2023年探究教学在高中物理教学中的实践与思考.doc

探究教学在高中物理教学中的实践与思考 ：本文通过对探究教学的开放性、自主性、过程性、实践性和任务驱动性等特点的分析，探讨如何在中学物理课堂教学中引导学生在学习和实践中进行探究型学习，亲身获得直接经验，养成科学精神和科学态度，掌握根本的科学方法，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。并通过对探究教学的实践思考，以期对高中物理教学产生积极导向作用。 关键词： 探究教学 高中物理 实践 近些年来，随着我国中学物理教育改革的深入，探究教学受到了前所未有的重视。在国家教育部最近公布的物理课程标准〔征求意见稿〕中，将探究教学置于突出地位。然而，对什么是探究教学、探究教学有哪些特征、在高中物理教学中应当怎样展开探究教学等问题，目前尚无一定的参考模式。本文拟结合自己的教学实践和研究，对探究教学在高中物理教学中的应用作一探讨。 1．探究教学的提出 探究教学的思想渊源可以追溯到20世纪初。当时，针对脱离儿童生活经验、纯知识灌输的美国传统教育，著名实用主义教育家杜威提出了以儿童为中心、以经验的重组为教学本质、以活动和练习为根本教学组织形式等实用主义教学观。杜威认为科学教育不仅仅是让学生记忆百科全书式的知识，也是一种过程和方法，他主张教学应当遵循以下步骤：设置疑难情景、确定问题、提出假设、制定解决问题的方案并实施等。仔细分析这种教学模式便可以发现，它与我们今天所说的科学探究有着密切联系。这种蕴含探究思想的教学模式不仅对美国科学教育产生了深远的影响，也为探究教学的提出奠定了根底。 20世纪中叶，著名教育家施瓦布在多年研究的根底上，提出了探究式的教学方法。在施瓦布看来，不能把科学知识当作绝对的真理教给学生，而应作为有证据的结论；教学内容应当呈现学科特有的探究方法；教师应当用探究的方式来教授知识，学生也应通过探究活动展开学习。 这种全新的教学方法，促使人们思考科学教育存在的问题，积极探索怎样使学生深入理解科学知识，以及怎样提供更多的时机让学生体验科学的过程等。经过几十年的不断研究与改良，如今探究教学已成为美国科学教育中最重要、最有影响的方法。一位学者曾指出，如果必须选择一个词来描述20世纪50年代末以来美国科学教育的成果的话，它一定是“探究〞。 2．探究教学的内容 我们这里所说的探究是指科学探究。即学生在物理课堂内外教学中所进行的探究，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。从这里不难看出，探究教学实质上是将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科学概念和科学探究的本质，并培养科学探究能力的一种特殊的教学方法。 探究教学是怎样开展的呢？由于目的、内容、要求和条件不同，探究教学的形式、途径也有多种。但从探究教学的纵向展开过程来看，大体要经过一些类似的步骤： 设置探究情景 建立科学假设 制定探究方案 〔收集证据〕 得出结论作出解释 对研究方案进行评估 〔在特定的情景中如观察、实验、案例分析、研究图片等，引导学生提出科学性的问题。〕 〔根据已有的知识和经验，提出假说或猜测〕 〔制订出较详细的探究方案，明确所要收集的证据以及收集证据的方法。〕 〔通过多种途径和形式如观测、实验、调查、查阅文献、观看影视录像、个案追踪分析和上网等，搜集有价值的证据。〕 〕 〔对所收集的证据进行筛选、归类、统计和列表分析等综合处理，得出符合证据的结论，对问题作出科学的解释。〕 〕 〔评估检查和思考探究方案的严密性，证据收集的周密性，以及解释的科学性，并对结论的可靠性作出评价〕 〕 交 流 推 广 〔制作模型、角色扮演、写论文或调查报告、举办辩论会或展览等交流自己的探究结果，将结论运用到不同的情景中。