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  摘要:新一轮国家基础教育课程改革的一个重要而具体的目标,就是要改变至今仍普遍存在的学生被动接受、大运动量反复操练的学习方式,倡导学生主动参与的探究式学习。探究既是科学学习的目标内容,又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动,是学生学习科学的主要途径。向学生提供充分的科学探究机会,使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中,体验学习科学的乐趣,增长科学探究能力,获取科学知识,形成尊重事实、善于质疑的科学态度,了解科学发展的历史。

 

  学习方式决定了一个人的思维方式,最终会成为一个人的生活方式。对主动、探究、合作学习方式的倡导,充分体现了课程改革以人为本的思想,着眼于学生的充分发展。探究性学习能突出学生在教育中的主体地位,为学生提供自由活动的空间,优化学生的智能结构,在当前,它代表了教育改革的方向。那么,什么是探究性学习?学生在教师的指导下,从社会科学和自然科学发现某个问题或专题,用科学探究的方式、方法去认识问题,获取知识,以达到问题的认识深化或者最终解决,这就是探究性学习。在探究性学习中,研究方案的确定,资源的开发利用,合作者的确定均由学生自主解决。

 

  关键词:探究性学习  探究内容  探究形式  探究策略 探究载体

 

  20世纪80年代以来,以探究性学习为基础,重构基础教育课程成为世界各国课程改革的突出特点。一个共同的作法是,不仅将探究作为一种学习方式,而且将探究作为课程的内容标准。我国基础教育课程改革将变革学习方式、倡导探究性学习,放在了突出的地位。对“探究性学习”的研究成为了“课改”中的一个亮点,本文仅从探究性学习中,对探究的内容、形式、策略及实验手段等方面,作以初步探讨。

 

  一、探究性学习,要选择合适的探究内容

 

  (一)物理教材内部可以选择的探究内容

 

  物理是一门以实验为主的基础性学科,物理研究的是关于力的、声的、热的、光的、电的现象,找出它们发生的原因,并研究怎样利用它们来为人类服务。在课本上,很多实验或问题的探究本身就是一个探究性学习课题,下面我列举一些义务教育阶段初中教科书(人教版)出现的可选用的探究性课题:

 

类 别

     

实验

如何利用刻度尺和三角板测出硬币的直径

小实验

用自制的卷尺测量身高,要求比较起床后和临睡前的身高有何不同。

小实验

用烧瓶和铃铛做真空不能传声实验

小实验

纸锅烧水

小实验

制作针孔像机和潜望镜

习题

用手电筒和平面镜白纸做漫反射和镜面反射实验

小实验

自制平行光源和磨制冰透镜、研究物体的颜色

小实验

自制天平和量筒

小实验

橡皮筋测力计

小实验

筷子提米,巧找重心

小实验

个人对地面的压强是多大

小实验

观察大气压强随高度的变化

小实验

自制潜水艇模型和密度计

小实验

研究自行车的构造

小实验

比比谁的功率大

 

  这些小实验,都是课本提出来可供学生进行探究学习的。让学生进行探究性的学习,可以使学生在经过自己的一番努力之后,尝到成功的喜悦。

 

  此外,初中物理教材适于开展研究性教学的内容还有:

 

  物质的密度;熔点;沸点;物质的溶解;匀速直线运动;力;力的测量;二力平衡;压力与压强;液体的压强;大气压强;声音的发生与传播;光的反射;平面镜成象;透镜;导体和绝缘体;电阻;欧姆定律;电流的磁场;质量守恒定律;比热;电功;电热器等。

 

  物理学科的主题是物质和运动,迁涉到物质的特性、机械运动、声和光现象、电磁运动、物质结构、功和能等方面的内容。长期的传统教学过程,过于注意知识的逻辑,而轻视了学生的心理特点;过于强调人类的成功经验,而忽视了学生的个人经验。长此以往就造成了学生对生活中的自然现象感到陌生,掌握的知识与生活实际严重脱节的现象。研究性学习就是学生基于求知的需要,在教师的引导下,运用自己的思维和行动亲自获得知识的一种创造性活动。

