新壹輪國家基礎教育課程改革的壹個重要而具體的目標,就是改革課程過於註重知識傳授的傾向,過於強調接受學習的現狀,倡導學生主動參與、樂於探索、勤於動手,培養學生搜集和處理信息的能力、獲得新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。探究式教學正是在新課程改革的背景下被人們所關註的壹個課題。探究式教學不是為了培養研究者、科學家,而是培養壹種獨立自主、主動探索,勇於面對困難甚至挫折的精神和能力。《物理課程標準》也明確提出“要積極倡導自主、合作、探究的學習方式”。本人通過在普通物理課堂教學中實施“探究式”教學探討,力圖探索壹種新的教學模式,為師範樹立壹種從事基礎教育教學的新理念。
壹、探究教學的理論問題
(壹)基本概念的界定
1、探究的涵義
英文inquiry壹詞,按照《牛津英語詞典》中的定義,探究是“求索知識或信息,特別是求真的活動;是搜尋、研究、調查、檢驗的活動;是提問和質疑的活動。”其相應的中文翻譯有“質詢”、“質疑”、“調查”及“探究”等多種譯法。在科學教育活動中,探究壹般是指學生探究式的學習活動而非科學家的探究。
2、科學探究的定義
《美國國家科學教育標準》中對科學探究表現為:“科學探究指的是科學家們用來研究自然界並根據研究所獲事實證據做出解釋的各種方式。”科學探究也指的是學生構建知識、形成科學觀念、領悟科學的研究方法的各種活動。科學探究旨在將學習重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化,以學生被動接受知識向主動獲取知識轉化,從而培養學生的科學探究能力,實事求是的科學態度和敢於創新的探索精神。它包括七個要素:即提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證居、分析與論證、評估、交流與合作。
3、探究教學的含義
探究教學,就是以探索為主的教學。具體說它是指教學過程是在教師的啟發誘導下,以學生獨立自主學習和合作討論為前提,以現行教材為基本探索內容,以學生周圍世界和生活實際為參考對象,為學生提供充分自由表達、質疑、探究、討論問題的計劃,讓學生通過個人、小組、集體等多種解釋診疑嘗試活動,將自己所學知識應用於實際問題的壹種教學形式。探究教學特別重視開發學生的智力,發展學生的創造性思維,培養自學能力,力圖通過探究引導學生學會學習和掌握科學方法,為終身學習和工作奠定基礎。教師作為探究課堂教學的導師,其任務是調動學生的積極性,促使他們自己去獲得知識、發展能力,做到自我發現、提出問題、分析問題、解決問題;與此同時,教師還要為學生的學習設置探究的情景、建立探究的氛圍、促進探究的開展、把握探究的深度、評價探究的成敗。學生作為探究課堂教學的主人,自然應根據教師提供的條件,明確探究的目標,思考探究的內容,總結探究的結果。由此可見,探究教學是教師和學生雙方參與的活動,他們都將以導師和主人的雙重身份進入探究課堂。
(二)探究教學的理論基礎
l、主體教育理論認為人的主體是人的自然性和社會性的最本質的特征。培養和發展人的主體性,就是要通過啟發、引導受教育者的教育要求、創造和諧、寬松、民主的教育環境,有目的、有計劃組織、規範各種教育活動,從而把受教育者培養為自主地、能動性、創造性的進行認識和實踐活動。
2、建構主義學習理論認為:學生是認知的主體,是知識意義的主動建構者,學習不是壹個被動吸收、反復練習和強化記憶的過程。建構主義主張學習是以學生己有的知識和經驗為基礎,強調學習的主動性、社會性和情境性;強調教學要增進師生之間和學生之間的合作,使學生看到與自身不同觀點的基礎;重視教學中師生之間和學生之間的社會性相互作用;主張采用“合作學習”、“交互式學習”和“情境性教學”方法。為此,教師必須改變“教師講,學生聽”的傳統教學模式,使教師以“知識傳授者”轉變為“知識探索的導航者”,在教學中積極創設情境,鼓勵學生要勇於探索。
