“问题解决”教学法在中学物理教学中的应用-新人教[原创].doc

“问题解决”教学法在中学物理教学中的应用周韬内容提要：现代的教育思想应该是以培养学生的创新意识和能力以及个性发展为重点，学校的教育目的主要是把课本上的知识转化成学生主体的能力，让学生通过学习，能适应社会生存，并能为社会创造价值。在学生的主体发展中，要把培养学生的创新意识和挖掘学生的创新潜能为重点，以课堂教学为主渠道培养学生的创造性思维。要实现充分利用课堂时间培养学生的创造性思维，则必须改变传统的教学思路。在教学中应该创设一种让学生发现问题、自己找出策略解决问题并检验其正确与否的教与学的方法。这就是问题解决的教学方法。关键词：创造性思维，创新意识和潜能，问题解决教学方法反映的是教育者的教育观、教学观和学生观。长期以来，大多数的教师在教学中，已经注意到了要培养学生的创造性思维，培养学生的分析问题、解决问题的能力。但由于受追求高考升学率的影响，在教学中应试的烙印还非常明显，老师讲学生听，为了提高考试成绩，机械的作着大量练习题，而且，在解决问题的过程中，强调答案的唯一性，学生在被动的接受。这种教育模式不仅不会培养学生的创造性思维和创新意识，相反的还会压抑和扼杀学生的与生俱来的创新意识和习惯。这种教学模式必须改革，必须在素质教育的主渠道-课堂教学中，实施能够培养学生创造性思维和创新意识的教学方法。创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不尽的动力和源泉，维系着一个国家综合国力的高低。教育是一个系统工程，在当今世界综合国力的竞争中处于基础性的地位，是政治、经济、文化建设的基础。教育界已经清醒的意识到当前国际间，与其说是国力和人才的竞争，不如说是人的创造力的竞争。因此，应该摈弃传统的人才观，开展适宜创造性人才成长的创新教育。长期以来，创造力作为有别与其他能力的一种独特的智能素质，尽管也被列入学校教育的能力目标之中，但往往以一般性的思想品格和思维能力出现，既未强调创造力所展示的人的综合素质特征，更未涉及其在各种能力培养中的核心地位。具体到学科教学，这种忽视学生创造力的倾向尤为突出。无论在教材内容设计、习题编排、还是在教学手段和学生能力考评上，我们从未对培养和开发创造力应遵循的规律予以足够的重视。特别是在高考升学率的压力的情况下，学生与生俱来的创造潜力不仅没有得到发展，反而因此而过早的萎缩，成为只知死记知识或徒具各种能力，却无创新活力，难以生存于高技术社会的落伍者。在上世纪80年代，美国教育界的数学教师协会提出了以问题解决为学校教育中心的口号，掀起了一场至今仍方兴未艾的教育改革运动，提出了问题解决的教学方法。这种方法要求，教学必须围绕解决问题来组织，应该创设一种问题情境，并把学生引进解决问题的氛围中。问题解决模式虽然发轫于数学教育，但它所倡导的以学生为主体，让学生在开放性问题情境中，运用已有知识学习新的知识，发展认知技能，提高解决实际问题能力的思想原则，对各科教学都具有指导性的意义。素质教育是以培养学生的动手能力和创新意识为核心的，而创新教育又以培养学生的创造性思维为目的。那么，怎样培养学生的创造性思维呢？教育家吉尔福特认为：创造性思维存在于问题解决过程之中。因此，培养学生创造性思维的教学应该是一种问题解决式的教学，它应该是以问题解决的方式组织的教学过程。而物理学本身是一门实验科学，是一门严密的理论科学，同时物理学又是一门带有方法论性质的学科。所以物理学就其科学体系来说是最适应于培养学生创造性思维的学科。因此，物理学比数学更适合用问题解决的教学法。现在的学校的教学也强调对学生的创造性思维的培养，特别是强调对学生的分析问题和解决问题的能力的培养，但是由于教育者对这些能力的认识不清，从而对这些能力培养的过程发生了偏差。