在概念课教学中引入探究模式

1、在概念课教学中引入探究模式?fe ?普通高中 物理课程标准 在“科学探究和物理实验”中明 确规定了科学探究有七个方面， 它们是：提出问题、 猜想与假设、 制定计划与设计实验、 进行实验与收集数据、 分析与论证、 评估、 交流与合作。 这样的科学探究要素设定使人看起来似乎是一般科 学探究的程序或环节， 使有的教师认为实验是探究教学的必备要 素之一， 离开了学生实验就缺少了探究之源， 探究教学也无法进 行。所以在新课程实施以来， 许多物理教师把物理规律教学设计 成探究教学 （因为一般规律课教材上大多有实验， 即使教材上没 有实验一般也容易设计以供探究之用） ，而把概念课教学设计成 讲授式教学， 在

2、实际的公开课或示范课中我们看到的情况基本如 此。在近代教育史上， 出现了非常有名的两大教学理论体系， 其 一是以赫尔巴特为首的接受性的教学理论体系， 与此相对应的就 是我们今天常说的讲授式或传授式教学模式的研究和发展； 其二 是从美国著名教育家布鲁纳开始提出的发现教学 （即发现性教学 理论体系） ，在此基础上发展起来的比较有名的教学模式有萨奇 曼的“探究训练教学模式”及兰本达的“探究研讨”教学 模式等。今天，在新课程改革中倡导“学习科学研究方法，发展 学生自主学习能力， 养成良好思维习惯， 并能运用物理知识和科 学探究方法解决问题”， 并不是全盘否定传授式教学， 而是因为 受高考升学压力的负面

3、影响， 广大教师为了能在高考应试中让学 生考出高分， 片面使用讲授式教学而忽视发现式教学， 影响了学 生综合素质的发展和创新能力的培养。 事实上， 发现或探究方法 费时较多， 不像接受知识性学习那样能在短期内见效， 作为接受 性的教学理论体系和作为发现性的教学理论体系虽然有本质的 区别， 但并不截然对立的， 它们是整个教学理论系统中的两个不 同的方面， 如果我们能够在教学中将两者结合运用， 势必会使教 学质量有较大的提高， 不仅增强学生掌握和运用知识的能力， 也 有利于学生各方面素质的培养和提高。1 探究式教学的程序和特点 发展多元教学模式和对各种教学模式进行整合应用是今后 相当长的时间内教学

4、模式研究和发展的方向。 同样地， 我们不能 简单地认为“规律课教学采用探究式”、 “概念课教学采用传授 式”，即使有关对物理规律的学习也不是一定要全部采用探究式 教学，采用了探究式教学也不是以七个要素齐全地分步展开。 权 威学者萨奇曼的探究教学模式的教学程序是：呈现疑难情境。 萨奇曼认为这种情境自然而然地激发人去解决某个疑难问题， 这 些问题可来自于那些与人们对现实的观念相冲突的， 看起来似乎 不合逻辑的现象，它会使人产生困惑，形成解决问题的欲望； 提出假设和收集数据。 即教师在使所有学生都异常清楚地理解要 回答或解决的问题的前提下， 学生根据疑难情境提出假设， 收集他们所见到的或所经历事件的

5、信息； 得出结论。 在对所获得的 资料通过自己的组织进行推论、推理，以验证先前提出的假设， 并在此基础上将假设组合起来，作出结论性的解释。由此可见， 探究性教学最基本的教学程序应如下图表所示：？指?分析程序图我们可以发现： 探究性教学并不一定是建立在探 究实验之上的。 在此模式操作过程中， 可引入实验的场合是设置 “疑难情境”和“收集资料证明假设”两个过程中， 首先，规律 课教学由实验引入课题而设置教学情境不失为一种有效的方法， 它的优势是贴近生活和实际，也较易激发学习兴趣，但是，一方 面有些物理规律属于理论扩展 （如动能定理、 动量定理规律等） ， 这些物理规律是由一个物理理论推导出另一个物