 

  鉴于教学课时和教学内容的原因,在每一课时都开展典型的、完整的研究性模式进行教学是不现实的,也是不可能的。但我们可根据教学内容采取部分研究或多种研究形式进行教学是可行的。如一些概念的建立既是教学的重点又是教学的难点,采用平铺直叙的传统教法,可能会使学生感到枯燥,对概念的理解片面、不深刻,造成事倍功半的结果。因此,对一些概念的教学,比如密度、力、压强等抽象概念的建立主要采用以一定感性实验为基础的思维研究方式,利用已有知识和经验,步步为营,层层深入,让学生建立起清晰、深刻的概念,理解概念的精髓和内涵。而对一些自然现象或自然规律的教学,比如二力平衡、凸透镜成像规律、欧姆定律等内容的教学宜采用让学生分组进行系列实验,通过研究实验促进学生对科学知识的“动态建构”,即让学生在“做中学”。在这种研究教学方式中,以实验研究为主,教师的任务是为学生创设情景,启发学生思考,引导学生在实验研究中不断地质疑和释疑,从学会并进而走向会学。

 

  有些课题适于部分研究;因为这些课知识容量相对较大,没有充足时间进行全面研究,还有些知识属于介绍性的,宜用讲授,讨论法进行教学。以《电功》为例,电功的涵义、电功的单位、公式运用等用讲授法“影响电功大小的因素”可当作未知规律采用研究法教学,其过程:(1)提出问题(老师提出):电流做功与哪些因素有关?(2)引导学生猜测:可能与电压、电流、电阻、通电时间等因素有关。(3)学生设计实验(电路图),要求明确设计思路(控制变量法)。(4)动手实验。(5)得出结论:电功大小与电愿望、电流、通电时间有关。通过本节课教学使学生掌握知识,同时更注重研究能力的培养,明确控制变量法在科学研究中的重要性。

 

  (二)物理学与其它学科的交汇点

 

  由于物理是自然科学的基础学科之一,它与其他学科的交汇点有许多可供研究的课题。这也与当前的跨学科综合不谋而合。例如,我们可以让初中学生适当的利用互联网资源优势,由老师布置题目,如:21世纪的交通、航天技术的发展、空间技术和我们的生活等为题。让他们自己去寻找资料,自己研究,从而写出这些方面的小论文和自己对未来的设想。

 

  (三)物理学科与新技术的交汇点

 

  科技发展日新月异,但总离不开物理学的基本原理,在讲授第一章测量,讲到纳米这个单位,我们可以借机介绍一下纳米技术。并建议同学们努力学习本领,立志探究这一高科技领域。

 

  (四)物理学与社会生活的交汇点

 

  学生学习了第三章噪声之后,知道了人类的四大公害:水污染、噪声、大气污染和固体废弃物污染,只有人人遵守社会公德,共同保护环境,我们的家园才会蓝天碧水。这时教师可以向学生布置课题:①研究我们家乡南河的污染情况;②我们学校有哪些噪声;③我们平常有哪些对环境污染的不良习惯;④农村对垃圾的处理的方式科学吗?等。

 

  (五)物理学与生活的交汇点

 

  物理是一门实践性很强的学科,探究性学习应成为联系物理学和日常生活的纽带。如吹肥皂泡,细心的人便会观察:肥皂为什么是球形的,吹出后为什么总是先升后降,为什么有时无色,其至是暗淡的?所以在学习了《光的反射与折射》后可让学生以肥皂泡为题,让学生感到物理学与生活息息相关;又如,学习了物质间的三态变化后,学生就能解释露珠、霜、大雾、冬天人呼出的“白气”到底是不是水蒸气,等形成的原因。

 

  二、探究性学习,要选择合适的探究形式

 

