探究式物理课堂教学模式的初步构建.doc

探究式物理课堂教学模式的初步构建探究式物理课堂教学模式的初步构建山东省费县第一中学 李健全 邮政编码： 273400【摘要】教学模式是依据教学思想和教学规律而建立的在教学过程中比较适用、比较稳固的活动结构框架和活动程序，包括教学过程中诸要素的组合方式，教学程序及其相应的策略。以已有的教育理论作指导，分析了探究式课堂教学模式的涵义，提出了“探究式物理课堂教学模式”的三个要点：主动探索，注重体验；精心研究，活跃思维；广泛迁移，加强感悟。总结制定了“探究式物理课堂教学模式”的四个环节：创设情境，巧妙设疑；探索问题，引疑导学；发散思维，促进迁移；拓展升华。给出了物理新授课实施探究式课堂教学模式的十一个步骤：设置情境，巧妙导入；接受课题，进入状态；投放学案，展示目标；依据学案，落实问题；主动自学，展示思路；加工信息，精讲释疑；接受释疑，完善认识；依据目标，设置练习；扎实训练，掌握运用；抓住联系，归纳知识；归纳要点，强化记忆。最后介绍了实施这一教学模式的过程、效果与结论，并给出了一个在高中物理教学中实施探究式物理课堂教学模式的典型案例。【关键词】探究；教学模式；体验；感悟；构建；物理一、引言随着信息时代的来临，整个社会对人才的要求越来越高，21世纪是知识经济凸现的世纪，而知识经济（Knowledge-based Economy）的本质特征是知识创新，没有知识、信息的创新，知识经济即为无源之水，无本之木。归根结底，知识经济是建立在知识和信息的生产、分配和使用基础之上的经济，即以知识为基础的经济。这种经济的内核是知识，外壳是对知识的把握与运用。1这种经济的落脚点在于劳动者人的能力的发展。可见，社会的发展所要求的人才，最显著的特征就是创新性。当今时代，国与国之间的实力竞争也主要体现在创新人才的竞争上，而创新人才培养的关键在于教育、教学是如何实施的。基础教育是人才大厦建设的基石，因此，为加快未来人才创新素质培养的步伐，加大创新人才培养的力度，我们就必须回过头来仔细审视当前的基础教育。现在的基础教育模式中，仍然存在着较为严重的应试教育倾向，比如片面追求升学率的做法导致学生学习的主动性和积极性的受损；片面关注少数“尖子生”的培养，忽视了多数学生的发展，导致了教育功能的歪曲，使多数学生的学习兴趣难以获得有效的维持和提高；片面重视学科知识教育，缺乏对学生能力发展的指导，导致学生实践能力的平庸化；片面强调全体学生的整齐划一，使学生的个性、特长难以更好的发挥，使学校教育铸造出了一批批千人一面的铸件人，而缺乏创造性。凡此种种，使得我们传统的学校教学模式呈现出的种种裂痕再也难以通过简单的修修补补而获得新生。总之，知识经济时代科技的竞争、人才的竞争归根结底是教育质量的竞争。基础教育的根本任务是加强素质教育，大面积提高教学质量和教学效益，使学生在德、智、体、美等各方面都获得发展，以适应未来社会发展的需要。学校仍是教育的主战场，课堂仍是学校教育的主阵地，笔者认为，要使课堂教学能够重新焕发出生命活力，2就必须大胆地扬弃传统的教育观念，深刻反思传统的教学模式，构建出能应对知识经济的挑战，能担负起培养创新人才这一重任的新型教学模式。物理课堂教学活动是一个多因素相互作用的复杂过程。对某种特定的教学任务（如物理概念教学，物理规律教学，物理实验教学等）而言，教学活动的多因素（如具体的物理教学内容和要求，学生的认知水平和学习习惯，教学的条件等）之间的相互关系是较明确的。我们可以在教学理论的指导下，结合物理教学的实践经验，通过对物理课堂教学过程的分析，抓住其主要矛盾，归纳基本特征（结构），从而对物理教学过程的组织方式和教学策略作出简要的概括，形成“物理课堂教学模式”。二、构建探究式物理课堂教学模式的意义从各种物理教材编写的指导思想及内容偏向来看，每种教材都倾向于主要渗透某一种模式，如实验模式，或学术模式等，比较单一化。