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在物理教学中实施探究性教学的理念毋庸置疑是先进的,而且在一定的时期内仍将引领对物理课堂教学进行更深层次的变革。然而,反思曾一度轰轰烈烈的课改探究潮现在所面临难以为继的尴尬现实,不仅仅是课程(教材)的设计出了问题,对应的评价机制没能建立和完善,还有一个重要的因素是照搬照套国外的教学方式和模式,将探究性学习和传统的讲授式学习完全对立和割裂开来。探究性教学若没有遵循学科内容本身的发展规律,没有遵循学生的认知能力和认知结构的心智发展规律,过度地使用或滥用探究性学习,没有充分考虑学生的个体差异和学校间、地域间的差异,没有充分考虑作为执行者的教师在操作层面的实际困难,就会失去了本应有的强有力的教学实践支撑,成为所谓的空中楼阁。再先进的教学思想和理念如果失去了其培育发展的基础而一味地强调思想和理念本身的先进性是无助于将其落实到具体的教学实践中的。正是鉴于上述原因,我提出了物理“微探究”的概念。
一、微探究的概念范畴和特征要素
所谓“微探究”,即在物理教学中对常规意义的探究性教学进行精简、分解使其小型化、片断化以适应更为广泛的教学群体,在保留探究式教学思想精髓的同时提高探究的实用性、灵活性、可操作性和实效性。
微探究,其典型特征是切入点小,用时短,简便易操作,探究内容范围小且可调控,包含某些(并非全部)探究性教学的主要特征。微探究将实验探究活动或思维探究活动镶嵌在课堂教学之中,短小灵活,既是内容又是方法,体现探究为教学服务。微探究强调充分发挥教师的导引功能,将自主探究与引导相结合提高探究的效率,探究过程并非一定要学生亲自操作做实验。微探究主要包含以下的特征要素。
1. 自主性。即自主探究或教师引导下的探究,学生主动的思维活动,积极参与到教学中。
2. 交互性。能够体现相互交流与协作,形式可以多种多样,如师生互动、生生互动、组组互动、人机互动等。
3. 较少的思维量和操作活动。探究的思维量不宜过宽泛,通过减少探究的思维量降低探究的难度,提高学生的参与度;通过器材或实验方向方法的限定提高微探究的可操作性,让大部分的学生可以完成探究的设计和操作。
4. 包含特定的(某些或部分)科学探究环节。
二、微探究的实施方法策略
1. 探究过程精简化:探究实验并非要经历完整的探究过程,可以省略或者跳过某些探究环节,或者用一些方法手段简化探究过程,突出某些或某个主要的探究环节内容,使整个探究过程简洁、用时短、易操作、效率高。
2. 探究内容小型化:将一些较为大型的探究内容进行分解,形成一组小型的子探究实验,教学过程中有选择性、有针对性地完成其中的某个或几个子探究。或者对实验探究的器材、方向、方法作出一定的条件限定,使探究只在较小范围内进行,避免因为探究范围过广、探究方向过多而造成的探究困难。
3. 探究环节片断化:根据实验的内容特点,选择最能结合实验开展的某个探究环节,即一个实验中只是完成探究的其中一个或两个探究环节。比如只是完成实验器材的选择,或实验步骤的设计,或实验表格的设计,或实验数据的分析处理,等等。通过不同实验选择不同的探究环节,使学生由掌握较为零散片断化探究环节日积月累逐渐形成对完整探究的认识和开展完整意义探究的能力。
三、微探究的基本模式
微探究以4~5人为一小组形式组织开展教学,学生所用到的实验器材现场分发,探究完后立即收回。教师提供的器材实质上对探究的思路、方向和方法作出了间接的条件限制,使探究在小范围内进行,大大降低了探究的难度。通过教师的导引简化探究过程,突出主要的探究环节内容,使整个探究过程简洁、用时短、易操作、效率高。下面以新修订的人教版初中物理教材内容为例介绍微探究的基本模式。
模式一 散点式探究
将探究点分散在课堂的各个时间段,探究点间可以无关联。这种模式适合探究内容较为简单、易于操作实现的实验探究。探究点的设置不宜过多,一般每节课2~3个即可,甚至也可只有一个探究点,以利于留出充足时间给其他的教学内容。