因此，要真正的培养学生的创造性思维和解决对素质教育的理解，就必须使教育者在教育思想上发生转变。现在学校的大部分的教学方式都是以传授知识为中心，而素质教育则要求以培养学生的创新意识和动手能力为中心。其实这并不是对立的，学校的功能是传授知识，脱离了科学知识的背景，科学素质教育就是一句空话。因此要在传授知识的同时，注意培养学生的科学的素质和能力。但是，绝不能把素质和能力异化成知识，灌输给学生。因为，创造性的思维和能力是不可能讲出来的，而只能在解决问题的过程中逐步的形成。那么，创造性的思维和能力，或者说分析问题和解决问题的能力到底是什么呢？在教学中到底应该怎样去使它逐步的形成呢？我认为创造性的思维和能力应该包括两个方面：一个是创造性的提出问题；一个是创造性的解决问题。而本人认为在创造性的思维和能力中，或者说在创新的意识中，创造性的提出问题更为重要。实际上，创新常常表现在提出一个新的问题或设想。一旦有了这一个问题或设想，要再解决它就比较的简单了。也就是所谓的只有想不到，没有做不到。而我们现在的教育者们往往忽视了这一点。问题解决教学法恰恰就完全包含了这两点。问题解决模式应用于教学还是在20世纪四五十年代的美国数学教学，其中著名的代表应该是数学家波利亚。其中怎样解题比较系统的阐述了问题解决模式在数学教学中的应用，并给出了比较系统的解题图表。之后，又经过伍兹等人的共同努力形成了更加系统的问题解决的数学教学方法。但一直到20世纪80年代这种模式才在美国广泛的被应用，成为美国数学教育中的中心环节。而国内，直到90年代才在数学教学中摸索这种方法，也形成了一些理论性的东西，基本上应用在大学的教学中。在中学，由于学制、教材的局限，加之高考的压力，并没有形成体系，在实践中也没有展开。而在物理教学中，特别是中学物理的教学中，还几乎没有提到这方面的理论。虽然，有的老师在教学中，经常不自觉的用到这种方法，也提到过一些问题情景，但都不是系统的、能动的去应用。可是问题解决的教学方法却又是中学教学中，最有效的培养学生创造性思维的方法之一。研究本教学法的意义在于：摸索在中学物理课堂教学中，怎样去培养学生的创造性思维；并希望改变对课堂教学中，以及现在的研究性学习的进行中的一些认识。以更好的培养学生适应新时代的科学品质。在实践中培养学生的提出问题、分析问题、形成策略、解决问题的能力，以适应素质教育的要求，培养学生的创造性思维，发掘学生的创新意识，使我们的教育能真正的培养有创造力的人才。同时，也能够适应目前的高考制度的改革，发挥学生的潜能，同样在考试中也能取得更好的成绩。本人在三种课型中进行了实验，包括对于课本知识传授的新授课；实验课；以及现行大纲中要求的课题研究课，也叫探究性学习或研究性学习。在授课中，应用问题解决教学法，来培养学生的思维方式。在此，我仅就课堂教学来解释一下该教学法的情况：课堂教学与问题解决新授课和实验课在传统的教学或是现在学校的大部分教学中，教师追求的就是把问题讲清楚。在这里，衡量一个教师标准就是，他在课堂上是否把问题全部解决了。赵凯华先生在从物理学的地位和作用看对中学物理教师的要求（物理教学2000/6）一文中有这样一段论述：在我国，有一种普遍的提法：作为一名好教师，应当课堂上解决问题，把所教的内容都讲深讲透，不给学生课后留下疑难，让学生课后提不出问题。所以我国的教师都习惯于把知识组织得井井有条，对课程内容的每个细节作详尽的解说，对学生可能发生的误解一一予以告诫。怕不能讲透而引起麻烦的，在课堂上宁可只字不提。这就是我国细嚼慢咽的讲授风格，封闭式的教学方法。赵先生的这段论述，切中当前我国中学教育的弊端，老师在课堂上追求讲清楚，要求问题答案的唯一化；学生想听清楚，就紧跟着老师的思路，没有、也不敢有自己的任何想法。