为弥补这一不足，我们在物理课堂教学中就要引导学生学会学习、探索和研究，促进课堂教学效率的提高，激发不同的兴趣点，让学生拥有较强的学习动力；让学生学会找准迁移点，把握住知识发展的关键环节，掌握各知识点间的内在联系；让学生把握住成功点，使学生保持自信，不断进取。教师要尽力给每个学生创造发展的机会，保证学生所走的每一步都有所追求和思考，在体验、感悟中学习、成长、发展，并有意识地，有针对性地为学生创设能充分展示、发挥其学习潜能的教学情境。每个人都存在着巨大的学习潜能，越来越多的研究表明，结合学科教学进行学习潜能开发，能有效地提高学生的综合素质和科学素养。毋庸讳言，我国今天的教育并未把人的潜能的实现、智力资源的发掘置于突出位置，知识的灌输仍“当仁不让”地占据着教育过程的核心，统辖着学校教育中教师与学生的活动。虽然素质教育的开展已有数年，也的确取得了一定成效，但应试教育的倾向仍很严重。3 物理课堂教学要面向知识经济时代，树立以学生发展为本的教育观念，让学生积极主动地参与、投入物理课堂教学的全过程，在加强基础知识理解的同时，强化创新精神和创造能力的培养，使学生获得基本的、内在的、个性的和可持续的发展。此外，研究性学习是当前我国课程改革的一大亮点，在教育部制定的全日制普通高中课程计划中，研究性学习课程在整个高中阶段达到288课时。在研究性学习中，学生在教师的指导下，从自然、社会和生活中选择并确定主题进行研究，通过亲身实践主动获取知识，并应用知识解决问题。当前，这一新的学习形式不仅在发达地区展开了，而且也在内部欠发达地区进行着。但如何转变教育观念，将研究性学习理念有效地贯穿于课堂教学活动中将是十分必要和有益的。本文也正是为此目的在这一方面作了一点初步尝试。三、探究式物理课堂教学模式的涵义探究式物理课堂教学是以探索、研究、深刻反思为基本特征的一种教学活动模式。所谓探究，就其本意来讲是探讨和研究。探讨就是针对物理学科及其相关内容，探究学问，追寻奥秘，探本求源；研究就是研讨问题，类似于科学家那样，制定目标，试探采取各种有效措施与方略，提出问题，分析问题和解决问题。学生学习的过程并不是一劳永逸的，而是一个拥有多层次的、逐渐加深的动态过程，是一个在提出问题和解决问题过程中自身经验渐渐丰富的体验过程，是一个对所接触的问题由浅入深的跳跃式感悟过程。探究式物理课堂教学模式就是要求学生在教师的指导下积极、主动地参与、投入教学过程，有效地掌握知识，然后在下课前将该课堂前半部分的探究过程加以深刻回味、反思，以获得更深层次的认识。探究式物理课堂教学过程就是在教师孜孜不倦的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作探讨为基础，从学生的学习生活和社会生活选择研究课题，为学生提供充分的展示自身能力，可以自由表达、质疑、探究、讨论、分析、总结问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑的尝试活动，将自己所学知识与生活实际问题相结合，与其他学科有关知识相联系的一种教学过程。探究式课堂教学不仅重视开发学生的智力因素，更加重视开发学生的非智力因素，发展学生的创造性思维，培养自学能力，力图通过探究、反思的动态化过程，引导学生学会学习和掌握科学方法，为学生的终身学习和自身的可持续发展方面奠定基础。教师作为探究式课堂教学的导师，其任务就是调动学生学习的积极性，以创设的物理情境为载体，引导学生深入物理问题的实质，激发其探究、反思的欲望和动力。促使他们自己去获取知识，发展能力。做到学生自己能发现疑问、提出疑问、收集信息、解决问题。为此，教师要尤其重视为学生的发展设置恰当的物理情境，建立起探究的氛围，促进探究的开展，留足反思的余地。学生作为学习的主人，根据教师提供的条件与自身现阶段学习物理的实际情况，要明确每堂课的探究目标，思索探究的问题，敞开探究的思路，与教师和其他同学交流、探讨其中的问题，从而重构自己的认知结构。