3、終身教育理論
終身教育就是貫穿於壹個人生命進程的全部教育。它認為教育是壹個統壹的連續不斷的過程,並不隨著學生學習的結束,而應該貫穿於個體生命的全新過程。終身教育強調個體的發展和教育方法的改革,強調教育的目的是發展學生的個性和幫助學生學會學習、掌握學習方法、培養學習能力,強調教育與生活相聯系。提出了自我教育、小組學習、創造性和非指導性等教育方法。因此,作為培養基礎教育的師範生來說,在校期間就應加強各種學科教育方法的改革和創新學習,掌握學科教學的方法。
二、探究式教學在物理教學中的實施過程
1、運用科學“探究式”教學模式設計實施知識創新教學,培養學生類科學探究能力。
新課教學中大多數是新知識的教學,這些知識主要是科學研究中的壹些新概念、新規律、新 模型。在這些新知識教學中,我們應該運用科學“探究式”教學模式來實施知識創新教學。科學“探究式”教學模式的特點是:教師根據學生的認知水平及所學普通物理新知識的特點,綜合運用探究式教學理論、科學研究方法論和現代教學手段,以知識創新教學模式的認知流程為主線,以教師的啟發指導、提供信息(知識背景、方法背景)為導航,以學生自我探索為主體,以遵循學生的認知發展規律創設情緒性教學為方法,通過師生雙方互動或交流使學生經歷科學探索研究,獲取新知識,培養科學探索創新能力。
教學案例1:運用“探究式”教學進行《剛體動力學》的創新教學。
2、運用“問題式”教學,設計實施知識創新教學,增強學生的問題意識
愛因斯坦指出:“提出壹個問題往往比解決壹個問題更重要”。在弘場創新精神的今天,培養學生的問題意識顯得尤為迫切。探究式教學要求教師要以問題為中心來組織教學過程,變傳統教學的“傳授—接受”過程為問題紐帶的“發現問題—研究問題—解決問題”的引導發現過程。壹方面教師要深入研究教材,研究學生,善於提出問題,以材料為依托,以背景為襯托,增強問題的探索性、啟示性、擴展性、現實性,以激發學生的主體作用,在自學、合作、討論、辯論的過程中,培養學生解決問題的能力;另壹方面,要註意在教學過程中培養強烈的問題意識。在這壹過程中,發現問題的喜悅感,解決問題的挑戰性,問題解決的成就感互相融合,成為激發學生學習的強大動力。由此可見,“問題式”教學充分地發揮了激發、導向、調控、強化作用。
教學案例2:運用“問題探究式”教學進行《萬有引力定律》的創新意識。
《萬有引力定律》教材的主要內容是從人們對天體運動認識的發展過程,到牛頓繪制人造衛星原理圖及卡文迪許紐稈實驗。為了打破教師“傳道、授業、解惑”的舊傳統教學模式,以激發學生主動探索的教學方法,我們根據教材特點設計了如下問題供學生自我探究。
(l)牛頓從平拋的速度越大落點越遠的規律出發,繪制出人造衛星圖,這對妳有什麽啟示?
(2)蘋果受到地球的重力和地球對月球的引力、太陽對行星的引力是否是同壹性質的力?若是同壹性質的,則它的大小與哪些因果有關?關系如何?
(3)試談月球引力與海洋潮夕的關系?
(4)通過查找資料,請說明人造衛星的種類及應用,並談談我國在航天技術的發展趨勢。
(5)請介紹什麽叫行星、恒星、星系,宇宙和黑洞?現代宇宙學中壹種較為成熟的理論壹宇宙大爆炸理論認為宇宙的過去、現在、將來是怎樣的?
(6)開普勒發現的行星運動定律的內容是什麽?有什麽重要意義?他的科學態度和科學方法對妳有什麽啟不?
(7)如何理解三種宇宙速度的含義?並能進行三種宇宙速度大小的推導?
