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在开放式教学中培养学生探究性学习物理的方法与兴趣

来源:博看网  读览天下网 《中国新课程教育教研》2016.4.

在开放式教学中培养学生探究性学习物理的方法与兴趣 

湖北省恩施州清江外国语学校     王情伟    邮编:445000

    新课程改革对物理教学提出了新的要求,《普通高中物理课程标准》明确指出,物理课程在目标上要注重提高全体学生的科学素养;在结构上要重视基础,体现课程的选择性;在内容上要体现时代性、基础性、选择性;在实施上要注重自主学习,提倡教学方式多样化;在课程评价上要强调更新观念,促进学生发展。要将新课程理念变成现实,就必须改变传统的物理教学和学习方式,构建开放式的物理课程教学模式。

在教学中,笔者尝试过多种教学模式,进行了多方面的探索实践。通过对不同教学模式的教学比较,笔者认为“开放式教学”更契合新课程理念,更适合于我校学生实际。开放式教学是日本教育家岛田茂等在20世纪70年代提出来的。开放式教学的基本指导思想主要是:①开放教育对象,开放教学时间,开放教学方法,开放教育观念;②以学生为中心而不是以教师为中心;③应用多种多样的教与学的方式、方法;④努力排除对学习的种种障碍,特别是传统教育的固有障碍。通过开放式的教学方式能着力发挥学生的自主性、能动性,培养学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新意识和创新能力。

一、教学思想和策略的开放

教学观念决定教学意识,教学意识决定教学行为。开放式教学要求教师正确定位自我角色。教学中教师的角色是设计引导者、参与合作者、服务参谋者、倾听欣赏者。学科教学中,教师要营造一个良好的、开放式的、平等的氛围,构建一个师生和谐、积极探索、平等民主的课堂教学环境。教师平时要经常深入学生中了解学生的学习态度、兴趣和愿望,并主动帮助学生解决困难。同时教师要提倡教学相长,师生互相学习,把自己融于学生之中,使学生感到老师是良师益友。课堂上允许学生相互轻声讨论,允许学生打断教师的讲话,允许学生对教师的观点提出质疑。在进行评价时,对学生要多表扬、多鼓励,保持学生的心理自由和学习积极性。

在长期的教学实践过程中,教师形成了自己容易驾驭的教学策略。但是,在实际教学过程中,由于教学内容、教学目标、教学对象等因素的不同,一种固定的教学策略并不一定是最适合于学生的教学策略,也就是说不一定是最有效的教学策略。因此,教师在教学策略的选择上不能一成不变,而要根据具体的情况灵活地选择教学策略,灵活地运用教学策略,使教学效益最大化。特别是在开放式教学中,教师要将多种教学策略有机地整合,让教学策略为教学很好地服务。

二、教学过程和方法的开放

(一)开放的教学过程

教学过程的开放就是在课堂教学中始终确立以学生为主体,以学生为中心的观念。课堂教学的设计和组织形式都必须向学生的实际需要开放,向教学的实际开放。如教学计划的适时调整,空间位置的随机调整,教学时间的适度调整,以及师生角色的不断互换,活动内容的多样选择,等等。对物理学科来说,还可充分发挥物理实验的优势,教师应尽可能开放实验室让学生主动地进行实验探索。

比如,在物理复习教学中,以开放性的问题为抓手设计开放性的教学过程。例如,在复习动量守恒时,可以以实验为主线复习整个动量守恒的内容。如:首先,让学生利用两个钢性小球设计验证动量守恒定律的实验,引导学生讨论设计方案。要解决速度的测定问题,学生可能设计出不同的方案:①用闪光照片法测定速度;②用秒表定位求平均速度法测定速度;③用摆的机械能守恒求得速度,等等。开放实验室,让学生充分地体验、享受实验的过程,引导学生根据不同方案确定实验的具体装置及具体的实验步骤。同时,在学生实验时,给学生操作的时间,给学生思考的时间,给学生发问的机会,给学生批判的机会,比较实验方案的优缺点。其次,让学生计算,体验规律的应用。习题的设计就以实验为基础,确立模型,采集数据,设计问题,等等。