6、理理论， 强行引 入实验方法进行探究不仅感到教学不顺， 也不利于对物理理论的 学习、思维方法的训练； 另一方面概念教学有时很难引入实验 （如 电场强度的定义、电势和电势能概念、功与功率概念等），因为 这些概念本身就是抽象的定义； 其次，“证明假设”并非一定要 亲身实验，利用前人已经取得的研究成果有时也不失为一种有效 的方法。但同样地适时引入和提出“理论探究”也应该是探究教 学的一个方面，新课程总目标对于学习科学探究方法的论述中， 提出“注重发展自主学习能力， 养成良好的思维习惯”， 最终目 的是“为了能运用物理知识和科学探究方法解决实际问题”， 在 此中培养学生的思维能力是关键， 发展自主学习

7、能力是过程。 物 理学科除了是一门实验性很强的学科外， 同时也是一门理论性很 强的学科。我们都知道， 理论物理的很多结论是先通过数学推演 得出，然后再经实验证实或证伪； 物理与数学的结合也是其它学 科所无法比拟的， 而且发展学生思维能力的最重要的方面之一是 理论的推导与演绎、 学习方法的掌握和逻辑思维能力的训练， 所 以物理学科的“理论探究”应该在探究性教学中占有很重要的 地位，并应该得到重视和研究， 而概念教学是理论探究极有用武 之地的一个场合。2 概念教学实施探究式教学的策略概念是人类思维的一种重要形式， 是抽象逻辑思维的细胞结 构，是人类进行认知活动的基础， 概念是反映客观事物一般的本

8、质的特征，人类在认识事物的过程中把某些事物所共同具有的本 质特点抽象出来，加以概括，就形成了概念。概念既是存在于人 脑知识结构中的一种知识内容，又是主体进行加工的一种过程， 它具有静态和动态的双重特点，一方面，概念对诸如感知觉、语 言、记忆、演绎、推理等认知活动均发生影响；另一方面，概念 本身也受到上述这些认知活动的影响， 所以概念的建立和发展总 是与主体其他的认知活动交叉在一起。 正因为概念的建立有以上 特点，在进行概念学习和构建时， 必须把过程和结果有机地进行 整合，既要重视概念建立的过程， 也要重视结论的本质和外延的 理解。另外，许多物理概念本身抽象晦涩，学习过程往往枯燥乏 味，在情境的

9、设置和推演过程的展开中， 教师应事先进行充分的 预想和设计， 挖掘物理学科内在的逻辑美和形式美， 以激励人类 天生具有的好奇心，唤起学生的内心共鸣。2.1 类比推理，激活探究欲望利用类比建立和深化概念的学习， 是概念教学中最常用的一 种方法。对概念的建立，早在儿童时期就已经开始，新的概念总 是建立在过去已有概念的基础之上的， 类比是唤起学生内心已有 知识共鸣的有效方法之一， 类比的结果产生出新的横向或纵向变 异，达到对新概念的认可或对已有概念的纠正和深化。 类比有正 向类比和逆向类比， 也有同质类比和异质类比， 类比主要是比较 事物的相似性， 但也应该在相似中比较有区别的地方， 在教学中， 应

10、该把各种类比方法进行有机整合， 要防止教条化倾向， 以适应 变化万千，丰富多采的物理世界。例如，在电场的教学中可进行正向类比的概念有： 教学中可以从万有引力与库仑力的相似性设置“疑 难情境”，由学生罗列与重力场有关的物理量，提出假设，收集 资料进行理论层面的探究以求得证明， 然后归纳得出结论。 实施 这样的探究性教学不仅可以解决学生在概念建立中会出现的疑 问，而且通过类比梳理而强化的概念变得浅显易懂容易记牢， 也 让学生明白了建立这些概念的重要性和必要性。在正向类比的基础上， 为加深对新建立概念的理解， 拓展概 念的内涵和外延， 很有必要采用逆向类比。 逆向类比开拓原有知 识，同时也相当于换一

11、个角度来加深对现有知识的理解。例如：在电场的教学中可进行逆向类比的概念有：逆向类比对学生思维能力的训练和想象能力的发挥是大有 帮助的，即使从知识层面上看，不仅可开阔学生的视野，也能使 学生了解知识（物理理论）的构建原理和方法。如果在逆向类比的基础上再由学生对比寻找电场与重力场 的区别， 学生因受到了逆向类比方法和思维上的训练， 提升了思 维能力，也增强了探究的胆识， 学生就容易发现电荷量 q 是有正 负而物体的质量m总是正的，对突破静电场中正、负号的难点起 到了积极的促进作用。例如，学生完全有可能自主探究出电场与重力场有以下的一 些区别：重力场总是指向有质量的物体而电场方向却可能指向电荷 也可

