基于探究研讨模式的物理教学设计.doc

基于探究研讨模式的物理教学设计北仑泰河中学 徐利军 315800教学设计是基于某些教学模式而进行的。所谓教学模式是指在学习环境设计理论与实践框架指导下，为达成一定的教学目标而构建的教学活动结构和教学方式。它是将学习环境设计理论转化为具体教学活动结构和操作程序的中介，是将学习环境设计理论与实践框架同具体教学情境相结合的结果。1 钟志贤.信息化教学模式.北京:北京师范大学出版社.2006.4也就是说，教学模式是把教育教学理念贯彻于教学实际的中间纽带，因此它必须兼顾理论和实践两方面的内容。一探究研讨模式概述2 徐学福 .探究教学研究.广西:广西师范大学出版社2005.109美国学者兰本达、布莱克伍德和布兰德韦恩认为，学生在校内外的许多学习都是无意义的，因为他们在学习时只是机械记忆语言符号，而不是从亲身体验或经历中获得语言符号所代表的意义。这种学习虽然可以能应付考试，有时也不可缺少，但却不符合学生的天性，因而不值得提倡。他们主张让学生从事有意义的学习，而要使学习对学生本身有意义，就应当让学生全身心投入或卷入事情的发展过程。因为这种参与过程的经历会使他们产生体力和情感上的伴生物，而其中讲述和分析所经历的这一事情则提供了智力上的伴生物，这个智力伴生物实际上就是经历的意义所在。那么怎样才能引起学生的经历或参与呢？他们认为学生生来具有好奇、好动的天性，但抽象的语言符号不符合他们的发展水平，不能引起学生参与的兴趣，那些实物材料尤其是那些陌生的材料则会使学生产生摸一摸、压一压、敲一敲的愿望，想看看到底用它们能做什么。也就是说，材料很容易引起学生的期望，而当这些期望得不到满足，所出现的意想不到的现象会促使他们进一步提出问题，从而产生更深入的体力、情感上的介入。当他们在参与中有所发现即产生新的感受和认识时，便会感到激动，这种激动促使他们产生一种与别人进行交流的愿望（尤其是对方也在进行同样的活动时），一种同自己伙伴分享发现的愿望。这样，材料便引起了经历，使学生在经历中获得了意义，形成有意义的学习。兰本达等人认为，可以通过选择材料来揭示自然现象，使学生在探索的基础上获得有关宇宙的知识。由此他们提出“探究（investigation）研讨(colloquium)”教学模式。 二探究研讨模式的特点1重过程也重内容探究研讨模式实际上是让学生先亲自动手拨弄、操作实物材料以获得对现象的感性认识，然后在此基础上组织学生讨论在实际探索中所得出的发现和结论，使学生从感性认识上升到理性认识的过程。探究的目的除了让学生了解探究过程和探究方法外，最终目的是要得出某一科学的结论。只倚重过程会影响学生有意义的知识建构，这就背离了本模式的初衷；而只倚重内容就会失去探究的根本意义。所以过程与内容并重是探究研讨模式的一个特点。2研讨必不可少兰本达等转述皮亚杰的话说：“经历对智力的发展是必要的但是恐怕我们会产生一个错觉，认为让一个受试者经受一个经历（一个示范）就足以使他们离析出有关的结构来。可是光这点不够。受试者必须是积极的我所说的“积极”有两个意思。一是对物质的东西采取行动。另一个是以社会合作的方式，以集体的努力做事。这就引向了一种关键的精神状态，孩子们必须相互交流。这在智力发展中是一个关键因素。合作其实就是互助。”3 兰本达等.小学科学教育的探究研讨教学法.陈德璋等译.北京:人民教育出版社.1984.159-160兰本达等的话语所强调的就是“研讨”的重要性。学生在探究阶段中的行为难免会有一定的盲目性，盲目探究导致的结果是不能得出结论或得出错误的结论，从而影响了他们对知识有意义的深化，而研讨正是克服这种不足的有效途径。研讨可使学生的认识更加深入和全面，有利于其把探究过程中观察到的现象和规律内化成自己的观念，促成认知图式的意义重构。三教学的实施流程得出结论实物操作交流研讨探究研讨模式教学基本是遵循“操作事物材料研讨”程序展开的。结合高中物理教学的内容及特点，笔者把基于探究研讨模式的教学分为如图所示几个阶段：图1 基于探究研讨模式教学流程图第一阶段：实物操作。这是本模式的第一步，教师把实物材料或实验器材（以下简称材料）交给学生，让学生通过动手操作实物直观了解和认识物体的属性以及它们之间存在的关系，从而获得对“新”的物理概念或物理规律的理解。