学科教育论文-问题解决式大学物理实验教学设计.doc

学科教育论文-问题解决式大学物理实验教学设计【摘要】“问题解决”是近年来国际教育界发展起来的一种教学方法和教育思想。它要求教师为学生创造具体环境,启发和激发学生独立提出探索性及求证性问题,培养学生开放性思维,寻找在不同的条件下的多种解决问题的途径。因此,“问题解决”是培养和发展学生创造性思维能力的重要教学方法和教育思想。【关键词】问题解决教学设计1引言探究性学习是相对于接受式学习而言的,动手操作、自主探索、协作交流是学生学习物理实验的主要方式,教学改革不仅重视学习内容的更新,更强调学习方式的变革,根据大学生的学习规律,探索适应未来社会的新的学习方式是广大教师必须研究的课题。在教育环境的信息化和教学改革的全面启动环境中,我们认为探究性学习是通过设置问题情境,让学生独立、自主地发现问题,通过实验、操作、调查、信息搜集与处理、表达与交流等活动,经历探究过程获得知识与能力,掌握解决问题的方法,获得情感体验的综合学习方式。探究性学习的鲜明特征之一是问题的解决过程。问题解决属于学习的较高层次。奥苏伯尔和鲁宾逊的有意义学习理论把问题解决列为有意义学习的第五级,仅次于创造性；著名数学家波利亚把“问题解决”作为培养学生数学才能,教会其思考的一种手段和途径。学生问题解决的水平也是衡量教学效果的标准之一。由于问题解决在知识掌握、运用和发展智能中的独特地位和作用,已成为现代教学研究的热点问题。因此,以现代教育思想为理念,根据大学物理实验的教学内容、认知规律和情感特征,在基于问题解决的探究性学习模式上,研究以问题解决为核心的探究性学习的教学方式和策略,具有积极和深远的现实意义。2问题解决概述(1)问题问题是一种情境。通常可以间接地用已有知识解决。问题的难度取决于情境的复杂程度,问题虽然是多种多样,但所有问题都包含三个基本成分:给定。这是有关问题的描述,给定问题的初始状态；目标。有关构成问题结论的描述,即问题要求的答案或问题解决就是要把问题的给定状态转化为目标状态。障碍。正确的解决方法不是显而易见的,必须通过一定的思维活动才能找到答案,达到目标状态。如大学开展的设计性可以分为根据给定的实验器材完成实验设计或指定实验题目实验器材任选完成实验设计等几种设计性实验类型。学生要通过查找资料、研究解决实验设计。(2)问题的分类按照问题的结构特点,问题可以分为结构良好的问题和结构不良的问题。结构良好的问题指提供了解决问题的充足信息,问题的解法相对确定,有正确的答案。结构不良的问题指学习者并不能获得解决这些问题的所有信息,甚至问题本身也可能是不清楚的,解决问题的方法也可能是多样的,没有唯一的“正确方法”。因此,这类问题的特征是问题解决的思路多样性和结论的不唯一性。问题还可以按其他标准分类。从问题的内容来分,可将问题分为具体问题和抽象问题两类。从问题的性质来分,可将问题分为归纳结构问题、转化问题和排列问题三类。(3)问题解决关于问题解决有两种观点。传统观点认为,解决问题是指个人利用已有知识来处理新的情境,即把新情境概括到已经处理过的某类旧情境中,用处理旧情境的方法来处理新情境,问题就能解决。现代认知心理学认为,问题解决是人们在没有明显的解决方法的情况下,将给定情境转化为目标情境的认知加工过程。问题解决(problemsolving)在加涅和奥苏泊尔的学习分类中指学习的最高形式即学生改组已有的知识、概念和规律,获得新规则或新的思维产品的思维过程。解决问题策略在其中起着重要的作用。问题解决作为一种学习的高级形式,其结果是习得新的规则。加涅把通过问题解决习得的新规则称为高级规则。例如,在“水面浮硬币实验”中,由于表面张力作用,不同的硬币有些能浮在水面上,有些硬币则沉入水中,水中蜡烛或玻璃棒靠近浮水硬币时会相斥,该实验要求学生通过实验现象的观察、分析与设计,得出有意义的结论,其教学设计流程,见图1:通过解决这个问题,学生对液体表面张力有了更深层次的理解。高级规则的学习不仅可以通过问题解决,即通过发现形式习得,也可以通过接受的形式习得。新习得的高级规则又可以应用于新的问题情景解决其他新的问题。通常,问题解决的结果总是带有创造性的。“问题解决教学”法是以“问题系列”为特征的“五步启发式”教学法。其课堂结构为:创设情境,定向激励；设问启发,领会新知；回顾整理,明确结论；练习反馈,校正补偿；总结概括,深化提高。问题系列是教师预先设计好的,引导学生完成学习目标的阶梯式路标,通过问题系列把学生引向“探索学习”之路。通过提出问题(教师设计教学情景,使抽象的知识点都有丰富的载体)猜想建构明确目标讨论五个环节,既能解决问题,又培养了学生的学习兴趣,激发他们的求知欲。若在采用“问题解决教学”法的同时,巧妙地设置问题,启发学生,会取得更好的效果。通过一系列的问题,使学生学会将理论用于实践,从而产生学习上的成就感。也就是说,“问题解决教学”法,可以激发学生的学习兴趣。3解决问题的心理过程根据现代认知心理学对问题解决的研究,可以把解决问题的过程分为七个子过程,见图2:4问题解决教学模式的实施问题解决教学模式是指依据教学内容和要求,由教师创设问题情境,以问题的发现、探究和解决来激发学生求知欲和主体意识,培养学生的实践和创新能力的一种教学模式。其中,教师创设问题情境是教学设计的中心环节。在问题情景的引导下,学生通过收集素材、资料,深思酝酿,提出假设,引发争论,进行批判性思考和实验探究,得出结论,通过应用又产生新的问题,使学生思维不断发展、升华。其问题解决教学设计流程见图3:创设问题情境,就是在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”,把学生引入一种与问题有关的情境之中。通过问题情境的创设,使学生明确探究目标,给思维以方向；同时产生强烈的探究欲望,给思维以动力。设计问题情境,力求体现障碍性、趣味性、开放性、差异性和实践性。对于问题情境中所隐含的“问题”,应该根据具体情况由师生共同提出,尽量学生在学习实践活动中自己去发现、去提出,学生自己发现问题更贴近其思维实际,更能引发其探究。发现问题往往比解决问题更重要。让学生在探究中,学解老问题,解决新问题、解决难题、发现问题,构成探究性四个不同层次的问题循环,促进学生能力的全面提高。以多元智能的理念,设计探究性学习的教学,让具有不同认知风格和智能倾向的学生在探究活动中发挥自己的特长,优势互补,让基于问题的探究性学习过程成为他们协作交流的平台,促进学生相对优势智能的发展。近年来,高等学校大力开展的物理实验探究性学习