探究式课堂教学模式立足于班级授课制，力求促进学生的个性、特长的发展。据笔者所知，在即将普及高中教育的今天，大班制教学方式依旧是现在流行的教学组织模式，拥有50人以上规模的班级还相当普遍，因而这就大大制约了“以人为本”的教育理念的实施进程。显然，在推进以人为本教育的今天，大班制教学的弊大于利的现象日益突出。如今，课堂教学改革的根本任务就是，在现有条件下，转变传统的班级授课制组织形式，杜绝教师在课堂上唱独角戏的方式，积极调动学生参与、投入教学过程的能动性，发挥学生自主探究的能动性，发挥人力资源集中的优势，大力倡导合作学习、互帮互助的良好班风，使大班制课堂教学重新焕发出生命活力。实现教学形式的转变，一要最大限度地减少教师的讲授；二要最大限度地满足学生自主发展的需要；三要尽可能做到让学生在“活动”中学习、发展，在“合作”中增知，在“探究”中创新，在“反思”中升华。要充分体现学生学习的自主性，做到：规律让学生自主发展，方法让学生自主寻找，思路让学生自主探索。探究式课堂教学模式就是让学生在自主学习中探究，在质疑问难中探究，在观察比较中探究，在认知矛盾冲突中探究，在反思体验中探究。四、探究式物理课堂教学结构的三个要点1. 主动探索，注重体验探索是满足学生本人的求知欲望，试图解决疑难问题的过程，它是人们试图发现、寻求、追究客观世界的本来面目的行为。没有探索，就无所谓对客观世界本质特征的认识，也就无所谓进行改造世界的创造性劳动。探索所对应的心理要素是观察。观察是一种有目的、有计划、有思维参与的高级形态的知觉。当人们观察事物时，不仅仅只用各种感官去感知，更为重要的是用大脑去思考、体验和感受。一切观察都包含两个因素：知觉因素和思维因素。因而，观察的过程既是知觉过程，又是思维过程。应该说，观察中的思维，只是一些初步的思维活动，其目的在于通过初步的分析、综合、比较、分类等，寻求观察对象具有共性的、典型的，却又不太明显的特征。这种初步的思维活动，还不同于实际意义上的思维加工，因为这时还没有抽象出事物的本质特征。同时，人们已掌握的理论知识对观察具有指导作用。其实，人们通过观察来认识客观事物，必然要用自己已有的认知结构对观察到的信息加以同化或顺应。不同的观察主体具有不同的认知结构，因而对同一观察对象的观察结果就不同。原有的认知结构越完整、越丰富，通过观察获得的信息也就越多，对事物的认识也就越深刻。学生在教学过程中的学习是从观察开始的，或者说，观察是学生认识客观事物的开端和源泉。通过探索可以明确需要解决的问题，进而通过对问题解决的探索过程，学生可以对“方法论”有深入的体验，对如何去认识新的情境，探测新的途径有深入的体验。因此，在教学过程开始时，教师的主导作用就表现在：善于向学生展示精心准备的具有矛盾和冲突的观察对象，诱导学生以观察对象为中心去展开“探索观察”，从而步入认识过程。教育学中的体验既是一种活动，也是活动的结果，作为活动，即主体亲历某件事并获得相应的认识和情感；作为活动的结果，即指主体获得的认识和情感。42. 精心研究，活跃思维抽象出事物的本质、规律等，谓之研究。探索仅仅是入门的向导，而学生认知过程质的飞跃的完成，关键是靠研究。教学过程中，教师不是把现有的结论和对结论的正确论证直接传递给学生，而是诱导学生对观察结果，进行一番去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里的深加工改造过程。这一过程主要是通过此环节来完成的。研究所对应的心理要素是思维。思维是人的认识活动的高级阶段，是学生认知过程的核心，思维技能水平的提高有助于学习效率的提高。学生的学习如果不经过思维的加工分析整理、归纳分类、演绎类比、抽象概括，那么，所学虽多，也必然茫无所得。所以，在课堂教学中对学生进行思维技能的训练具有重要的意义。但在传统教学模式中，由于受应试教育的影响，教师很少为学生的思维训练提供足够的机会和方法，从而使学生的理解能力和领悟能力得不到充分的发展。