(二)开放的教学方法

开放式物理教学应采取以“问题”为核心,以“讨论”为手段,以“试验”为途径,以“发现”为目的策略。教师要精心设计问题,引发学生强烈的发现动机和求知欲,充分调动学生的积极思维,让学生亲身经历对新定义、新结论、新解题思路及新实验方法的探究,在探究中进行观察、分析、归纳等,在学生独立思考的基础上进行讨论,发挥物理实验的优势,进行实验,验证假说。对发现的结论进行应用、总结等。下面是以自感为例实施开放式教学,培养学生创新能力的尝试。

第一步:组织学生演示“干人震”,体验自感现象。先按图1所示连接好线路,组织全班学生参与演示。在闭合开关、断开开关时,全班同学强烈地感到“自感”的存在。接着教师提出问题:接通电源时为什么感觉不到自感的存在?

第二步:引导学生主动参与“通电自感”实验电路的设计。

要观察到“电磁感应现象”,你将采取何种措施?让学生通过讨论确定如图2所示的实验方案。学生通过实验,发现不能通过发光情况,判断线圈中是否产生电磁感应。实验结果与学生的思维发生冲突,待学生思考后,教师进一步设问:是电磁感应没有产生,还是小灯泡发光变化不明显而观察不清楚?怎样鉴别是否产生了电磁感应?教师的这一系列设问犹如给学生“干枯的思维”下了一场“及时雨”,他们创造性思维的火花被顺利点燃。学生经过分析、讨论后得出:设计“对比电路”来鉴别是否产生电磁感应,如图3所示。

第三步:引导学生对“断电自感”的实验电路进行设计。由于有第一步的体验及被引发的探索欲望,创造性活动开始了。

(1)断开图3中开关S瞬间,线圈有感应电动势产生吗?

(2)实验演并没有观察到延时效果,是什么原因?

学生经过讨论后认为:由于断开图5中开关S的瞬间,流过灯泡LL的电流与断开开关S前一样大,至此学生找到了解决问题的突破点。

(3)要观察到明显的延时效果,你将采取什么措施?从哪里入手?

学生经过思考和讨论后得出:通过改变图3中对比电路的电阻,以改变断开开关S前后流过小灯泡的电流,只要将L改接到L支路就行了,如图4所示。

通过问题情境的创设,教师引导学生自主探索、思考、发现,使每一位学生都实时体验知识的发现和“创造”过程,在学生体验成功的过程中不断引发他们的探索欲望,培养他们的创新意识和创新思维。

总之,课堂教学的目标不能僵化,一切都应该满足学生的实际和教学的实际。

三、教学内容的开放

(一)开放的配置教学内容

1.教学内容要具有选择性、广泛性和层次性,要向学生的生活实际和生活经验靠拢,要挖掘教材中的创新因素,使教材内容成为学生乐于探索的“活材料”。教师必须创造性地处理教材,以适合开放式课堂教学的要求。例如,在课堂教学中介绍物理科学的发展成果:如在讲分子时,可介绍纳米技术;光现象中可介绍哈勃望远镜、光缆通讯;电磁现象中可介绍磁流体发电机、等离子电视机等。在“神州八号”发射成功后的当天中午,组织学生观看中央电视台的“特别新闻”报道,并结合高三学生的实际情况,组织讨论:宇航员在超、失重时的姿势、在太空作业的操作姿势;根据已知小球质量要测出另一小球的质量如何设计实验方案;如何变轨;对我国有什么重大的政治、经济、军事意义,等等。对于有些无法用实验展示出来的物理现象,比如高二物理“电磁感应”这一章中涉及的磁感线、磁通量的变化可以用多媒体模拟实验。

2.教师在教学中既要基于教材,又要跳出教材,组织一些学生感兴趣的,有利于启迪和开发智力,有利于个性培养、创造性思维发展的内容。例如,在高三综合复习中,可结合学生已具备的电磁学基础知识,要求学生设计开放性作业——给大杭州的未来设计一条环形磁悬浮线路。围绕磁悬浮列车的电磁学原理及动力来源,一个班级的学生可在教师的指导下分成多个研究小组,有磁悬浮原理组、市政规划组、电脑课件制作组、模型组等。同学们通过参阅有关书籍,上网查询,实地考察,采访专家等方式,获取大量的一手资料和信息,分别对磁悬浮电磁学原理,力学原理等深入研究;同时对磁悬浮线路有了初步规划;最后制作电脑课件及磁悬浮列车模型,并把研究成果制作网页,让更多的人关心和了解磁悬浮。

