刍议初中物理探究式教学

【摘 要】国家新一轮的基础教育课程改革大力倡导在各科中培养学生的科学素养,是物理课程改革的一个根本目标,而有效地落实这一目标的关键,是积极主动地开展科学探究活动。这需要一批有改革创新意识的教师面向全体学生,开展多样化的探究式教学。那么什么是探究式教学?初中物理探究式教学实施的主要环节以及实施中要涉及的一些问题,在这作一些初步探讨。
【关键词】探究式教学、主要环节、实施、更新思想观念
        一、关于探究式教学的含义
        探究就是对世上任何事情和所有事物的认识。探究存在于我们生活实际的各个方面,有人称这样的探究为普通探究,它既无研究范围的限制,也无研究方法的限定。普通探究包括许多分支,其中之一便是科学探究。科学探究是在一定的信念和假设指导下进行的。它可以是指学科领域里的探究,即科学家提出关于自然界的问题,寻求答案,深化理解的过程;也可以是指学生在课堂中所进行的探究,即学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动,包括观察、测量、制作、提出假设、进行实验、提出模型和交流等。“探究学习”的倡导者是美国芝加哥大学施瓦布(J.J.Schwab,1909~)教授。他强调学生学习方法与过程,认为探究式过程和方法适合在理科教学中培养学生的“创造力”,并进一步指出,教师的新技术和习惯,不是命令学生学习,而是教授学习的方法,培养自我汲取知识的能力。在初中教学中把科学领域的探究引入课堂,使学生通过类似科学家的探究过程理解物理概念和科学探究的本质,并培养相应能力的教学方式称之为探究式教学。
        探究式教学不是某一种具体的教学方法,而是一种范围较广的教学方式。它可以有许多种类型。例如我们用理论探究的方式学习知识是探究;学生自选课题,设计实验,解决问题也是探究。探究教学还包含了许多种教学方法,如,谈话法、讨论法、实验法等等。因此,探究教学可以选择不同的层次和水平切入,可以是简单的概念获得,也可以是由学生自主发现问题,解决问题;可以从一个现象、一组数据、一些资料引发学生思考、讨论,也可以提出一个问题让学生去探究;可以从具体的情境入手,让学生概括出相关知识,也可以提出抽象的问题,让学生推理分析。 
        “探究式教学”的课堂具有明确的研究目标和研究目的,它是为了达到某种结果或某种目的而精心设计的,教师可以根据活动的难易程度以及学生知识和能力水平,进行程度不同的指导。例如,问题的来源,可以是学生自己提出的,也可以是教师通过特殊的问题情境引导学生提出的,甚至可以是教师或教材提出的。又如,数据的收集,可以让学生通过实验、观察、调查,亲自收集数据,也可以给出实验数据让学生分析并作出解释,甚至将数据和数据的分析方法都告诉学生。在物理学的教学中,不但要学到知识,更要得到能力的提高。故此教师不应是传统授业、解惑,而应该有目的、有计划地培养其学习方法,培养自我汲取知识的内部能力。这种方法与能力的获得,其主要渠道就是在“探究学习”为模式的探究式教学的主要环节之中。
        
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二、初中物理探究式教学的主要环节
        在<<全日制义务教育物理课程标准>>(实验稿)中,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;科学探究的形式是多种多样的,其中要素有: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。尽管科学探究没有绝对固定的程序,但仍有一般的程序可循。而这个一般程序是学生做探究的必要知识,也是完成一个完整探究过程的基本环节。所以,教师在探究教学中可以给学生提供一些程序上的“工作单”,让学生学习探究。结合课堂教学实际,初中物理探究式教学比较好的形式可有以下的主要环节:
        提出问题
        猜想与假设               评估与交流
        设计实验         分析和论证
        进行实验
        结合八年级上册义务教育物理课程标准实验教科书<<物理>>(人教版)第五章第四节:探究串联电路中电流的规律,把探究式教学的主要环节进一步说明:
        探究式教学的主要环节 探究:串联电路中电流的规律    
        提出问题 串联电路中各点的电流之间有什么关系?    