〕 〕 在探究教学的过程中，教师可以根据活动的难易程度及学生能力和知识水平，进行程度不同的指导。在教师指导下所进行的探究被称为指导型探究。如果某探究从提出问题、制定探究方案、收集和处理证据到总结交流，完全由学生自己决定，那么被称为开放型探究。 有关探究教学的研究说明，指导型的及局部探究适于学习概念原理，而开放型的及完全探究那么有利于培养探究能力。具体采用什么类型的探究，教师应根据实际情况灵活掌握。本文侧重于研究指导型的探究与局部探究的讨论。 3．探究教学在高中物理教学中的实践研究 多年来的课堂观察及综合调查显示，探究教学有着多方面的优势，有利于学生理解所学知识，有利于培养探究能力、养成科学态度和科学精神等。 3．1建构探究教学的“支架〞 所谓“支架〞，就是教师所能提供应学生、帮助学生从现有能力提高一步的支持形式。“支架〞式帮助包括认知模型，提示或给予线索，帮助学生诊断错误的原因并且开展修正的策略。 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根本环节。所以，教师在探究教学中可以给学生提供一些程序上的“脚手架〞，让学生学习探究。“学习指导卡〞就是一种比拟好的形式。 例如，我们曾指导学生进行解剖“魔幻球〞的实验探究： 观察 材料质地 问题探究 探究结论 猜测 内部有些什么？ 试 一 试 从一定高处自由下落 小球能回到原来高处吗？ 小球的能量是如何实现转化的？ 小球出现了什么现象？ 从一定高处用力下抛 小球能回到原来高处吗？ 小球为何能弹得比出发点高？ 小球出现了什么现象？ 思考 探究 小球为何会发光？ 小球发光为什么是一闪一闪的？ 小球发光的时间长短与哪些因素有关？ 解剖 探究 用刀翻开魔幻球 内部结构中电路图是怎样的？ 这个电路中为什么要有两只小灯泡？ 为何我们看到小球发光时是闪烁的？ “学习指导卡〞既作为学习记录单又是实验设计单，为学生的探究解决了程序上的障碍，有助于学生的学习。通过“支架〞提供的支持是暂时的、可调整的，当不需要时就可移走。探究工作单不是探究教学必备的工具，是否运用以及形式如何，应视学生的探究能力而定。当学生熟练地掌握了探究程序和方法，这种“工作单〞就可以由学生自己设计，或者不再使用，让学生有更大的空间和个性化的学习。 3．2科学理解探究教学的特点 在高中物理教学中，应遵循由易到难的原那么，逐步加大探究力度。探究性学习具有开放性、自主性、过程性、实践性和任务驱动性等特点。正确理解这些特点，对课程教学会产生积极导向作用。 3．2．1探究教学中教学内容处理的开放性 探究教学中教学内容处理的开放性，主要体现在探究性学习的重点上，它主要培养学生的问题意识和创新精神。问题意识即一种疑心精神，一种探索意识，它是创造的起点，没有问题意识就没有创新精神。教师要拓展自己的思路，丰富自己的教育内容处理手法上的艺术性，使学生能深切感受到探究教学中由于思路的开拓带来的新鲜与快乐。 1．开放式的演示实验 改变演示实验的做法，可把演示实验“下放〞给学生，可以是“教师导，学生演〞——即边学边实验，或者“师生同台表演〞。 还可把验证性实验改为探索性实验，让学生有多动手、多思考、多探索的时机，有助于创造性思维的培养。改变演示实验的教学，很重要的一个方面是使它具有启发性、思考性、新颖性等。 如：在高中物理第一册中“超重与失重〞的教学中,请同学在课外设计研究几种超重与失重的实验，学生的学习积极性很高。他们充分讨论后，在第二节课时作了汇报表演〔如下所示〕。 方案1：找一条纸带，在纸带中间部位剪个个缺口，纸带的一端固定一重物，另一端用手拿住，小心提起重物，这时纸带没有断。然后向上加速提起重物，纸带就断了；或者提起重物急剧向下运动后突然停住，纸带也会断裂。 