  (一)课堂教学过程中通常选择的探究形式

 

  1、发现式探究。主要过程是:教师提供相关问题情景──引导学生提出问题或猜想──设计解决问题或验证猜想的方案──实验操作──讨论、归纳与反思。发现式探究学习常用于一些重要的概念、规律课的学习,如“平面镜”一节,用多媒体或实验提供一个情景,蜡烛在平面镜前可以成一个像,然后提问“怎样确定像的性质呢?”引导学生提出猜想;然后每组提供两支相同的蜡烛,一个玻璃板,一张画有方格的白纸三块粗糙层度明显不同的木板,一个小车,一块可固定在木板上的斜面,让学生操作;然后让学生分组讨论实验结果;最后引导学生对实验操作与结论进行反思,鼓励提出新的问题,如“能有没有摩擦的平面吗?”或者“没有摩擦的平面上小车还能走吗?”等等。

 

  2、接受式探究。主要过程是:教师提供有关知识和背景材料──操作或讨论──得出结论──应用反思。接受式探究学习主要用于陈述性知识的学习或操作技能的学习,如“质量”一节,教师讲解“一把铁锤比一个铁钉含的铁多,一条木船比一把木椅含的木材多,那么一个物体里所含的物质有多少用什么来表示呢?”然后指导学生看书、天平挂图与天平实物,让学生分组讨论天平使用的顺序和天平使用的注意事项,得出使用顺序与注意事项都是科学的必然要求,最后进行作业。接受式探究的显著特点是让学生主动的接受知识。

 

  3、混合式探究。它是指在某些环节是接受式探究,在某些环节是发现式探究。如“机械运动”一节,用接受式探究学习“运动的普遍性”:组织学生阅读教材“?”中的小故事,提出探究问题,“怎样才能回答这个大问号呢?”指出教材中有现成的答案,让学生阅读教材第一、第二自然段,进行讨论、归纳,自主解决问题。用发现式探究学习“运动的相对性”:让学生观看书上插图,提出探究问题,“为什么司机说乘客‘没动’,而路旁的孩子说动得‘真快’?”让学生对问题提出猜想,引导学生设计出小实验,如把课本平放在桌面上,课本上放一把尺子,推动课本沿桌面缓缓移动,让学生思考和讨论,分别以桌面、课本、尺子为标准,观察其它二者的运动情况,学生很快认识到“相对不同的标准,物体运动和静止的情况是不同的。”

 

  课堂内的探究式学习的共同特点是:以问题带动学习,学生的主体地位得到真正体现,积极主动的学习代替了被动的强迫学习。课堂内探究性学习成功的关键是:教师善于从教材、社会、学生身边的生活中挖掘出学生感兴趣,符合学生现有知识水平,学生通过努力能够解决的问题。

 

  课堂内探究式学习的必要条件是:提供问题解决所需的材料,如实验所需的各种器材。

 

  (二)课外活动中通常选择的探究形式

 

  1、探究性小实验与小制作

 

  物理科学是一门以实验为基础的自然科学。教材中有许多验证性实验,课堂上完成这类实验,学生按部就班完成实验步骤就行了。为提高学生的探究能力,可以提前向学生提出要求,在家庭把验证性实验变为探究式实验完成。如初二物理一开始讲“测量”则向学生布置测量任务,如自制牛皮纸的卷尺,并用期测量象棋子的周长、厚度、直径,或重庆到北京铁路全长等。学生不知道结论,没有现成的实验设计,需要学生自己去探寻结论。再如学生自制橡皮筋测力计,由于提供给学生的橡皮筋长短不一致,测力计刻度也就有差别,这必定引发学生的新问题,为学生的创新埋下种子,为拓宽加深教材和培养能力提供契机。课外探究性实验与制作的特点是:学生自主性强,时间、空间相对充足,学生亲自参与设计实验过程,进行实验观察,并对实验结果进行综合分析研究,充分发挥学生“五官”的作用,使他们真正做到“四到”:手到,耳到,口到,脑到。