        猜想与假设 猜想:问题的可能答案    
        设计实验 边讨论交流—边合作设计,内容包括:
        1) 所用实验器材、 
        2) 所设计的实验电路图、数据记录表
        3) 简述实验步骤    
        进行实验 实验要求:
        1. 把测量数据记在自己的表格中
        2. 把操作中出现的问题扼要地写下来
        注意: 1. 连接电路时开关应处在打开的状态
        2. 连入电流表时不要连错    
        分析和论证 主要内容: 1. 测量结果说明了什么?
        2.跟你的猜想或假设有何差异?
        3. 能得出什么结论?
        结论:Ia=Ib=Ic    
        评估与交流 主要内容: 1.操作中有没有什么失误?
        2.测量结果如果不正确,其原因是什么?
        3.为自己的正确观点进行答辩。
        4.你在实验中是否发现了新的问题?想不想进行探究?
        完成反馈练习  
        探究式教学的主要环节,为教师设计教学策略提供参考的框架,为教师有效地开展教学活动提供了帮助。实际教学过程中可以涉及全部,也可涉及部分,要根实际适当安排突出不同环节的探究活动。在探究式教学过程中,教师与学生的思维活动要以学生为主体,教师为主导,双向互动为原则。教师要启发学生的发散思维和聚合思维,使学生处于一种不断发散与聚合的创造性思维状态,以顺利推进科学探究进程。
        探究式教学改变了过去偏重于知识的传授、强迫学生记忆的“填鸭式”“满堂灌”的教师“一言堂”教学,而且教学一环扣一环,容易吸引学生的注意力,使他们更灵活地掌握新知识;这种教学法同时也消除了过去学生的学习中的紧张、枯燥、厌烦、苦恼等情绪,而且还觉得学习“易”、“趣”、“活”。
        三、关于探究式教学的实施
        (一)课前的准备
        教师课前应让学生对课题提前预习,明确探究目标,收集有关资料,收集身边一些生活、生产用品作为实验器材的补充。另外,教师还应精心备课,根据学生的认知水平、实验能力,创设探究活动引导过程中的问题情境。教师在设计问题情境时要有目的地激发学生的创造意识,促进学生产生质疑、困惑、探索求解的创造性学习动机。创造性思维活动的表现需要有一定的激发条件,要求教师在教学过程中设置问题,营造一种学生能够明显意识到的疑难情境,使学生产生认识上的困难或困惑,从而激发他们创造性的探索。同时,要有意识地设计观察习惯的养成和观察能力培养的内容。 
        (二)课堂上的实施
        1、营造有利探究的情境氛围,激发学习兴趣和探究动机 
        1）.创设一种民主、宽松、和谐的教学氛围。
        首先,努力创设“教师一学生”及“学生一学生”间民主、平等、自由、宽容和谐的学习氛围,让学生消除探索学习过程中的恐惧心理,有一个心理安全感,全身心投入学习探索与创造之中。在学生做实验进行探究的过程中,教师在教室里四处走动,与各小组进行交流,倾听学生的问题和想法,不时评价学生的探究进程并确定适合学生学习的下一步计划。
        其次,要改变传统的“学生被老师牵着走”的做法。教师要充分相信每个学生都有探索学习的潜能,激励学生探索学习;教师要尊重学生的观点和思维。建立师生间、学生间的密切合作关系,让学生进行充分的沟通与合作。
        最后还有教师要充分利用学生对物理现象的好奇心、神秘感,激发学生的学习兴趣和探究动机,充分调动学生主动学习的积极性、参与性和实践性。 必要时,教师把学生集中起来,通过演讲、示范或讨论等形式提供其他信息。。 
 
        2）.创造良好的 “合作交流”氛围。 