案例1:探究声音的产生条件;声音的传播条件(第二章第1节《声音的产生与传播》)。
准备器材:音叉(不同频率各一根),直尺,烧杯,水,带绳乒乓球,铁架台(每小组1套)。
学生可以利用弹拨直尺,或敲击音叉后将其浸入盛水烧杯溅起水花,或音叉弹开绳子系住的乒乓球探究得出声音是由振动产生的。声音能通过固体传播由学生对比耳朵离开桌子和贴在桌子上所听到的手敲击桌面声音大小不同探究得出。其余的像声音可以借助空气、液体传播和真空不能传声则由教师利用ppt、视频或Flash分析得出,使探究只围绕教师所设定的主要知识点进行,简化探究过程,降低实验的难度。同样的器材在《声音的特性》一节中还可以用来探究音调的影响因素(频率)及响度的影响因素(振幅)。通过提供的器材和教师的导引间接限定了探究的思路、方向和方法并且简化探究过程,从而突出主要的探究环节内容(频率对音调的影响,振幅对响度的影响),使探究过程简洁、用时短、易操作、效率高。
模式二 引导式探究
对于一些较为大型的实验探究,可将探究内容拆解为几个子探究,师生共同讨论后教师利用提供的相关器材示范完成第一个子探究的操作,让学生上台模仿完成后面的子探究。提供的器材间接限定了实验的思路方法,避免探究的方法方向过多。教师的示范引导学生如何利用器材进行探究,加上师生间的讨论有效降低探究的难度。实际的操作过程可由学生代表上台完成,使动手能力较弱的学生也获得相应的观感体验。同时,也减少了探究对实验器材的需求依赖,克服器材不足的困难,防止学生玩弄实验器材而不进行有效探究。
模式三 局部式探究
有些物理规律或定律包含有几个内容,但不是所有的内容都适合探究或有些内容实行探究会存在较多的困难。对于这种探究实验我们可以选择规律或定律内容的局部进行探究,其余的实验内容可由教师演示或用Flash动画等其它的方式完成。 案例2:光的反射定律;光的折射规律(第四章2、4节《光的反射》《光的折射》)。
准备器材:小平面镜,玻璃砖,激光手电筒,图画纸,直尺,量角器(每小组1套)。
通过PPT导引方法和步骤,让学生以画图纸作为承接显示光路的平面,先画一条直线作为平面镜的反射面或玻璃砖的折射界面,用激光手电筒产生的激光束沿着在画图纸上作好的多条入射光线射向平面镜或玻璃砖,找出并确定反射光线或折射光线的位置。实验只探究光在反射和折射时入射角与反射角或折射角的角度大小关系以及入射光线、反射光线或折射光线与法线的位置关系,三线共面等其它内容由教师演示或Flash动画得出。规律的得出可以抽取1~2个小组的实验图纸在展示台上由学生总结归纳,教师辅助学生进行归纳分析。
模式四 片断式探究
实行探究环节模块化,将探究环节划分为四个固定的模块,实验过程选择某个(或某些)模块进行探究,使探究过程只经历特定的探究环节。模块一:提出问题与猜想假设;模块二:选择实验器材与设计实验方案,或步骤,或实验表格;模块三:实验操作和数据的收集;模块四:实验数据分析处理。
案例3:探究《电流与电压和电阻的关系》(第十七章第1节)。
准备器材:学生电源,电流表,电压表,滑动变阻器,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各一个),开关,导线(教师1套)。
本节课是一个大型的实验探究,完成实验需要一节课的时间,要求学生完全自主进行实验探究得出实验结论是很困难的。为了顺利完成实验,教学中只是让学生完成实验设计、数据分析处理两个探究模块内容。实验设计包括实验电路图的设计和完成电路连接图,数据分析重点放在根据实验得到的数据画出电阻一定时电流与电压的关系图像从而得出两者的正比关系。其余的探究模块环节由教师以PPT导引、展示等方式过渡,实验的操作由教师完成。当然,对基础较好的班级也可以由学生讨论后选出代表上台连接实物电路和进行实验操作。