 

  2、专题探究活动

 

  《物理课程标准》中要求,“从生活走向物理,从物理走向社会”,开展专题探究活动可以让学生感受“物理学对物质文明的进步,对人类思维发展产生的不可或缺的作用”。可以根据教材提供的物理实践活动的参考课题,也可以根据学校所在地的环境、现实,提出需要解决的问题,把学生分成小组,让他们自己提出解决专题的方案,自己调查、实验、上网收集信息,自己得出结论,自己对结论进行反思、评价。专题探究要有成效应做到三点:其一,加强教师的指导作用,首先教师要预见学生小组能否完成专题探究,在完成专题研究的过程中将会出现哪些困难,有针对性的作专题讲座;其二,采取多种活动形式开展专题研究,初中学生对新事物有着极大的兴趣和好奇心,但其维持时间较短,因此不断的变化活动形式,可让学生保持兴趣和热情;其三尽量用学校和家长资源来开展研究,这样可避免可能发生的一些问题。

 

  3、开展科普讲座

 

  培养学生关心科学技术的新进展和新思想,让他们了解自然界事物的相互关联,树立科学观,开展科普讲座是最有效的方法。科普讲座能够调动学生对自然、社会广泛的兴趣,作科普讲座既可是教师,也可是学生在教师的指导下,向同学介绍自己最感兴趣的科普知识。

 

  课外探究性学习应充分应用计算机英特网,例如美国科学教育网(wwwseduorgcn)上的“美国科学教育课程教材”,该教材上提供的许多探究课题都非常适应我们的初中学生,如“电路出了什么故障”,“负荷重量的交通工具的运动”等等。

 

  三、探究性学习,要选择合适的探究策略

 

  (一)创设学习情景,激发探究兴趣

 

  兴趣是一个人最好的老师,是进行探究最直接的动力。教师可以从学生的生活经验、经历中,或从社会关注的与物理教材中有关问题中选择探究性学习的内容,引发学生的好奇心,并引导发现问题,造成悬念,激发学习的内在动力。创设情景常见的方法是:用好教材中的“?”,生动的小故事,多媒体展现的动画,电影片断,新奇的演示,学生代表的小制作、师或生讲述有特色的某种经历等等,都可让学生处于探究的情景中,都能大大激发学生的探究兴趣。

 

  (二)任务驱动,合作探究

 

  这里的“任务”对学生来说就是“作业”,不过不是我们平时所说的作业,它的突出特点是对学生具有实际的意义,是学生最近关心的问题,能够引发学生主动探究的欲望。例如在初二上了引言课后,把学生搭配组成小组,对各小组布置任务“用尽可能多的方法测量一个象棋子的体积,下周评比哪个小组的方法多。”由于马上要学测量,学生非常关心,加上与学生的生活非常接近,又要评比,学生的探究积极性高涨。

 

  (三)加强过程指导,教会探究方法

 

  探究性学习的目的是使学生真正参与探究过程,从过程中获取具体经验和方法训练。因此探究性学习必须强调过程指导:实验观察现象,就要指导学生观察的方法与技巧,提出具体要求,如:学会局部观察、整体观察,学习对比观察、转换观察;使学生养成自觉观察自然现象和物理现象的习惯,能制订观察计划和表述观察结果,能通过观察提出质疑;实验操作,就要指导学生用正确的操作顺序完成实验,理解这个操作顺序的科学依据;收集信息,就要指导学生如何登陆英特网,提供相关信息所在网的网名等等。

 

  (四)注重探究实效,享受探究乐趣

 