        在现代社会生活和科学工作中，个人之间和团体之间的交流与合作是十分重要的,要想在激烈的竞争中干出一番大事,要想有所发明创造,只有依靠集体的智慧和力量,才能立于不败之地。教师在安排科学探究活动中,要注意培养学生这方面的良好素质。
        在整个探究过程中,教师在引导学生独立探究的基础上,必须重视引导学生开展讨论和交流活动。由于经验背景的差异,探究者对问题的理解常常各异,在探究者共同研讨、交流,彼此表达与相互倾听,具有一系列价值:(1)探究者通过“相互交流”,明白了对问题别人也可以有其他的不同解释,有利于他们摆脱自我中心的思维倾向;(2)在合作、相互表达与倾听中,探究者各自的想法、思路被明晰化、外显化,探究者可以更好地对自己的理解和思维过程进行审视和监控;(3)在讨论中,探究者之间相互质疑,其观点的对立及相互指出对方的逻辑矛盾,可以更好地引发探究者的认知冲突和自我反思,深化各自的认识;(4)探究者之间交流、争议、意见综合等有助于激起彼此的灵感,促进彼此建构出新的假设和更深层的理解;(5)探究中的合作、分享与交流,可以使不同探究者贡献各自的经验和发挥各自的优势,从而使探究者完成各单个探究者难以完成的复杂任务。因此要创造良好的 “合作交流”氛围,引导学生开展讨论和交流活动,使学生发表自己的探究成果和方法、倾听他人的探究经验,并进行客观的比较和鉴别,从不同的角度改进自己的学习经验,提高认识,克服独立探究中的片面性和局限性,正确理解所获得的知识。 
        此外,在教学中让探究小组对所提出的问题进行充分讨论,交流意见,不但能调动学生思维的积极性,还培养和提高了学生的物理表述能力。探究教学课堂应成为学生锻炼物理表述能力的最佳场所在。师生、学生之间的合作交流中,教师要循序渐进地引导学生用准确的科学语言表述自己的探究过程、所得证据和观点,让每个学生都有充分的机会作书面、口头表述。简明准确的物理表述是物理思维过程的反映,也是“探究式教学”的一个重要目的,培养和提高物理表述能力更是学生具备良好物理素质的需要。
        2、善于通过物理实验探究自然过程。 
        在物理学中,许多自然事物的本质属性要通过实验才能揭示。所以对于实验的宏观现象,对于实验中数据的变化,要善分析,要透过现象看到本质;通过数据的变化来抽象出概念或规则,所以探究实验的过程,往往就是获得知识的过程。例如在欧姆定律教学中开展探究式学习,在掌握电流强度、电压和电阻三个物理概念基础上,根据实际引导学生利用控制变量法,改变电流的大小,分别研究电流与电压;电流与电阻的关系,从实验数据得出欧姆定律,并在应用中加以巩固和深化,没有实验来学习也是很抽象的,若通过仪器的数据变化来分析,就容易理解了。
        物理实验是引导探究性教学取得成功不可缺少的“桥梁”和“中介”。在教学中应尽可能地给学生提供物理仪器,让学生主动积极地进行实验探究。同时,在学生做实验的过程中,教师应给学生思考的时间、发问的时间和批判的时间。
　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0426/fontbr />       3、充分利用现代化教学手段。 
        在探究式教学的引导过程中,教师可以运用多媒体教学手段,让学生更加清楚地观察实验现象,增强学生的感性认识,有助于帮助学生进行理性思考,从而通过现象归纳出本质和规律。 
        在指导学生开展探究活动中,重视与信息技术(互联网)相结合。可以从三个方面运用互联网等现代技术:一方面,学生可以考虑从互联网上寻找信息和资料为自己手头的探究服务。另一方面,学生可以运用某些计算机软件对数据进行处理。第三,现在,我国的许多网站中出现了“基于互联网的探究性学习”,学生可以在互联网上注册,选择探究课题,申请指导教师,在开展探究的过程中学生随时通过互联网记录下自己的进展情况,由网站安排的指导教师(如专职人员、志愿者)随时对学生的探究计划和行动进行质询和指导。如优异研究院、大眼睛科技教育网等都是这样把探究式学习与互联网技术结合起来的真正体现互动学习的良好尝试。这样的尝试,有利于促使“每一个学生都投身于探究式学习之中”这一理想的实现。实现了传统学习模式向现代学习模式的转变。