这一阶段，当教师把材料呈现给学生时，学生可能会感到茫然，不知道要做什么或不知道该怎么做，特别是对于一些比较复杂的物理问题，这时教师可适当指导或直接告知他们所要探究的问题或任务，但不能直接告诉学生探究的结果，也可以预先设置材料，让学生在实际操作中所观察到的现象与他们现有的经验产生矛盾，还可以对不同的小组的材料进行设置，让他们在不同环境下得出不同的结论（学生事先不知道环境不相同），从而产生认知冲突，引发问题。例如，在探究自由落体运动的规律时，教师可以预先把某些小组的牛顿管中的空气抽掉，使其变为真空，而另一些则是充满空气的，当学生拿起管子观察里面物体运动时，他们会发现相同的管子产生了不同的结果，于是就会形成问题，之后学生会以此作为线索展开探究。所以，课前教师对材料和实验器材的准备是本阶段关键性的一步，材料准备的巧妙程度将会直接影响教学效果。教师在选择材料和器材时要考虑以下几点：4 徐学福 .探究教学研究.广西:广西师范大学出版社2005.115选择的材料和器材应当与要学习的科学观念有关，并且能够揭示自然现象的某种或某些关系。材料能引起学生的兴趣。选择能发生多种相互作用的材料，可使学生用不同的方法进行探索研究，能在讨论时提出不同的发现，而这些发现中的大多数将和相关的从属概念有关，易形成和丰富观念。每个学生都有足够的材料。所选材料不应使学生从心理上产生标新立异的想法和活动，避免他们把注意力从应当从事的活动上移开。第二阶段：交流研讨。交流研讨是这一模式不可缺少的环节。经过实物操作，学生对教师所给的材料已有直观的感性认识，但这并非意味有意义学习的完成，交流研讨是能否完成意义建构的关键环节。由于探索阶段会出现一定的盲目性和学生的个体差异性，学生在实物操作中所获得的想法和认识不一定是合理或完全合理的，通过交流研讨，学生之间可以交流自己在实践过程中所运用的方法和所获得的结论，明确哪些观点和结论是和别人一致的，哪些认识和想法又是不同于别人的，对于有分歧的论断要反思自己，取长补短，共同研讨，找出原因和解决办法，使学生从本质上学习物理知识，赋予学习真正的意义。第三阶段：得出结论。探究研讨模式本身并没有把“得出结论”单独作为一个阶段，而是把它综合在交流研讨过程中的，但考虑到高中物理教学内容的复杂性、物理研究方法的多样性以及学生进行科学探究的阶段性（我们的探究还处于起步阶段，学生的探究能力还很有限），如果没有这个阶段，仅凭同学间的交流研讨，学生可能会对自己的探究过程或探究结果失去明确的认识，具体表现为：不完全确定正确的结论是什么，自己哪些观点是正确的，哪些是需要修正的，什么探究方法是值得提倡的，别人有什么优点，自己的不足在哪里等。对于这点还有一个因素也不能忽略，那就是学生对教师的“信服”感，学生一般会认为教师所说的话是“权威”的，而对其他同学的观点会持一定的怀疑，虽然这是探究教学所不提倡的，但也是客观存在的，尤其是在探究的初始阶段，表现更为明显，我们不能置此问题不理。所以，把“得出结论”从探究研讨中列出，让其自成一个阶段，笔者认为这是重要的也是必要的。四教学的预期效果教学的预期效果就是通过教育教学过程所能达到的预期目标。基于探究研讨模式的物理教学的主要教学目标是：通过学生自己对实验的操作，让其在实际操作过程中认识物体的属性，观察各属性之间因为某些内在的联系而表现出来的现象，然后经过研讨，得出隐藏在现象背后的物理原理或物理规律，有意义地建构知识体系，同时发展学生科学探究的能力，培养科学探究精神。具体目标归纳如下：认知目标（知识与技能）任何一种探究活动都有其目标指向，而这一指向就是探究所要追求的合理解释、答案或者结论，所以，合理解释或结论自然是探究研讨模式教学的认知目标。探究研讨模式教学的本意是想改变过去以“灌输”的形式教给学生知识的做法，让学生在实际探究过程中得出对概念或规律的感性理解，再通过研讨把这种感性认识上升到理性认识，使学生从本质上来把握知识。过程目标（过程与方法）探究研讨模式像其它探究教学模式一样也注重过程目标，本模式的过程目标可概括为：让学生经历操作实物、观察现象、交流研讨、得出结论的科学探究过程，尝试用探究的方法研究物理问题和物理规律；通过探究过程，了解科学探究的基本方法和基本程序，如控制变量法、数学方法、信息工具方法等；具有一定的质疑能力，信息收集和处理能力，分析、解决问题能力和合作、交流研讨能力。情意目标（情感态度与价值观）基于这种模式教学的情意目标在于：能领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心和求知欲，敢于探索于日常生活有关的物理学问题，体验探究物理规律的艰辛与喜悦；有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流研讨的愿望，敢于坚持正确观点，修正错误观点，有团队精神；具有敢于坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度和科学精神。 