课的任务是什么,原来他们在下面玩弄器材,当被告知任务后,又发现这两组学生连力的图示这一初中知识也没过关。
以上表明,开展探究性学习,首先要保证使学生有较扎实的知识基础和较强的自我管理能力,否则探究性学习将成为空话。
8班:与上两个班不同的是,没有一步到位,而是要求学生先用力的图示表示弹簧秤拉力,再验证同一直线上二力的合成,最后思考互成角度两力的合成该怎么办。
相比之下,这样降低了探究的梯度。由于作了铺垫以及明确提出了比较基础和渐进的任务,学生的尝试效果和任务完成较好,尤其是能明确运用力的图示完整表达拉力。
可见,即使是探究性学习,也不可难度过大,造成学生难以攀越的梯度,挫伤学生的研究热情。
9班,作为直升班,有较好的基础,要求和1、4班一样,但也做了力的图示表达拉力的铺垫。直升班学生参与度很高,同时遇到问题后,能很快回到书本老老实实自学和商讨。小组合作学习的气氛较浓。但是,当需要自主学习和探究时,该班学生也显得缩手缩脚,没有系统思考和安排,缺乏独立分析和大胆质疑的意识。
同样,在后面的活动中,直升班学生表现出了较扎实的知识基础和学习素养,也能较顺利地操作实验,但在处理实验操作的细节和分析实验结果时,并没有体现出更多的创新之处,比起其他班并没有显示出与传统学习方面同样大的优势。
由此看来,创新能力和扎实的知识基础并不完全成正比,创新意识和能力应该有相对独立的培养体系,值得我们研究和探索。
(二)实验与研究
课前收集了学生的实验设计,并了解他们的完成过程,发现由于是第一次活动,大多数小组成员缺乏互相协作,不知利用集体智慧互补学习,有些学生用心探究,收获不少,有些学生不下功夫,没有学到东西,交不出成果,在最后的总结中他们这方面的感触很深。
从实验设计报告来看,大部分小组基本完成任务,并较好地理解了力的合成知识点;有两组交不出,因学生初中基础较差,跟不上高中要求;有三个组目的不明确,敷衍了事,谈话后发现这部分学生没有明确的学习目的和需求,缺乏自我管理能力。
鉴于这种情况,我们一方面再次强调了小组合作的重要性;另一方面我们还降低了探究的难度,课内前10分钟做了注意事项点评,集中于规范操作和用力的图示表达力两方面。
实验中比较明显的问题是:没有用力的图示表达拉力,不懂在比较“实际合力”和“用平行四边形法则作出的合力”时,除了考虑大小还要考虑方向的偏差。
(不少学生认为,所谓比较就是看大小是否相同,合力与分力的关系应该是函数式,学生无法意识到二者构成的平行四边形也是一种关系,而只有解决了这个问题,学生才能较好地理解矢量是怎么回事。)
普通班以4班为例,有4组较好地完成任务,4组基本完成任务,4组未完成。对比准备阶段,未完成的组正是较差的几组,其中第9组确实是知识基础太差(连力的图示也做不好),而1班12个组基本完成任务,其中6个组做得较好。在探究的实施进程中,有少部分学生的基本素质还较差,我做了一些比较具体的指导。
9班作为直升班,基本操作规范做得相对好些,在实验中走得更远些,但面对这样的自主性学习,他们也难以顺利下手,结论也不是太理想。
(三)总结与提高
在1、4班,我把各小组的成果张贴在教室后面,给学生一天的互相交流时间,而后仍以小组为单位,要求必须从优点、不足、体会三个方面分别点评本组与其他小组的成果。在随后的交流中学生们都感到这是一种全新的学法:
(1)以前都是教师整理好,学生做好笔记,大量做练习模仿,至于为什么这样,很少思考,当然遇到问题变化,就不能迁移创新。通过这样的学习,尤其是自己学习探究,没有了教师的过滤,没有了过度依赖,不得不开动脑筋,真正知道了什么地方不懂,大致该怎么办。知道学习必须靠自己主动,而且这样学习印象深刻,知识不易遗忘,实验过程也能较清晰地重现。
(2)自我管理能力必须加强,否则容易荒废课堂学习时光。另外,小组合作较差,使得效率较低。也有部分学生提到这种方式他们还是不能适应,觉得头脑里的收获比较杂,不系统,没有以往学习轻松方便。
为此,我在第三节课结合学生的成果,进行剖析、对比、归纳,对知识点做了系统、简要的讲解,并在最后15分钟又让学生开展了一次小组合作学习:用作图法做出大小相等的两力夹角θ分别为0°、30°、45°、60°、90°、120°、150°、180°时的合力,而后对比归纳结论──随θ的增大,合力大小的变化有什么规律?由于有了探究性学习的经验,学生集体合作意识有了加强,学习效率提高了。
随后第四节巩固练习,学生也能较好地理解力的矢量性,并更好地运用力的图示分析有关力的合成,把握“平行四边形法则”。