        4、关于探究式教学教育观念的思考
        从马克思主义哲学观点来看,个体教育实践是受教育观念的支配与影响的,而教育观念对教育行为的影响往往是潜在的和不自觉,因此教学改革首先是思想观念的改革。我们在学习一种新的教学方法的时候,首先是研究它的原理和指导思想,任何一种新的教学方法或课堂教学模式,都是在一定的教育教学思想的指导下进行的。一个教师只有认真学习、掌握科学的教育理论,树立正确的教育观点,更新观念,提高对“探究式教学”的认识,在工作中就能表现出更大的积极性和创造性,取得显著的教育效果。
        1）、从注重教学的结果转向注重教学的过程
        "重结果轻过程"这传统课堂教学中的弊端大家是有目共睹的。而“探究式教学”则重在学习的过程,在学习的过程中使学生思维方法、创新能力得到提高。“探究式教学”的“成果”不一定是具体的、看得见的,按传统的教学评价机制来说,其“成绩”并不是很好,因为,它侧重于培养学生的能力、培养学生创新的意识。在“探究式教学”的过程中,学习者是否掌握某项具体的知识或技能并不重要,关键是能否对所学知识进行运用,从而有所发现、有所创造。换句话说,探究式学习的过程本身也就是它所追求的结果。
        在物理教学中实施“探究式教学”中的教师要把重点放在揭示知识形成的过程上,教学中正视探究自然的过程,要通过过程的探究而获得知识。让学生通过感知--概括--应用的思维过程去发现真理,掌握规律。使学生在教学过程中思维得到训练,既增长了知识,又发展了能力。
        2）、从注重统一规格的知识传授转向注重关照学生个性的全面发展
        传统教学中,让学生每个方面都要按统一规格平均发展。备课用一种模式,上课用一种方法,考试用一把尺子,评价用一种标准。这种"加工厂"般的学生生产模式不符合学生实际,且压抑了学生个性和创造力的培养,导致现行课堂教学中的许多问题和矛盾的产生。探究式课程改革要求需要我们的教师去关注、去研究学生的差异,并非好学生才有能力开展探究,应该给每一个学生参与探究的机会,注意引导同学们让每一个人都对探究活动有所贡献,让每一个学生分享和承担探究的权利和义务。对于某些有特殊学习困难的学生和那些有特殊才能的学生,应给予他们特别的关照和积极的鼓励。同时探究式教学突出培养学生的创新和实践能力、收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析解决问题的能力,以及交流协作的能力,发展学生对自然和社会的责任感。另外还要求让每个学生拥有健康的身心,优良的品质和终身学习的愿望与能力,科学和人文素养。养成健康的审美情趣和生活方式。从而实现全体学生的发展,以及学生个体的全面发展。 
        3）、从注重掌握知识转向注重知识技能的应用
        “探究式教学”重在知识技能的应用,而不在于掌握知识的多少。从认知心理学的角度看,学习可以分为三个层次: 论文检测天使-免费论文检测软件http://www.jiancetianshi.com
第一层次是概念的学习,通过概念来了解事物的性质;第二层次是规则的学习,懂得概念与概念之间的联系;第三层次是问题解决的学习,即运用概念和规则来解决问题。“探究式教学”主要应用在第三层次的学习,其目的是发展运用科学知识解决实际问题的能力,这是它与一般的知识、技能学习的根本区别。在这一点上,“探究式教学”与发现学习、启发式教学等学与教的方式方法有所不同。在形式上,“探究式教学”具有发现、探究的特点,但在内容上,其侧重点在于问题的解决。从应用性的基本特点出发,“探究式教学”还带有综合性的特点。综合运用多方面的知识才能予以解决;涉及的知识面比较广,内容可能是跨学科的。与一般的掌握知识、运用知识、解答问题(习题)的教学活动相比较,“探究式教学”使学生学习更接近于人们的生活实际和社会实践,因而更有利于培养学生的实践能力。