正是鉴于此，“研究思维”就构成了探究式物理课堂教学模式的核心要素。我们必须把培养学生的思维能力作为教学的主攻方向。但对学生的思维训练过程应特别避免枯燥乏味，只求形式，不重实质。尤其要重视创造一个生动活泼的探究客观奥秘的教学情境，为学生营造一个富有思考性的课堂环境，使学生在这种气氛中学得主动，学得投入。另外，使学生的思维过程外显化，也就是让学生能及时意识到他是怎样思维的，认知心理学研究结果表明，每一种认知技能（操作，策略或行为）通常包括三个要素：思维程序，即一系列思考问题的步骤或规则，通过这些程序，思维可以有效地进行；思维条件，即思维需要恰当运用的问题条件；陈述性知识，即与思维相关联的各种陈述性知识，如人们对某事物进行判断或评价时使用的标准，或解决一个问题时使用的启发式策略。上述这些因素往往是我们平时不易意识到的，即是内隐的。如果让学生能逐渐意识并清晰准确地表达他们思维操作中的上述这些因素，那么他们将受益非浅。使内隐的思维过程外显化，大致有如下方式：一是让学生反复思考他们在完成一种思维操作时做了些什么，也就是本论文所论述的动态化反思的意思。一旦学生完成了一个思维任务，就让他们回想是怎样在心理上一步步完成的，为什么采用那些步骤，必要时一并做好笔记，并和其他同学讨论、交流，看看他们是如何思考的，然后总结、归纳、提炼，使其逐步上升到理论层面，完善自身的思维方法认知结构。3. 广泛迁移，加强感悟认识世界是为了改造世界，掌握知识和发展能力的根本目的在于运用。因此，学生能否将学到的新知识运用到新的情境中去解决相应的问题，这是至关重要的。解答习题仅仅是运用的一个重要方面，这是由基础教育的性质决定的，但应避免求解那些纯粹的以应试为目的的理想化的抽象问题。理论联系实际，这是我国优秀的教学传统。要联系日常生活和科学上最新成就的实际。学生若克服了背定义、记条文的倾向，能用所学知识解释一些自然现象、解决一些现实中的实际问题，就能使其认知结构深刻化、灵活化、系统化，有利于学生全面发展。“迁移”是“运用”所对应的心理要素。心理学上把已获得的知识、情感和态度对后续学习活动的影响或后续学习活动对先前学习活动的影响，称为迁移。学习有先后之分，先前学习对后继学习活动的影响，称为顺向迁移，反之则为逆向迁移。学习间的影响也有促进和干扰之分，一种学习对另一种学习起促进作用的称为正迁移，如是起干扰或抑制作用的，称为负迁移。学生在认识新事物、解释新现象、解决新问题时，总要受到已有知识、经验的心理影响，同时，新问题的解决，又加深了对已有知识、经验的理解。从皮亚杰的同化理论来看，迁移就是大脑中已有认知结构所储存信息的复活，在新输入信息的作用下，参与同化或顺应，从而获得新的认知结构的心理过程。迁移是教学的重要心理要素。美国教育心理学家布鲁纳认为：原理和态度的迁移，是教育过程的核心。这是因为：首先，迁移是以已有的知识，技能的领会与巩固为前提的，也只有通过迁移才能使已学的知识、技能得到进一步检验、充实和熟练。其次，迁移使学习活动由知识、技能的掌握过渡到形成能力的重要环节。因为能力的形成依赖于已掌握的知识、技能的概括化和系统化。而这种概括化和系统化是在实践活动的基础上，通过已掌握的知识、技能的广泛迁移而实现的。学生对已有的知识、技能的概括化、系统化水平越高，就越能揭示以前没有认识过的同类新知识、技能的本质特征，并将其纳入自己的认知结构，进而转化为自己的能力。此外，通过广泛迁移，就会对已学过的概念或规律等知识点和已掌握的技能有着更深入的体验，因此，在这一加深体验的过程中，教师要努力促使学生加强感悟，进行创造性的学习。感悟是对外部知识、信息的深层次的内化。不通过感悟，外界的东西对主体来说，始终是没有意义的，而逐步深入的感悟，则可以使被感悟物消化成为主体的思想、精神的一部分。感悟是人的智慧和品格发展的一种最重要的方式。