(8)“月壹地”、“天壹地”檢驗的基本思路是怎樣的?請獨立查找有關數據,設計壹個驗證性實驗。
3、運用實驗“探究式”教學,設計、實施實驗方法的創新教學,培養學生的創新能力
探索性實驗是指在教師指導下,學習圍繞某個問題獨自進行實驗、觀察實驗現象、分析實驗結果,從中發現科學概念或原理,以獲得知識,培養探究能力的壹種教學方法。實驗“探究性”教學的特點是:以“探究性”教學理論為指導,設計驗證性實驗和實驗技術創新為教學主線,以通過師生雙方互動活動來引導學生進行實驗探索研究,激發學生探索動機,啟發學生思維,滲透實驗研究方法,幫助學生構建新的認識結構為教學目的,以學生為教學主體(學生是教學過程中主要探索者,積極的認知者,是建構設計方法的主體)。
教學案例3—運用“探究式”教學進行《單擺測重力加速度》實驗的創新教學
“單擺測重力加速度實驗”是普通物理實驗中的壹個傳統性實驗。它在建立物理模型、分析動物物體的運動學特性、動力學特性和能量轉化特性,利用誤差原則,設計物理實驗的最佳方案等方面都具有“探究式”價值取向。我們在“單擺測重力加速度”實驗教學中,開發學生對單擺理想化模型的認識和抽象的能力,引導學生去探索單擺振動的特性,讓學生親自觀察、測量單擺振動的周期和擺長引發疑點,進而對單擺測重力加速度的影響因素進行大膽地猜測,並設計驗證性實驗方案,以拓展學生的思維空間,培養學生的建模能力和多向思維能力。在學生設計實驗方案時我們首先提出以下5點建議:(l)建立物理模型(研究實驗方法);(2)根據“測量誤差最小”原則,選擇測重方法和實驗條件;(3)根據“誤差等量分配”原則,選擇實驗參數和實驗儀器;(4)擬定實驗步驟,制定實驗方案;(5)分析影響實驗結果的因素。
通過師生的交互式、合作式探究,***同探討擺線的長短、粗細和伸縮性,擺球直徑的大小、輕重和均勻性,擺球擺動的振幅(或擺角),擺線懸掛點的位置、打結方法,擺球的擺動方式、試驗場地的空氣靜態程度,選擇什麽位置來計振動次數,如何測量單擺的擺長等都是影響測量重力加速度的物理因素。讓學生得出了該實驗成敗的關鍵是讓振動小球做簡諧振動,準確測出擺長和周期。設計出了單線擺、雙線擺實驗方案來測量重力加速度;設計了圓錐擺、沙擺實驗方案來研究單擺的周期變化;明白了生活中帶擺的計時器和單擺碰球的物理原理壹擺動等時性、擺球的機械能守恒和動量守恒;得到了在擺動的最低點作為計算振動次數的位置和利用二次測量法測量單擺的擺長為最佳實驗測量法。
三、探究式教學的評價
探究式教學的評估應以形成性和描述性評估為主,應將傳統的教學評價程序改為教學評估程序。探究式教學的評估旨在通過評估促進學生探究水平的不斷發展和提高。從評估方法來看,學生的探索、素質往往難於通過紙筆測驗來加以評估,宜采用檔案袋的方法,遵循探究教學評估的原則(目的性原則、科學性與客觀性相結合的原則、評估學習成績與學習動機相結合的原則、評估與指導相結合的原則、日常觀察與系統評估相結合的原則、教學評估與學生自我評估相結合的原則);從評估的內容來看,重點應放在學生在探究過程中表現出來的對探究過程和方法的理解,對探索本質的把握,不能把是否探究出結論或結論是否正確作為唯壹或是最重要的評價指標。
綜上所述,實施探究教學,讓廣大青年在學校教育的過程中體驗到探索和發現的快樂,用創新性學習取代維持性學習,培養創新精神和實踐能力,為基礎教育改革培養壹大批的合格師資。“探究式”教學模式還需要廣大物理教師不斷研究、完善和提高,把普通物理教學課堂上升為科學探究主渠道。