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探究式教学的实践研究使物理课堂更加精彩

发布日期: 2013-06-02   浏览量: 810 字号:[ ]

来源:物理工作室 作者:熊宏华

“新课标下高中物理探究式教学的实践研究”课题是2005年9月正式立项的广东省“十一五”规划课题,课题组成员熊宏华、潘新南、韦莲英、叶天才、方丽娟五位老师依照课题实施方案,以英超比赛预测万博app2004年秋入校的学生为课题研究的实验对象,相互协调、通力合作、潜心研究取得了良好的教学效果,课堂教学效能得以明显提升,优秀课例相伴相生;探究式教学法科学、理性地深入课堂,使物理课堂充满生机,理论研究成果精彩纷呈。经过三年多的研究,于2009年园满结题。并荣获清远市第二届教学科研成果壹等奖,广东省第七届教育科研成果贰等奖

实验的有益尝试

一、加强理论学习明确探究式物理教学的实践意义:

实施新课标的主要目标之一就是要改善教师的教学方式和学生的学习方式,“探究式教学”成了中心词,课题研究启动之初,全组成员认真学习了有关探究式教学的相关理论,通过学习与讨论大家达成共识,所谓探究式教学,就是把促进学生创新精神和实践能力的发展作为重点,以学生的自主探究学习为核心,将教学与学生的生活实际紧密地联系起来,在交流与实践中探索、发现与应用知新,形成积极主动的、轻松活跃的、气氛和谐的学习过程,从而培养学生的创新意识、创新精神和实践能力。我们进行“新课标下高中物理探究式教学”的课题研究,其目的和意义主要体现在以下两个方面。

1. 有利于创新性人才的培养

进行教学改革有多种方法和渠道,为什么选择探究式教学课题研究呢?探究式教学的宗旨是培养创造性人才。21世纪是知识经济的世纪。知识经济的本质是创新,而创新的核心是人,是人的创新意识、创新精神、创新能力。然而,传统的“教师是知识的传授者,学生是知识的接授者”的旧观念仍然影响着一部分教师,导致课堂教学学生学习被动,学习方式单一,缺少自主探索,合作学习,独立获取知识的能力。如何培养学生的创新精神和实践能力,就成了摆在我们面前的一个重要课题。

2.有利于推动物理新课程改革 

新一轮基础教育课程改革把培养学生探究能力作为科学课程的核心目标。《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。将科学探究列入内容标准,旨在将学习重心从过分强调知识的传承积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。所以在高中物理教学广泛开展探究式教学,既是基础教育改革的核心目标,又是物理课程标准对中学物理教学的重要内容和要求。对于搞好物理新课程改革具有一定的现实意义。抓住科学探究的基本要素和基本能力要求,将探究式教学落到实处探究式教学的核心就是要从根本上改革传统的强调接受性学习、死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究的学习方式,使学生在学习知识的同时,学到获取知识的方法、增强探究未知世界的兴趣和能力以及增进对于科学本质的理解和树立科学价值观。因此,进行探究式教学既要把科学探究作为重要的教学方式,又要把科学探究作为物理课程的重要内容。抓住科学探究的基本要素和能力培养要求,把探究式教学落到实处。

二、循序渐进,引导学生逐步熟悉科学探究的过程与方法

新的物理课程标准根据科学探究的一般要求,结合高中物理课程的特点和学生的认知水平,将科学探究分为七个要素,并对每一个要素提出了探究能力的要求。这七个探究要素是提出问题、猜想和假设、制定计划和设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。

科学探究的各个要素中,其难度是不一样的,所以对于科学探究的学习应该像对于科学知识的学习那样,由简单到复杂,循序渐进。特别是在学习物理的初始阶段,应该从简单的探究活动入手,根据不同的内容分别安排突出不同环节的探究活动,使学生能各个击破,最终达到灵活运用科学探究的方法来进行探究式学习。例如上“超重和失重”课时,讨论了超重现象后,课题组潘老师就开始涉及完全失重现象,为让学生得到充分的感性认识,潘老师演示了这样的实验:将一个装满水的开口饮料瓶,底部钻孔,水便从底部喷出,当他丢掉瓶子让瓶子自由下落时,学生惊奇的看到,瓶在下降过程中,水不再从孔中喷出。他引导学生逐步分析,瓶子作自由落体运动,只受重力作用,同样瓶中的水也是作自由落体运动,只受重力作用,这说明水与瓶体间没相互挤压的力,所以水不会从孔中喷出。
潘老师并没有就此对完全失重现象作出理论上的结论,而是不失时机地引导学生猜想:如果将瓶子竖直上抛,水会从孔中喷出吗?大部分学生认为水会从孔中喷出,甚至认为上抛时水会比静置时喷得更远,只有少数学生持怀疑态度,在这种情况下,几个同学主动上台相互商议、协作进行了探究式的实验演示,他们分别将盛水瓶竖直上抛、斜上抛、平抛、斜下抛,出乎意料的情景连续出现了,无论向那个角度抛出瓶子,水均不会从孔中喷出。通过引导学生分析对比抛体运动和自由落体运动的异同,使大家意识到,只要水瓶仅受重力作用,水就不会喷出,与水瓶的运动方向、速度大小无关,然后,潘老师以完全失重现象为突破口,从特殊到一般,结合生活中的实例讨论、分析,使学生对失重这一现象有了比较深刻的认识。
1、注重培养学生自主地发现问题和提出问题的能力