        学以致用是物理学基本特征,注重知识技能的应用为物理探究提供广阔的空间。为什么电视机的屏幕能够显现各种颜色?为什么滚烫的开水和凉凉的冰棍都能冒出“白气”来?为什么听声音我们就能知道是谁在说话?……教师应鼓励学生利用课余时间到工厂、建筑工地、码头等地去观察,看看哪些地方用到了所学物理知识。如学习“浮力”后,可去码头看看船舶上标着的“吃水线”,搞清轮船的排水量是怎么回事。学习了“简单机械”后,到建筑工地去看看大吊车,看看它哪部分是杠杆,哪部分是轮轴,哪部分是滑轮组,然后进一步观察这些部分是如何协调运用的。这样的例子不胜枚举,教师要提醒学生处处留心,把所学知识和实际运用联系起来,才能真正学好物理。
        4）、重视探究中学生独特的感受、体验和理解
        当今社会,竞争激烈,对学生的要求不仅要有丰富的知识,更要有创新的能力,所以现代学校教育不仅要有文化传递的功能,更要有发展人的个性,提高人的素质,培养人的创新精神,创造能力的功能。一个人的创造性思维离不开一定的知识基础,而这个基础应该是间接经验与直接经验的有机结合。间接经验是前人直接经验的总结和提炼。直接经验则是学习者通过亲身实践获得的感悟和体验。间接经验只有通过直接经验才能更好地被学习者所掌握、运用,才能转化为个人经验体系的一部分。探究活动中,学生对问题也会出现不同的理解和看法,会有不同的感受和体验,这些学习体验可以弥补知识转化为能力的缺口。因为“创造”不仅仅是一种行为、能力、方法、而且是一种意识、态度、观念和精神,有创造的意识,才会有创造的实践。“探究式教学”应强调学习体验的重要地位。
        探究过程中的挫折、错误、弯路甚至失败,对学生都具有重要的教育价值。在亲历探究过程中,学生经历挫折与失败、成功与兴奋,这其中的许多感受和体验是他们理解科学的本质、理解科学精神的意义与价值的基础。即使有些探究,学生走了弯路,遭遇挫折和艰辛,甚至最终也没有找到问题的答案而不得不求助于教师直接给出解释,但学生仍从这一亲历过程中学到了不少东西。用他们自己的话说:“原来科学研究这么不容易,科学家真了不起。”“我以前就听说过科学的道路并不平坦,只有那些在崎岖的小路上不畏艰险、勇于攀登、坚忍不拔的人,才能征服最高的山峰。可是对于探索需要不屈不挠的科学精神这一点,今天通过这次挫折与失败,我才真正有些初步的感受和体验了。”“实验结果竟然与我们预期的差别这么大,怪不得老师告诉我们不能想当然地看问题。”
        5）.在强调探究式教学的同时,要注意多种教学方法的综合运用。
        事实上,灵活多样的教学方法有助于提高学习效率,每种教学方式各有长处和短处,运用得好都会发挥其他教学方法不能代替的特殊功效,运用不好也都会产生这样那样的问题。如教师擅长讲授,讲述得好,也可以生动地向学生传达大量的有用信息;运用不好的话,授课会很沉闷,让人昏昏欲睡。探究式教学能启发和锻炼学生的思维,但运用不好,也可能使课堂讨论变得杂乱无章,离题万里。从另外一个角度来看,探究式教学需要花费很多时间,如果所有的内容都用探究的教学方法,不仅教学时间不允许,也不一定符合教育的经济性原则。总体说来,在实际教学过程中,应综合运用多种教学方式,应该彼此取长补短,互相促进,不可偏废。
        在知识飞速更新发展的时代,要求我们教育战线的教师不仅要传授知识给学生,更重要的是要教会他们学习的方法,培养他们自主去探究知识的能力。只有具备了这种能力,才能适应二十一世纪知识经济发展的要求。开展多样化的探究式教学,无疑会给我们的教育带来盎然生机。 
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