  现代教育学研究表明:学习的成功率越高,快乐感越强;快乐感越强,则学习的成功率越高。因此,我们应当采取多种方式,保证学生的有效探究,使学生享受探究的乐趣,以建立“成功—快乐—成功”的良性循环机制。就课堂教学而言,主要从三方面入手:一是重视课前准备,如演示实验事前演示一遍、自制课件拷贝入硬盘并演示一遍等等,有效的问题解决是以坚实丰富的知识储备为基础的,旧知识是学生探究性学习的前提;二是精心组织学习材料,学习材料的简繁和难易直接影响探究性学习的效果,如果学习材料过难,前后没有连贯意义,学生的探究学习就无适当的收获,因此,教师提供的材料必须要经过精心选择和组织;三是适当指导,探究性学习突出了学生的主体地位,学生主动学习的空间更广阔了,但并不意味着要弱化教师的主导地位,教师仍然是学习的组织者,因此适当的指导是必要的。教师的指导宜少而精,过多会束缚学生的思维,制约学生的手脚。

 

  (五)培养创造性思维,升华探究能力

 

  探究性学习的过程,伴随着创造性思维训练过程,学生的主动学习,学生在情景中的好奇心,学生的问题以及问题解决的过程,都发展着学生的理论思维、直观思维、倾向思维、联想思维、形象思维、逻辑思维、发散思维和集中思维,这些思维形式都属于创造性思维,是创新精神的内涵。因此在探究性学习的过程中,教师要把训练学生思维的流畅性、变通性、深刻性、独特性等思维品质摆在重要地位,教师应保护探究过程中学生的好奇心,鼓励学生大胆质疑,大胆类比、大胆猜测,大胆假设,大胆发表自己的不同见解,始终维护着一个自由的探究氛围,小心的喝护着学生创造性思维的发展,使学生的探究能力最终升华为创造能力。

 

  四、探究性学习,要选择合适的探究载体

 

  进行探究性学习,教师要根据探究学习的目标体系,积极探索培养学生科学探究的能力,促使学生积极主动地参与到对知识、对问题的探究之中。教师还应及时地反馈教学信息,注意收集、整理第一手材料。通常可以采取的作法是:以课例研究(课堂教学)、课外活动、科技活动为载体,结合日常生活、专题研究会等形式展开研究:

 

  1、以课例研究(课堂教学)为载体,构建探究性学习的框架和模式。

 

  课例做为一种载体,是因为教师最多的教育科研活动都是通过课堂教学这一基本形式进行的。课题组的每一个成员都注重更新教育观念,在平时的每一节课堂教学中、在学校乃至县、市级组织的各项课堂教学活动中,都有意识地把探究性学习的思想渗透其中,做到在讲课之前,把所讲的课例在课题小组内交流讨论,讲课之后,小组内再次交流反馈,共同研讨如何更好地在课堂教学中应用和落实探究性学习的思想。

 

  一年以来,我们对初中物理的概念课、实验课、规律课、讨论课、习题课、复习课、讲评课的探究性学习都进行了实验。结合不同的课型,在教师的指导下,采取不同的探究方式,或采用发现式探究,或采用接收式探究,以努力实现满足学生的求知欲,使之了解身边的世界,培养科学的思维能力,锻炼问题的解决能力、合作和交流能力,培养科学精神与态度,初步习得科学方法,并逐步获得对科学探究本质的理解。

 

  通过一节课堂教学的实验,通过一个个课例的研究,我们认识到,尽管学生没有精密的仪器以感受电和磁的奥妙,没有电子显微镜来探究无限微小世界的秘密,人们也并不期望他们对物质有什么新发现。但是,学生照样可以自发地或在教师指导下探究这个世界的奥秘。教师在指导学生探究时,尤其要注意引导学生通过直接参与探究过程,并通过自己的反省与思考,从亲身体验中获得对探究特征的深刻认识,以及深刻理解探究是怎样导致科学发现的等一系列与科学的本质有关的问题,学习到那些具有广泛迁移价值的,在学生生活中和走向社会后也能有所启示和运用的共同的方面,如科学探究的基本过程、基本的科学思维方法等。

 