5但由于它的长期性和潜隐性，在传统教学模式中常常被忽略，而真正在教学过程中被特别关注的通常是一些有形的活动，如各式各样的习题训练等等。过分的依靠训练，忽视感悟是传统的以教师为中心的教育的弊端之一，也是人的创造精神被压抑的重要原因。人在学习新的东西时，不是简单在大脑中增加了什么，而是在原来所掌握的知识和能力基础上，通过多角度的思考，形成新的认知整体和结构，用来代替原有的结构，这就是形成新的感悟。感悟不仅是学习的重要过程，而且是重要的结果。所有的学习最终应该归结为感悟如同著名物理学家爱因斯坦所说，是要留下把人引向深入的东西，而将那些把人诱离要点的一切传统抛掉。在广泛迁移的学习过程中，加深感悟，势必能提高学习的效率，达到能举一反三的教学效果。如果从素质教育的角度讲，只有采用这种渗透式的教学方式，其效果才能深入到素质的层次，也才能培养和发展人的素质。正如诺贝尔物理学奖获得者杨振宁所说，“渗透式学习的好处，一是可以吸收更多的知识；二是对整个的动态有所掌握，不是在小缝里，一点一点地学习。”6 五、探究式物理课堂教学模式的主要环节创设情境巧妙设疑探索问题引疑导学发散思维促进迁移拓展升华反思总结图 1 探究式物理课堂教学模式的主要环节1. 创设情境，巧妙设疑这一环节属于指导预习阶段。教师的首要任务在于营造一种生动活泼的教学氛围，积极引导学生进入探究角色。教师要精心创设一定的情境，根据教学大纲所规定的教学目标，明确不同层次的学生在此阶段所要达到的目标。然后通过巧妙的设疑激起学生的思维热情，使学生形成探求其中奥秘的心理愿望，再加上以往的经验（即前概念），从而对问题有一个感性认识。此时，这一感性认识或许模糊不清，甚至有自相矛盾的地方，教师不要急于解答，以给学生一个独立思考的机会，这是因为学起于思，思源于疑。例如教师在指导学生学习“浮力的产生”一节时，可利用演示实验创设情境，将一规则的长方体蜡块分割成两块，其中一块浸在已盛有水的杯中时即松开手，则它漂浮在水面上；另一块紧贴在另一杯底后（杯底已事先涂上了一层均匀的蜡），再徐徐向杯中倒满水，却发现此木块仍处于原位置；再取一长方体铁块放于第三个已盛水的杯中，铁块也静止在杯底。根据这一情境可提出许多有意义的令学生易产生好奇心的问题，从而激发学生的情意，调动学生学习的动机，促使学生勤于思考。2. 探索问题，引疑导学在这一环节中教师要进一步启发引导，让学生自己去搜集信息，去独立做实验，让学生在探究的过程中善于质疑，质疑不是直接对某一现象或结论简单的提出“是什么”或“为什么”的问题，而是在运用知识和逻辑对问题进行充分研究后，针对分析出的某种不和谐或矛盾的内容提出问题，然后独立思考甚至通过学生与学生之间或师生间讨论来探究问题的根源。在这一环节中教师应充分调用“心理换位”能力，要从学生的角度来考虑学生的思维进展情况，只有这样才能使师生在思维进程上达到共鸣，培养起学生的质疑习惯，真正实现探究的功能。例如，物理学的许多成功研究都始于质疑的提出，其中对自由落体的研究源于伽利略利用亚里士多德的重物落得快的观点分析出一轻一重的两球连成一体后下落时，在落速上存在差异的逻辑矛盾。物理学大师爱因斯坦曾说过，提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个科学上的实验技能而已，而提出一个新的问题、新的可能性以及从新的角度看旧的问题，都需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。在这一环节中，教师要积极引发学生的疑问，并使学生养成善疑好问的习惯，不读死书，不死读书。3. 发散思维，促进迁移通过第二个环节的深入探索，学生已基本掌握了问题的实质，澄清了模糊认识，然后进入“发散思维，促进迁移”环节，在此环节里，教师要针对上一环节中学生普遍存在的问题以及重要的知识点和难点设计出具有启发性的疑难问题，对于问题的解决要提醒学生不只局限于从当堂课的内容中寻求思路，还需要指导、鼓励并要求学生主动地从其他角度运用已学过的知识和技能进行再思考，充分扩展学生思维的广度，活跃学生的思维，使新知识纳入学生的原有认知结构，有效地促进正迁移的发生。