这样，学生提出问题、发现新问题的能力就慢慢退化，其创新的意识自然就萎缩了。问题解决模式，笼统来说就是包含两大部分：第一是创造性的提出问题；第二是创造性的解决问题。这恰恰是培养学生创造性思维的不可或缺的两大部分。而能提出问题更重要一些。人的创造性思维首先应该体现在提出问题和找到疑问上，其实，一切的科学的发现都是源于创造性的提出问题和疑问。著名理论物理学家和物理教育家韦斯科夫说：科学不是死记硬背的知识、公式、名词。科学是好奇，是不断的发现事物和不断的询问为什么，为什么它是这样的？科学的目的是发问，问如何和问为什么。它主要是询问的过程，而不是知识的获得（很可惜多数人认为是后者，而且是这样教的）。所以我们认为，真正好的老师不是讲得学生没问题可问，而是启发学生能提出更深刻的问题。赵凯华先生这样说过：长期以来在我国有种提法，即培养学生分析问题、解决问题的能力。我认为这种说法没有说到点子上。启发学生提出问题的能力才是科学素质教育的关键。其实，在科学发展的历史上，许多科学的巨匠都是把发现问题放在第一位上。爱因斯坦曾说：我没有什么特别的才能，不过喜欢寻根刨底地追究问题罢了。玻尔也曾说，我并不是知道科学中大部分问题答案的人，不过也许我比别人多知道一点问题。这决不仅仅是伟人们谦虚的美德，而是为我们揭示了科学发现的真谛。那么，作为担负着培养新时代接班人的教师；作为政治、经济、文化建设的基础工程的教育；如何把我们的学生培养成具有真正科学素质的创新型人才，为祖国在国际间竞争取得先机而打好基础呢？那不言而喻，首先要培养学生的发现问题、提出问题的素质和能力。培养和发掘了学生的提出问题和疑问的能力，我们再来引导学生创造性的解决问题。在这个步骤中，最重要的是培养学生的创造性思维。吉尔伏特认为：创造性思维存在于问题解决的过程之中。因此，问题解决的教学法有利于创造性思维的培养。那么，在教学中如何实施问题解决教学法呢？问题解决教学法又是怎么一回事呢？根据前人的经验和理论，我们提出了这样的步骤：第一步，提出问题。这是问题解决的关键和精髓。这里的问题，最好由学生自己提出，老师只负责提供一些情境。有时也可以由老师帮助提出。但老师在提出问题时，要特别注意问题情境的设立。教学生一些提出问题的思路和方法。也就是说，通过老师提出的问题，使学生能再提出问题。第二步，确认问题。这是解决问题的前提。如果把它与现在的教学相比较的话，应该与搞清楚知识和审明题意差不多。这也是与现在要求学生的获取信息和处理信息的能力相对应。使学生能够把在问题情境中获得的问题进行确认。能够把问题情境给我们的信息进行分析确认。实际上，现在的高考中，有很多试题都是从这里开始的。第三步，确定策略与实施策略。这是问题解决中的实施阶段，是问题解决教学法中的课堂具体实施步骤。把确认的问题信息与从平时记忆检索得来的贮存知识有机的联系起来，利用发散性加工和收敛性加工，（也叫发散性思维和收敛性思维）产生一些解决问题的设想和方案，类似于心理学中的认知建构过程。就是在问题确认的基础上，通过创造性的思维过程，找到解决问题的基本思路和策略，并实施这种思路和策略，达到解决问题的目的。这一阶段的前半部分，是培养学生的创造性思维（我们通常叫它做分析问题、解决问题的能力）的重要途径，特别是其中的发散性思维(加工)。吉尔福特认为，发散性思维是创造性思维最明显的素质。因此，我们在这一阶段，特别是确定策略的部分，培养学生分析问题、解决问题的能力，即培养学生的创造性思维。第四步，反馈、评价和结论。这是问题解决的形成结论的阶段。在这里，如果被检验是正确的问题解决的过程，则形成结论和范例（比如教学中的某一类问题的解题方法，或某一部分知识的学习方法），指导以后的学习和问题解决。