12、能背离电荷， 负场源电荷产生的电场指向场源电荷， 正场源 电荷产生的电场背向场源电荷； 物体放置于越高的位置重力势能 总是越大， 而电荷放置于越高电势处具有的电势能却可能越大也 可能越小（正电荷放于电势越高处具有的电势能越大而负电荷放 于电势越高处具有的电势能反而越小） ；物体落向场源体引力做 正功， 重力势能减小而动能增加， 电荷落向场源电荷时库仑力却 可能做正功也可能做负功；正（或负）电荷落向负（或正）场源 电荷时电场力做正功，电势能减小而动能增加，正（或负）电荷 落向正（或负）场源电荷时电场力做负功，电势能增加而动能减 小。要说明的是， 这样的类比探究是设置在新授课的教学中， 或 者复习

13、归纳课教学中， 还是穿插于两种课型中， 教师可以根据学 生的接受能力和知识掌握的程度进行不同的尝试，但利用类比 （也可加入对比），激活了探究性学习的因子，作为一种新的探 究教学模式，它在概念课教学中实施值得研究和试验。2.2 合作与辩论现代课堂教学中的探究学习， 主要有布鲁纳的发现学习和建 构主义的发现学习两大体系。 前者是教师通过不断地提出问题来 明确要达到的目标， 并在学生遇到困难时提供指导性建议， 学生 围绕确定的问题， 在教师的指导性帮助下， 通过自己的思考和交 流，发现问题的结论或获得结论的途径；后者的特点是，教师并 不急于采取任何手段去干扰学生自己的认知过程以使其回到正 确的轨道上

14、来，而是尽量给学生以从事学习活动的素材和机会， 使其在活动中获得并表达自己对学习内容的理解， 同时， 学生之 间、师生之间的相互交流又使得学生有机会反思自己的认知。 在 概念教学的探究性学习中，最佳的方法是把两者有机地结合起 来，整体上采用“布鲁纳式”，而局部采用“建构主义式”，因 为概念的内涵与外延的理解仅由学生自己建构颇具难度， （学生 想不到会这样），但如果一味由教师引导，对学生的思维训练和 能力提高不利， 所以两者整合是策略。 考虑到一节课的授课时间 非常有限， 还有知识目标达成度的存在， 使得“合作与辩论式探 究”宜在概念的一个点上展开。例如：关于功的概念的建构中，对正功与负功的理解

15、，如果 采用传授法由教师讲解， 容易缺乏学生自己的建构过程， 效果往 往不理想，但如果让学生自由讨论，缺乏教师必要的引导，学习 又会显得无的放矢，最终导致学生参考书本，内心认可了事，这 不仅对概念理解不深刻或不到位， 而且也缺少对概念外延的拓展 和延伸。我在这堂课上（ 06 年浙江省物理年会新课程观摩课） 采用了“合作与辩论式探究”模式， 先由教师提出问题， 它们是： 功的正负表示方向吗？功是矢量还是标量？功的正负代表 了大小吗？拉力做功 2J 和摩擦力做功 -4J 究竟哪个力做功多？ 如果这里的正负号既不代表大小又不表示方向， 那么它的意义 何在呢？与正功、 负功相对应的物理概念是什么？以上的问题层 层深入， 并最终深入到功这个物理量的物理本质。 然后让学生阅 读课本找材料（告诉学生可以在本节内容中和前后几节中搜寻） ， 相邻同桌组合讨论， 10min 后小组内推选两位代表上台发言并接 受台下同学和老师的质疑， 台下小组也可发表新观点。 由于上述 问题涉及能的转化和功能原理， 书上又找不到完整的答案， 学生 感到了前所未有的挑战，辩论相当热烈。通过辩论，学生从根本 上了解了物理学中引入功这个物理量的必要性和有效性 （为了量 度能量