由此，基于探究研讨模式教学的预期效果，可以用下图来表示：合理解释 探究程序及 方法答案 思维结论 能力 学习兴趣 科学态度 合作交流 创新精神探究-研讨模式教学预期效果过程目标认知目标情意目标图2 基于探究研讨模式教学的预期效果五基于探究研讨模式教学设计案例案例：自由落体运动教学目标认知目标（1）认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动。（2）知道自由落体运动的加速度是恒定值并且等于当地的重力加速度。过程目标（1）能使用打点计时器得到相关的运动轨迹，并能分析纸带上记录的位移与时间等运动信息，会对这些信息进行简单的处理。（2）了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观察、分析、概括能力。情意目标（1）调动学生积极参与探究的兴趣，培养逻辑思维能力及表达能力。（2）培养学生主动与他人交流、分析、研讨的能力和习惯。（3）渗透物理方法教育，在研究物理规律的过程中抽象出物理模型自由落体。教学重、难点重点：掌握自由落体运动的规律。难点：通过实验得出自由落体运动的规律。教学材料牛顿管、打点计时器、纸带、质量不等的钩码、小重锤、铁架台、学生电源、坐标纸、夹子、刻度尺教学过程实物操作：师：事先把学生分成几个小组，然后提供给他们实验器材。通过生活中的事例引入物体的下落运动，如雨滴的运动，手中物体的跌落等，再让学生拿起牛顿管，观察里面物体的运动情况。（牛顿管中放有小铁片和羽毛，而且部分小组的牛顿管内部已被抽掉空气，但学生事先并不知道）生：竖立牛顿管，观察物体的运动情况。师：你们观察到什么现象？要求学生派代表汇报观察结果。（同时下落或铁片下落更快）师：为什么会出现这种现象呢？组织讨论。交流研讨学生讨论的问题是：铁片和羽毛有没问题？牛顿管有没问题？会是空气阻力的原因吗？生：观察不同小组牛顿管，发现是一样的管子。生：取出观察现象不同的管子中的物体并仔细观察，物体没有什么明显的不同。生：重新放进物体并观察运动情况，发现物体下落的情况又相同了，羽毛下落得更快。师：请解释上面观察到的现象。生：在有空气阻力的情况下，轻的物体下落得更快，没有空气阻力的情况下，轻重物体下落得一样快。师：进一步解释，引出自由落体运动的概念和粗略的运动特性。得出结论（1）自由落体运动的定义并指出是理想化的运动；（2）自由落体运动物体的运动快慢与物体轻重无关；（3）现实生活中很多情况下物体的运动可以看成是自由落体运动。师：用纸片、纸团和粉笔头演示，加深学生对空气阻力影响的理解。提出新的问题师：通过观察自由落体运动，很清楚可以看到物体是做加速运动的，那么它到底是做什么运动呢？生：可能是初速度等于零匀加速直线运动吧。实物操作师：提供打点计时器、纸带、质量不等的钩码、小重锤、铁架台、学生电源、坐标纸。生：操作实验得到几条纸带。生：通过测量纸带上的点之间的距离得出相邻两段距离差s在误差范围内是一个定值。并能根据s=aT算出加速度的值。生：根据两点之间中间一点的速度等于这段时间内的平均速度，可以画出Vt图象，并可求出加速度的数值。生：从第一个计数点开始，相邻两段位移之比等于1：3：5：7的奇数比。交流研讨学生可就以下问题进行交流讨论：（1）大家计算出的加速度的数值很接近，是否可以认为是相等的？（2）如何确定第一个计数点，应该选择什么样的纸带进行计算？（3）画出的图象没有经过原点，为什么？得出结论：画出Vt图象是一条过原点的直线。生：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，因为相邻两段位移之比等于1：3：5：7的奇数比。生：a的数值大概在9.65m/s2左右。师：让学生观察他们所用的物体，质量都是不相等的。告诉学生当地的重力加速度数值大概在9.7 m/s2到9.8 m/s2之间，如果没有空气的阻力和实验的误差，自由落体运动的加速度数值是等于当地的重力加速度数值的。师：归纳总结：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，其加速度数值等于当地的重力加速度的大小。反思师生一起反思整个探究过程，反思内容有：探究如何分步进行；探究的方法