(四)对比与分析
2、3、5、6、7班采取传统方式:第一节课引入力的合成,第二节课实验验证,从实验情况来看,学生按部就班地完成了。其优点是学生接受知识快,师生均按部就班地教与学,花费课时较少,从作业层面看是比较好的。
但与开展了探究性学习的学生情况相对比,我们看到,在传统的学习过程中,学生更多的是机械记忆知识,是在模仿教师分析问题的流程,很难理解问题的本质,可以说是知其然而不知其所以然。学生是否真正理解“力的平行四边形法则”,师生是否发现教学中存在的问题,这些则相当程度上被按部就班的流程和教师不厌其烦的提示讲解所掩盖。
这样的学习,学生学的知识在大脑中不容易扎根,也不容易迁移,遇到较新的问题,往往下不了手。而且长期这样,学生会逐渐丧失主动思考、独立解决问题的意识和能力,最终,教师不得不反复讲解,费时又费力。
我认为,传统学习过程在短期内快速而有效,长期则因学生被动学习而使知识掌握不牢,这就需要反复讲解,其实效率较低;而探究性学习短时看因准备工作多,探究耗时长,显得慢,长期开展则因注重培养学生主动学习和探究的能力,更会促进学生学会自我管理,自我学习,不断进步。
三、活动反思
(一)教师应积极开展探究性学习,并鼓励学生积极参与
探究性学习的主体角色是学生。在这样的活动中,学生积极开动脑筋,认真分析,不时提出令教师吃惊的问题,通过亲自进行方案设计、寻找资料、动手实验、交流成果等活动,更好地培养了自主学习,独立思考、综合分析对比的能力,更好地培养了交流协作能力,初步体验科学探索进程。他们在整个活动中充分展现了自我,可以使教师更深入地了解学生的知识基础、学习习惯和思维方式,有利于教师在以后的教学中更切合学生的实际,提高教学效益。
而探究式活动方式,使教师更清楚地看到了以前教学方式的优点和所掩盖的问题,促进教师思考如何有效地开展探究式学习,思考如何将传统式教学和探究式学习有机结合起来,从而使教学产生更大的效益。
教师要鼓励学生积极动手、动脑,通过自主的探究活动,学习物理概念和规律,了解科学方法。由于学生的水平参差不齐,学生犯错是肯定的,应重视引导。教师要善于发现学生的任何闪光点,这样可以让学生更多地体验到成功的愉悦,避免多次失败产生的消极心理影响,更多地体验到学科学的乐趣,增强参与的勇气。
(二)开展探究式学习,准备必须充分
首先,应考虑课题的价值、活动的流程是否清晰,梯度是否合理、循序渐进。在探究活动开始时可以设置各种问题情境,引导学生发现新的物理情境与已有知识的冲突所在,从而提出问题,并作出合理的假设与猜想。学生对于科学探究的学习和对于科学知识的学习一样,都应该由简单到复杂、循序渐进。
其次,必须考查学生的知识基础是否足以帮助他们达到活动的知识目标。为此,针对不同层次的学生,教师应做好相关知识的铺垫,思考如何更有效地将探究性学习与传统教学相结合,让更多的学生在开展探究性学习的过程中得到最大限度的锻炼。对基础扎实、思维活跃的学生,应该适当加大研究难度,诱导他们做更深层次的研究;对于知识基础差的学生,首先需要巩固知识基础,其次在活动中应随时关注他们运用的知识是否正确;对于缺乏自我管理能力的学生则应加强纪律管理和教育,严格督促。
再次,建立好小组合作学习的学习纪律机制,强调和培养学生集体合作意识,确保小组人人动手,人人动脑,人人都有收获。关于这方面,我认为需要从两方面加强工作:一是使学生明确小组合作探究学习的意义;二是加强管理,合理分工,并追踪任务的落实情况,还应有相应的评估机制和激励机制。
通过这次活动,我们积累了宝贵的经验,更加理性地看待新的教育观念和传统教学,我们坚信,可以在高中物理的课堂教学中尝试探究式学习的教与学的新模式,也必定可以探寻一条既传授知识又培养学生实践能力和创新精神,既适合当前教育教学现实要求,又可以达到新课程教学目标的新方法,并逐步实现新课程总目标的新道路。
参考文献:
1.教育部基础教育司:《普通高中物理课程标准(实验)》,人民教育出版社2003年4月版。
2.查有梁、苏有义主编:《中学物理教学建模》,广西教育出版2003年5月版。
3.钟启泉、朱锭雄主编:《物理教育展望》,华东师范大学出版社2002年1月版。
4.吴永熙、张德启著:《试论物理教育中的课题探究教学》,《课程·教材·教法》2002年第3期。
附:
探究性学习课“力的合成”教案
(作者单位:四川省成都八中)
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