笛卡儿说：所解决的每一个问题都将成为一个范例，以用于解决其他问题。并由此给出新的问题清境，产生新的问题，使问题解决连环的进行下去，这就是知识、问题的连贯性。如果通过检验，其问题解决的过程是不正确或不是完全正确，那么再重新进入问题解决的步骤，这里一般是从第二步即确认问题开始，重新进行问题解决的过程。当然，这种评价和结论最好由学生自己去解决，让学生自己学会检验和评价自己的工作，这也是创新素质的一部分。当然，在有些情况下，这些评价和检验，也可以由教师做出，但要学生明白其错误出现的原因，能动的去解决出现的问题，找出新的问题情境，形成新的问题解决的开端。我利用上述步骤，在新授课和实验课中进行了实验。我以高二的自感一节为例，分析我们实践的过程。这节课在传统的授课方法中是这样解决的：先通过演示实验让学生看到自感的各种现象，然后由老师讲解现象的解释和理论分析，使学生听明白，并通过习题的讲解，加深对知识的理解和掌握。但由于本节知识的单一性，而且它在整个知识系统中属于次重点，学生重视的不够，学生掌握的并不好，同时，也没有给学生一个分析问题的机会。我在带领学生学习这一节的内容时，则是采取了这样的方法：首先给学生创设了一个问题情境：根据已学过的产生电磁感应的条件，只要穿过闭合线圈的磁通量发生改变，就会产生感应电流。我让学生找所有使线圈的磁通量发生变化的情况，并根据已经学过的楞次定律分析解决各种可能出现的情况。通过分析讨论，学生们得出这样的结论，如果通电线圈自身的电流如果发生变化，穿过它的磁通量也会发生变化。并在老师的引导下，提出了这样的问题情境：电流的变化共有两种，一是变大，二是变小。并把变大和变小归纳成通电时和断电时的两种情况。由此，同学们提出了这样两个问题：一是通电时的自感情况是怎样的；二是断电时的自感情况又是如何。之后，我便引导学生找到解决这两个问题的策略和思路。同学们经过思考和讨论，得出了这样的思路：既然这也是通过线圈的磁通量发生改变，那么就应该遵守楞次定律和电磁感应定律。得到了这样的思路后，同学们进行了对这两个问题的解决：通电时-电流变大-磁通量变大，根据楞次定律，感应电流应该与原来电流的方向相反；因此表现出来应该是，通电时发生自感现象电路出现电流要比通电的时间晚一些。断电时-电流变小-磁通量变小，根据楞次定律，感应电流应该与原来电流的方向相同；因此表现出来应该是，断电时发生自感现象电路电流消失的时间比断电时间迟一些。得到这两个结论后，我给同学们作了那两个演示实验，基本证明了他们解决问题的方法和得到的结论，是正确的。但在实验中细心的同学们发现了一个新的现象，在同学们得到的结论和课本上解释中，断电时，表示电流流过的小灯泡的亮度的变化情况，都是逐渐变暗或过一会再慢慢熄灭。但实验中出现的现象却是在断电时，灯泡是猛然一亮（比原来亮）再灭。新的问题出现了，是不是前边的结论错了呢？同学们经过分析，认为，结论是没有错的。实验现象中的这猛然一亮应该是一种特殊的情况。也就是一个特别的问题。我又引导同学们对这种新的情境进行了分析，找到策略和思路，解决了这一问题。这样一来，使学生不仅掌握了知识，更重要的是使学生学会了怎样去获取知识，怎样去发现问题，怎样去解决问题。培养了学生的发现问题和解决问题的能力，培养了学生的创造性思维。在这一部分内容的学习中，我真正体会到了伽里略发现自由落体定律的思想，要比定律本身重要的多。同时，我在实验课教学中大胆的引入了这种方法，在指导高一的物理课外活动小组做验证牛顿第二定律的实验（这个实验是现行课本上没有的）时，我在讲课前没有告诉学生该如何做这个实验。而是复习了一些学过的知识和做过的利用打点计时器研究匀变速直线运动的实验。然后就让学生每四人一组，自行讨论、设计实验方案（培养学生的合作精神）。