如何激发学生的探究兴趣,使学生乐于提出有价值的探究问题是引入探究式学习,鼓励学生探究的前提,也是探究式教学中需要解决的难点问题。在教学中要通过多种形式,引导学生发现、提出问题。激发他们提出问题的兴趣和热情。例如课题组熊老师在讲体温表中的物理知识时通过让学生观察、读数引导学生自主提出下列问题:1、体温表的横截面为何不是圆形,而是圆角三边形?2、体温表外壁的一个侧面上有乳白色的油漆带有何效用?3、读数时有时看不清水银柱,有时却能看见又粗又亮的水银柱,这是为什么?……接下来老师紧扣这些学生感兴趣的问题,发动学生相互交流讨论,使学生在求解问题的过程中感受到一个不起眼的体温表中蕴含的丰富的物理知识,从而感受到物理学的魅力。

教师根据学生的兴趣在课堂上可以引导学生探究其中的几个问题,而不必完全按照课本来学习。学生开始提问随意性较大,有的能提出有价值的问题,有的则抓不住关键问题,教师要注意培养学生的提问能力和抓住关键问题的能力。                                                  

2、鼓励学生大胆猜想和假设

科学探究的核心是猜想和假设,猜想是应用现有的知识和经验,对问题的结论作出预测和判断,寻求可能的解释。它是制订和设计实验的依据。猜想需要有一定的经验事实作依据。在教学中教师首先要鼓励学生敢想,即使胡思乱想也没有关系。然后逐步引导学生根据一定的事实经验来猜想和假设,从而提高学生的预测和判断能力。例如:在探究自由落体运动的规律时,同学们根据自己平时观察和实验的情况提出了如下猜想:(1)加速度越来越大的加速运动,因为物体下落越来越快;(2)加速度越来越小的加速运动,因为只要加速度与速度方向相同,即便加速度减小,物体下落也会越来越快;(3)加速度忽大忽小的加速运动,因为物体的下落过程有很多随机的干扰因素;(4)加速度恒定的加速运动,因为物体作自由落体运动,只受重力(恒力)作用。学生的种种猜想与假设暴露了学生的原始思维,老师在此基础上引导学生从动力学的角度有针对性的加以讨论,使学生不仅知道是什么,而且知道为什么,并从中领悟到分析问题与解决问题的方法。

 3.注重引导学生自主选择器材设计实验

教学中应打破传统的实验教学中照单抓药的现象,引导学生根据猜想与假设自主设计实验来分析和论证。同时培养学生的实验设计能力。例如在探究涡流现象及其应时,同学们对近年来走进家庭的电磁灶产生浓厚兴趣,为求证其原理,同学们自主选择器材设计了这样的实验:找来面积、形状、厚度相同的塑料板、不锈钢板、不锈钢网分别置于电磁灶台板上,通电相同时间,结果发现塑料板不热,不锈钢网较热,不锈钢板最热。通过对这一实验现象的对比分析,同学们对涡流的形成条件和产生机理有了比较深入的认识。

4.重视科学探究中的合作、评估与交流

学会对所做的工作进行评估,并善于与他人合作和交流,这是现代公民最重要的素质之一,也是科学探究活动中必不可少的环节。同时,由于学生的探究不可能都像科学家一样严谨、科学,因此让学生经常在分析论证、评估和交流中,发现自己的探究活动存在的问题,可以帮助他们发现不足,及时弥补或做出改进,增加学生在探究中的体验。