  2、以科技活动为载体,强化探究性学习的活动性特点。

 

  科技活动课以其灵活性强、自主性强、中心突出等特点,在探究性学习的实验研究中占据了重要地位。

 

  科技讲座式的科技活动中,我们结合时事、国情、校情及学生的认知水平,拟定范围,提出问题,而学生则通过书店、图书馆及互联网等途径查阅相关资料,自主探究,并通过交流与合作,写出一篇篇各具特色的讲稿。

 

  科技晚会(表演或竞赛)式的活动中,学生用自选或自制的器材表演课外小实验和自己设计的小实验,在表演的准备与实验过程中,有探究、有交流、有合作,充分体现了学生的自主探究意识。

 

  科技制作式活动中,通过教师的启发、指导及适当的点拨,激发学生的探究热情,学生自备工具、材料,自己动手动脑,设计制作科技模型、教学仪器或精品玩具等。如学生从电视是了解到我国的神州五号胜利上天并返回后,对我国科技的发展进步自豪不已,自发地上网查询相关资料,了解火箭升空原理,并制作出以水为动力的水火箭,其探究意识令老师们赞叹不已。学生还自主设计制作了如潜水艇水平器喷气式飞机等科技模型,办起了科技小报,开展了多种形式的科技活动。

 

  调查访问式活动中,教师们通过启发点拨,设置情景,师生共同对如噪声的危害与控制家乡和家庭用电现状及安全隐患县化肥厂的能源使用情况喷灌技术在菜地中的使用等提出问题,对解决问题的方法进行猜想、假设、设计,进而走进社区、走向社会,自主地调查、研究,使探究活动真正从生活走向物理、从物理走向社会。

 

  关注科学、关注社会、关注人类自身,这是科学探究的根本出发点,通过参观学习式的活动,走出学校,到工厂、电站、科技馆等科技含量高知识密集区参观学习,从而深刻领会探究性学习对人自身发展、对社会发展的重大现实意义。

 

  3、以课外活动为载体,拓宽探究性学习的实验渠道。

 

  从生活走向物理,从物理走向社会的思想前提下,我校教师普遍关注学生在课内外的发展。我们开展了各种各样的课外活动,并要求学生坚持写物理与生活为主题的周记。学生在周记中提出了许许多多问题,教师们都抱着一种高度负责的态度认真对待。尽管有些问题显得有些幼稚、简单,但却反映出学生对未知世界强烈的探究心理和渴望,老师们不是简单的嗤之以鼻,或一答了之,而是尽可能充分地倾听学生的想法,洞察他们这些想法的由来,并鼓励学生或向教科书,或向图书馆、互联网求助,在学生之间相互交流和质疑,了解彼此的想法,以此为根据,引导学生彼此丰富和调整自己的理解。

 

  4、请进来、走出去,边研究、边交流,促进探究性学习的实验向纵深发展。

 

  在进行探究性学习的实验研究过程中,我校教师不是孤立地闭门造车,想当然地进行实验,而是采取请进来、走出去,边研究、边交流的方式进行实验。我们请市县教研室领导来我校开专题研究会,听专题研究课;请外校老师来我校讲专题研究课;再利用机会把骨干教师派出去参观学习,回校汇报交流,不断提高我校教师的研究水平。

 

  结语:

 

  在物理课程中,科学探究既是学生的学习目标,又是一种重要的教学方式。作为目标,基础教育阶段的科学探究是一种精心设计的,为培养学生的科学探究能力服务的教学活动。作为一种重要的教学方式,要求学生经历与科学家进行科学探究相似的过程,深入理解、掌握物理学的知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。我们在进行探究性学习中,只要真正领悟到课程改革的实质性目的,选择合适的探究内容、探究方式、探究策略及实验手段,我们的物理教学就一定能够为实现课改的宏伟目标──“为了每个学生(人)的全面发展、为了中华民族的伟大复兴”做出自己应有的贡献。

    
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