经过较长时间的讨论，大部分小组都基本上设计出了实验方案。但或多或少的存在着欠缺：有的没有想到平衡摩擦力；有的没有考虑到沙和小桶的质量与小车和砝码总质量的关系；有的想到了平衡摩擦力，但没有找到最佳平衡方案。但都想到了是用打点计时器来测量加速度，整个应该分作两步来进行：一是先验证加速度与力成正比；二是验证加速度与质量成反比。我又引导他们把各种方案进行分析，得出了实际实验的最佳方案，并顺利的完成了实验。在实验后同学们又对实验结果进行了分析，解决了在实验中的一些问题。通过这样的方法，培养学生自己去提出问题，并能自己找到解决问题的策略和思路，自行解决发现的问题。使学生在学习中，总要去探索问题，然后找到解决的方法，培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。运用问题解决教学法进行实验以来，我们发现，实验班与对照班的情况大不一样。在开始的时候，两部分学生的情况基本相同，经过了一年的训练，应用该教学法授课的班级的学生以及参加物理课外活动小组的同学，都有了一种感觉，就是知道对于一个问题应该怎样去分析，学习知识和做习题时的策略性、针对性都很强。特别是对于近几年来各地高考的一些能力考察的问题，他们有着很强的适应能力。这些学生的思维能力，发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力明显高于其他的同学。学生的学习心理素质和应试心理素质有了明显的提高；学生在学习方法和学习热情有了明显的提高；学生的学习策略水平和自我监控能力有了明显的提高；学生的搜集信息、处理信息、信息加工的能力明显提高；学生对于非常规问题的解决能力明显提高。通过对问题解决教学方法的实验，我们感觉到：问题和问题情境是问题解决的前提和关键。问题是问题解决的源头，没有问题，就不会有解决问题的思维活动。创设问题情境是问题解决教学法的首要步骤，是把学生引进问题解决状态的关键环节。创设问题情境的办法多种多样。共同的一点是让学生感受到问题的存在，也就是让他在头脑中能发现问题。创设问题情境并不神秘。一个谜语、一个事故的可能结尾、一道没有答案的算题、一个不明结果的实验，总之，一切可以引发学生探究活动的情境，都可以说是问题情境。运用巧妙的设计和组织，为学生提供了这样的情境，就是创设了问题情境。关键是让学生感受到问题的存在，并进入解决问题的思考状态。教师创设的问题情境，其答案可以是开放的，非唯一正确的；可以是封闭的，只有一个是正确的。教师可以根据教学任务的实际需要，加以灵活处理，不必千篇一律。其实，所谓的问题，大部分是课本上的标准问题，也叫常规问题，少量的是开放性的问题也叫非常规问题（包括所谓的广涉及）。课堂教学的问题解决一般是标准问题的解决，当然，在课堂教学中，或高考中也会有少量的开放性问题；研究性学习则重点放在开放性的非常规问题上。确定策略和实施策略以及评价和结论阶段是培养学生的分析问题、解决问题能力的必要过程。问题解决教学，首先要帮助学生学会分析问题要素。只有正确的分析问题要素，才能正确认识问题的症结所在，产生正确的解决问题方法。在分析问题要素后，要注意新旧知识的联系和沟通。新知识的学习是在旧知识的基础上进行的，同时要注意对概念的理解。在这个过程中，是学生创造性思维的形成过程，要注意培养学生的发散性思维，发散性思维是创造性思维的最明显的素质特征。物理问题，特别是对非常规问题的创新性探索，是一项复杂的心理活动，其成败受智力和非智力两大心理因素的影响。在形成策略时，要充分发挥学生的发散性思维，对可能的各种情况进行思考，得到各种可能的结果。再运用收敛性思维，把发散得到的各种情况进行筛选，从而得到一个或几个解决问题的思路和策略。并把这些策