三、注重拓展教学空间,切实培养学生的探究能力

在高中课程中很多探究由于器材和课时的限制,很难保证其深度、广度,必须拓展教学空间,开发和利用其它教学资源,注重学校、家庭和社会的紧密联系,将课内探究和课外探究有机结合起来,课内探究为学生提供范例,课外探究使学生有一个模仿的机会,把课堂上学到的方法用来探究一切他们感兴趣的问题,这对于培养他们探究的兴趣和能力都将取到一个很好的推动作用。

1.引导学生采用多种途经,广泛获取现代科学技术信息,培养学生收集和处理信息的能力

由于物理学生与生活、社会有着极为紧密和广泛的联系,教师不可能将这些信息有限的时间内塞给学生,所以我们在教学中一是充分利用教材资源。让学生进行阅读;二是在选取教学内容时,结合本地实际和学生生活实际,选取学生常见的事例和社会热点问题以及现代科技新成就、新成果,尽可能采用图片、摄影、多媒体等形式呈现给学生。三是鼓励学生自己以多种途经获取广泛的信息,例如可以将课外阅读、资料查询、观察记录、调查访问等作为课后作业的一个重要部分,让学生自己去搜集和处理信息。同时通过多种方式展示和评价学生的收集信息和处理信息的成果。培养学生收集和处理信息的能力。

2.引导学生充分利用社区资源,广泛开展社会调查活动,培养学生的实践能力和解决实际问题的能力

我们在教学中结合本校和本地的实际,因地制宜,充分利用社区资源,发挥社区优势,使学生有更多的机会去接触大自然,去领会物理科学技术在社会生产、生活中的实际应用,去发现、解决社会生活中的实际问题。

课题组熊老师在广东省英德市的英西峰林游玩时意外发现两处沟渠灌溉设施很有物理创意,简直有巧夺天工之妙。返校后他把这一难得的素材用到了物理教学的课堂上。

学习“机械能守恒定律”时,熊老师提出了这样一个问题:中国有句老话:“人往高处走,水往低处流。”同学们能否想办法在不消耗其它能源的前提下使水从低处往高处流呢?

同学们通过反复讨论都觉得不可思议。

周末,带着课堂上的疑问,熊老师领着班上的学生,来到了英西峰林。湖光山色,泥士芬芳让学生倍感清新,紧张的校园生活带来的疲惫,顿感烟消云散。他和学生来到田畔中的一处主、支河道交汇处,让学生亲眼目睹了这样的景观:主河道清澈的河水在哗哗流淌,原本主河道的水面比支河道的河床稍低,但由于水潭中央安装了一个水轮机,园型水潭中呈环流状的河水使叶轮在水面下有节凑的旋转,这使水潭中的水有向上喷涌之势,水位明显升高,正是这动态的高水位,使河床较高的支道有了源源不断的活水,更大面积的农田得以灌溉。

正当同学们觉得新奇、有趣时,熊老师提出了这样的问题:“这种现象有外力对水做功吗?能用机械能守恒定律作出解释吗?”面对实情实景同学们指指点点,争论不休,大概是为了找到更有说服力的依据,有一个同学索性挽起裤腿跳入水潭中,只见他用力卡住水轮机,使其停止转动,更动人的现象出现了:水位即刻回落到支河道的河床以下,支河开始断流。这一现象的出现,使同学们争论问题的焦点很快集中到了水轮机转动的机理与能量转化的关系上。经过充分讨论,大家意识到:流动的水在水潭形成环流,带动水轮机转动,使水的部分动能转化为重力势能而使水位升高,对水和水轮机构成的系统而言机械能是守恒的。在没有消耗其它任何能源的前提下水由低处流到了高处。

这种不需任何动力的低水高灌系统,简单科学,让人称奇。课堂教学时间是45分钟,空间是课室。但这只能是形式上的时空制约,就其教学的内涵而言,课堂教学的时空观是无限的。我们应努力让物理课堂教学溶于社会,溶于生产、生活。

3.引导学生充分利用身边器材,开展小发明、小创造活动,培养学生的创新意识和能力

引导学生利用身边的器材进行,既可以拉近物理与生活的距离,让学生深切感受到科学的真实性,消除科学的神秘感;又为培养学生的创新意识和创新能力提供了很好的场地和条件。我们在教学中注重引导学生根据教学内容和学生的兴趣积极开展小发明和小创造活动,激发学生发明创造的积极性和主动性。使学生能积极从生活中挖掘素材激发灵感,大胆创新。从而培养学生的发明、创新的意识和能力。两年来,课题实验班的学生有多项小发明、小创造成果荣获省奖。