方案2：找一小手电筒，使其后盖向下而竖直放置。旋松手电筒后盖，使手电筒刚好不发光。然后让手电筒分别作以下运动：ａ.自由落体运动;b.竖直上抛运动。 你会看到手电筒在运动过程中都闪光了如图.(要始终让手电筒在运动中保持平衡) 方案3：如图将两个环形磁铁放在一塑料棒上〔它们恰好不能相互吸引〕，然后让它们自由下落，……发现两磁环吸在一起。 木块 木块支架 纸带 橡皮绳 夹子 方案4：如以下图的装置，当让装置自由下落时，原来伸长的橡皮绳将夹在两块之间的纸带迅速抽出，说明木块之间的压力消失了。 通过这样的学生课外自主实验探究，学生对物理学习更有兴趣了，并学会了如何在生活情境中应用所学的物理知识解决实际问题，培养了学以致用的能力。 2．开放式的学生实验 如在“电阻的测量〞实验中，按常规是用一只电压表和一只电流表可以测量某一电阻值。在此根底之上，我们设计了以下实验情景问题，以供学生进行探究与思考： 实验情景 方案与电路图 只有一只 电流表 Rx V 只有一只 电压表 只有两只 电压表 Rx V2 V1 只有两只 电流表 Rx A1 A2 如何测量电压表的电阻 V R A 3．开放式的课外实验探究 我们可以帮助学生寻求一些课外的实验探究性课题，以提高学生的科学探究能力。如“菜刀的研究〞、“自行车刹车的研究〞、“测定当地重力加速度〞、“测定纸张与接触面间动摩擦因素〞、“研究橡皮筋在不同连接方式下的k的规律〞、“灶具的演变〞等课题。 4．开放式的思维拓展 例如，在进行曲线运动的教学时，提出如下问题：一个处于平衡状态的小球，当撤去其中竖直向上的分力，那么小球将做什么运动？ 让学生带着问题探究，学生创造性思维的变通程度就决定着探究的深度，探究的结果来自不同层次的思维，概括如下： 小球向各个方向做曲线运动 小球向下做匀加速直线运动 单向思维 小球向下或向上做匀加速直线运动 线性思维 小球向左做类似平抛运动 平面思维 立体思维 对习题的条件进行变化，让物理情境发生变化，让学生获得一题多思、一题多变的时机。只有以“变〞的观点、“活〞的思想、“新〞的方法进行教学，指导学生从不同的条件、以变化的观点去思考分析问题，才能使他们克服思维定势的消极影响，鼓励学生思维的灵活性和多向性。 5．开放式的方法扩展 例如，我们在初中就已学过，用天平可以测量物体的质量。但在一些特殊状态下怎样用一些特殊的方法来求得物体的质量呢？ 问题1：怎样测量卡车货物的质量 某司机为了确定他汽车上货物的质量，采用了这样的方法：让汽车以额定功率P由静止启动，沿着平直公路运行到最大速度时，司机从速度表上读出最大速度为v，根据他平时积累总结的规律，汽车运行阻力与其总重力成正比，且比例系数为k，假设汽车自身质量为M，那么车上所装货物的质量为多少？ 问题2：如何在失重状态下求测物体的质量 卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎无压力，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。 〔1〕假想某同学甲在该环境设置了如以下图装置来间接测量物体的质量，给待测质量物体一个冲量，使之在桌面上做匀速圆周运动，设航天器中有根本工具。那么在实验中，桌面给物体的摩擦力能否忽略不计？ 。为什么？ 。需要测量的物理量有 。测出的质量的表达式为 。 A Q K K 〔2〕某同学乙设计了一个测物体质量的装置，如以下图，K是轻质弹簧，A是质量为M的带夹子的标准金属块，Q是待测质量的物体，该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为，其中，m是振子的质量，k是与弹簧的劲度系数有关的常数，当只有A物体