例如，电场是物理学中很重要的概念，而电场却看不见，摸不着，比较抽象。场有多种，如重力场、电场、磁场等，而场有基本共性。在学习电场时学生已对重力场比较熟悉，因此，教师要积极引导学生迁移重力场的特性来探究电场的特性。在迁移中，既要寻求二者间的相似点，也要比较二者间的相异点，这样不仅能深化新知识，还能巩固旧知识，从而形成认知结构的系统化、条理化。这一环节在整个教学过程中相当重要，它对培养学生的科学思维能力大有裨益。此环节在科学研究中的体现也比比皆是。例如，1923年德布罗意受到爱因斯坦光量子说的启发，提出了大胆设想：既然光量子论把过去认为本质上是波的光加以粒子化，那么过去认为本质上是粒子的东西，是否也具有波动性呢？1924年他进一步提出一个假设：波粒二象性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子、中子、质子都有波粒二象性。后来人们通过实验证实了德布罗意假设的正确性。4. 拓展升华，反思总结这一环节主要是通过训练来完成，同时教师要积极参与，进一步解答学生提出的疑问，做到查缺补漏，从而使学生由最初的感性认识上升到理性认识，培养学生归纳、总结问题的能力，真正让学生做到成竹在胸。学生五官并用，全身心参与整个教学过程的自我活动，方为训练。训练是发展之源，发展是训练之果；再者，通过训练可使师生获得反思信息，进而使学生所学知识得以强化，并成为以后教学过程改进的依据，促进教学过程的最优化。训练的基本形式有：动手做；动眼看；动情读；动口议；动耳听；动笔写，其中均贯穿动脑思，充分体现着思维训练的精神。这种训练决不是应试教育模式下的“题海式”训练，而是全方位，促进学生全面发展的素质训练。六、物理新授课实施探究式课堂教学模式的步骤1.设置情景，巧妙导入课题导入是一节课的开头戏，导语要精炼，意图要明确，要有新意，有气势。教师可以通过举事例，小故事，演示实验等手段导入课题。在这里要注意：注重课题导入的主要目的是让学生明确新课的主要意图，激起求知欲，不要长时间没进入主题，让学生在等待中丧失兴趣。要由已学知识的局限性体现新课题研究的必要性，激起学生迫切学习的积极性。2.接受课题，进入状态学生通过老师设置的情景，领会教师的意图，愉快的接受课题，以跃跃欲试的心态投入新课学习。3.投放学案，展示目标教学目标就是教学过程中的度，度掌握得越好，科学性就越强。教学过程中的度要受到课程标准和教育对象的制约，教师要根据教材特点、课程标准、学生实际进行目标设定。认定目标，树立信心，学生接到学案后，用一定的时间思考，认定学什么，学到什么程度，并能适当记忆，树立圆满完成任务的信心。4.依据学案，落实问题绝大多数问题，学生通过看书自学或初步讨论能够解决。不能解决的问题，最好是通过教师点拨学生互动解决。5.主动自学，展示思路学生主动展示自己的思路，便于老师发现问题。6.加工信息，精讲释疑精讲是讲疑点、讲方法，讲知识的产生背景，形成过程和发展过程。精讲必须改革创新教学方法。7.接受释疑，完善认识在老师释疑过程中，学生要主动获取信息，积极思考或讨论，以达成学习目标。8.依据目标，设置练习设置练习，以检验目标的达成度，巩固所学知识，暴露知识缺陷，思维盲点。9.当堂训练，学会运用10.抓住联系，归纳知识一要高度概括，结而不散，为下节课埋伏笔。二要形成知识结构。三要有迎合教学目标的意识，回应新课导入时的悬念。11.归纳要点，强化记忆归纳要点是：解决了哪些问题，学到了哪些知识，掌握了哪些方法，还有哪些问题。书面上要形成知识结构，思维上要纳入自己已有的知识库。1、3、6、8、10是从老师角度进行教学设计，2、4、5、7、9、11是从学生角度进行教学设计。七、教学实践效果与研究结