四、积极开展教学评价改革,促进探究式教学的全面实施

教学评价是教学的重要组织部分,对于教学实施具有很强的导向和质量监控作用。评价的目的功能、评价的内容标准、评价的方式方法等各方面都直接影响着研究目标的实现,因此,我们在进行探究式教学的同时,加大了教学评价改革的力度,力争用评价改革来促进和推动探究式教学的全面实施。

1.树立正确的评价观念

我们在对学生的探究活动的表现和能力进行评价时,首先树立了以下评价观念:一是注重强调评价在促进学生探究能力发展方面的作用,不强调评价的甄别与选拔功能;二是重视学生在活动、实验、制作、讨论等方面的评价,不赞成以书面考试作为惟一的评价方式;三是倡导客观记录学生探究过程中的具体事实,不过分强调对结果的评价。     

2.确定科学的评价原则和内容

我们在对学生探究性学习活动的评价时遵循了下列原则:一是重视学生的学习过程而不是探究的结果;二是重视学生在知识技能的应用而不是知识的数量;三是重视学生亲身参与探究性实践活动,获得感悟和体验而不是一般地接受别人传授的经验;四是重视全员参与而不是只关注少数尖子学生。其中最注重学生在学习过程中的自我评价和自我改进,使评价成为学生学会实践一一反思、发现自我、欣赏别人的过程。由于对学生探究活动的评价应关注学生探究的全过程,所以让学生参与和体验科学探究的一般过程(包括提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达、交流)等等都是评价的主要内容。

3.运用多样化的评价方法

评价方法的选择应根据评价内容的需要,由于学生的探究活动内容是多元和综合的,那么对应的评价工具和方法也应注重多样化,尤其强调过程性评价。实践证明只有将学生的过程性评价、表现性评价、纸笔测试、观察法和学生的自我评价等有机结合起来,才可以全面、有效地描述学生的学习状况,促进学生探究能力的发展。我们在教学实践中主要综合应用以下几种评价方式。

过程性评价

建立学生记录卡是过程性评价的重要方法。这种评价方法可以将课程与教学同评价整合起来,贯彻到日常的教学活动中去。它通过收集表现学生探究性活动的资料来反映学生成长的轨迹。主要包括以下几个方面。

课堂记录卡。采用课堂记录卡的形式可以将学生在课堂中发生的表现如实记录下来,客观地描述学生在课堂内的表现。课堂记录卡一般由学生自己填写,其主要内容是在探究活动中的表现与进步(包括发现问题、假设、设计、创新、与同学的合作与交流等)。

课外探究活动记录卡及作品。采用收集学生课外探究活动记录卡及作品的形式可以将学生在课外进行的探究活动、小实验、小制作、小发明、访问及调查活动等如实记录下来,以利于师生即时了解学生课外活动的收获与成果。

实验带来的变化

一、改变了课堂教学方式

探究教学的实践,改变了课堂教学的面貌,教学方式产生了变革:一是变被动接受为积极探究;二是变以教师为中心的封闭、静态的讲授过程为学生主动参与的开放式动态教学;三是变学生呆板消极的学习行为为主动的动手、动口、动脑的灵活的学习过程,从而使课堂教学方式发生了根本性的变革。   

 二、学生的探究意识和探究能力明显增强

通过探究式教学,激发了学生的探究热情,培养了学生的探究意识和能力,学生进行创造发明和技术革新的意识增强,如有的同学用废弃的羽毛球筒制作的乒乓球拾集器;有的同学能自行设计、改进自家的炉灶,以提高热效率节约燃料等。特别是通过开展丰富多采的课外实践活动,如小实验、小发明、小制作、小论文、课外实践等,学生的动手能力和发明创造能力明显增强。两年来,学生的小制作就达20余种,做小实验70余个,写小论文800余篇,其科技论文多次在报刊上发表。

三、教师教学水平和能力明显提高

通过探究式教学,一是提高了教师处理教材和合理利用教学资源的能力,教师能根据学生探究式学习的需要,合理地组织教学内容。二是提高了教师研究学法的热情和能力,在探究式教学中,最重要的是要激发学生探究的兴趣和热情,使他们能积极主动地去探究和体验,这就要求教师不但要研究每节课教什么,怎么教,还要研究学生怎么学。三是提高了教师自身的探究精神和探究能力,没有具有探究精神的教师,是很难培养出具有探究精神的学生的,所以在探究式教学中,教师要和学生一起,积极主动地探究。四是提高了教师的科研水平。两年来,课题组教师在各级各类杂志上发表论文和案例几十篇。