教师在处理教材内容时,应根据实际情况联系社会生活,增设探究性和开放性的物理问题,有意识地培养学生的创新意识和创新能力。

(二)开放的设计问题

在物理课堂教学中根据教学内容设计一些策略开放型习题,通过引导学生广开思路,用多个物理规律去分析思考问题,化集中思维为发散思维,逐步引导学生步入发散思维的空间。如例题教学中,教师要透过题中物理情景的表面现象,善于抓住物理问题的本质特征进行开放式教学:对物理解题思路发散(一题多解);对物理情景发散(一题多联);对物理问题发散(一题多变)。

例如:质量为M的一列火车在水平轨道上匀速行驶,质量为m的最后一节车厢突然脱钩,行驶了一段距离L后司机才发现,并立即关闭动力。若火车运动时所受阻力与车重成正比,机车牵引力恒定,则两者都静止时相距多远?

对于上题的分析、讨论,教师可组织学生从审题开始,画好示意图分析、找到解题思路,重点在讨论解题的多种方法上。学生提出了用牛顿运动定律结合运动学知识的解题方法(需8个方程才能解),用动能定理的解题方法(需5个方程才能解)。在此基础上,教师提出是否有更简捷的求解方法,经过讨论得到了从能量守恒角度分析的最佳解题方法(只需3个方程就可以求解)。对于该习题,教师还可以进行改编:将“行驶了一段距离L后司机才发现”改为“行驶了一段时间t后司机才发现”,让学生进行讨论。

开放性问题使不同能力的学生从不同的角度、不同的侧面、不同的范围、不同的层次去分析、去优化、去选择解决问题的方法和途径。学生的解答过程就是一个创新过程,结论有多种可能性,给学生提供了多角度考虑问题的机会,学生在解决问题的过程中体验乐趣,领悟知识,感受成功,激发求知欲和创新精神。

(三)开放的选择习题

习题训练是学生进一步理解知识、巩固知识的重要手段。布置练习,应承认和看到学生之间存在着的差异性,允许他们在练习数量和难度上体现开放性。首先,在作业的量上有一定自由度。其次,设计分层次作业,让学生根据自己不同程度自由选择练习,布置一些研究性、探索性学习活动,实现作业内容开放。如学习了波长、频率、波速的关系后,对于基础较好的学生,可布置测速仪根据反射波如何具体测出速度的大小的题目;而对于准备报考艺术类的学生,则要求用八只相同的杯子,通过调节杯中的水量,用细棒敲打出一段简单的曲子。

四、教学检测和评价的开放

教学检测是教学过程中的一个基本环节,是教学评价的基本依据。教学检测除了常规的模拟考试外,还有多种方式。因此,在教学检测时,教师要糅合多种方式,采用多种方法进行检测,让检测真实有效,既达到检测的目的,又激发学生的学习兴趣。

教师要从尊重、爱护、平等的原则出发,对学生实施积极的和适度的鼓励性评价,强化学生学习的内驱力。教师要乐于听取学生发表的不同意见,采取暂缓批判,延迟评价的策略;对在讨论中,考虑不够成熟的学生,或能力稍弱一些的学生,则采取宽容、谅解的态度,引导“再想一想”,即使说得有点“离谱”,也充分肯定其中的“亮点”,调动学生的积极性。对不同的学生采取不同的评价要求,优等生严格要求,好中求新,好中求异,中下等生以鼓励为主。只要学生在原有基础上有进步就加以鼓励。同时采用自评、互评、点评相结合,师生评价和生生评价相结合的方式,在作业的评价上,鼓励学生提出多种解题方法。

开放式教学真正体现了学生的主体地位,使全体学生都能积极参与,增强了学生学习物理的自信心,培养了学生探索能力和创新精神,使学生不同程度地体验到探索真理的快乐。我也更深切到体会到“没有教不会的学生,只是我们不会教;没有不愿学的学生,只是他们不会学”这句话的含义。

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