探究环节模块化,探究过程片断化后,使微探究的应用范围更加宽泛、操作更加灵活、用时短且效率高,有利于微探究教学的常态化。许多实验都可以采取这种方式进行探究,例如:探究重力大小与质量的关系(完成数据图像分析处理);探究二力平衡条件(完成表格设计和数据分析);探究影响摩擦力大小的因素(完成方法步骤设计、表格设计);探究影响压力的作用效果(完成方法和步骤的设计);探究液体的压强的规律(完成方法设计、数据分析);探究影响动能和势能大小的因素(完成方法方案设计);电阻的测量(完成实验步骤的设计、实验表格的设计)。
模式五 模拟体验式探究
创设仿真的教学情境或实验环境,能够让学生在“模拟”的实验条件下体验探究的过程,或由教师模拟实施探究的过程,使学生获得相关的体验,学习相关的技能,形成科学探究思维。
责任编辑 罗 峰
一、微探究的概念范畴和特征要素
所谓“微探究”,即在物理教学中对常规意义的探究性教学进行精简、分解使其小型化、片断化以适应更为广泛的教学群体,在保留探究式教学思想精髓的同时提高探究的实用性、灵活性、可操作性和实效性。
微探究,其典型特征是切入点小,用时短,简便易操作,探究内容范围小且可调控,包含某些(并非全部)探究性教学的主要特征。微探究将实验探究活动或思维探究活动镶嵌在课堂教学之中,短小灵活,既是内容又是方法,体现探究为教学服务。微探究强调充分发挥教师的导引功能,将自主探究与引导相结合提高探究的效率,探究过程并非一定要学生亲自操作做实验。微探究主要包含以下的特征要素。
1. 自主性。即自主探究或教师引导下的探究,学生主动的思维活动,积极参与到教学中。
2. 交互性。能够体现相互交流与协作,形式可以多种多样,如师生互动、生生互动、组组互动、人机互动等。
3. 较少的思维量和操作活动。探究的思维量不宜过宽泛,通过减少探究的思维量降低探究的难度,提高学生的参与度;通过器材或实验方向方法的限定提高微探究的可操作性,让大部分的学生可以完成探究的设计和操作。
4. 包含特定的(某些或部分)科学探究环节。
二、微探究的实施方法策略
1. 探究过程精简化:探究实验并非要经历完整的探究过程,可以省略或者跳过某些探究环节,或者用一些方法手段简化探究过程,突出某些或某个主要的探究环节内容,使整个探究过程简洁、用时短、易操作、效率高。
2. 探究内容小型化:将一些较为大型的探究内容进行分解,形成一组小型的子探究实验,教学过程中有选择性、有针对性地完成其中的某个或几个子探究。或者对实验探究的器材、方向、方法作出一定的条件限定,使探究只在较小范围内进行,避免因为探究范围过广、探究方向过多而造成的探究困难。
3. 探究环节片断化:根据实验的内容特点,选择最能结合实验开展的某个探究环节,即一个实验中只是完成探究的其中一个或两个探究环节。比如只是完成实验器材的选择,或实验步骤的设计,或实验表格的设计,或实验数据的分析处理,等等。通过不同实验选择不同的探究环节,使学生由掌握较为零散片断化探究环节日积月累逐渐形成对完整探究的认识和开展完整意义探究的能力。
三、微探究的基本模式
微探究以4~5人为一小组形式组织开展教学,学生所用到的实验器材现场分发,探究完后立即收回。教师提供的器材实质上对探究的思路、方向和方法作出了间接的条件限制,使探究在小范围内进行,大大降低了探究的难度。通过教师的导引简化探究过程,突出主要的探究环节内容,使整个探究过程简洁、用时短、易操作、效率高。下面以新修订的人教版初中物理教材内容为例介绍微探究的基本模式。
模式一 散点式探究
将探究点分散在课堂的各个时间段,探究点间可以无关联。这种模式适合探究内容较为简单、易于操作实现的实验探究。探究点的设置不宜过多,一般每节课2~3个即可,甚至也可只有一个探究点,以利于留出充足时间给其他的教学内容。
案例1:探究声音的产生条件;声音的传播条件(第二章第1节《声音的产生与传播》)。
准备器材:音叉(不同频率各一根),直尺,烧杯,水,带绳乒乓球,铁架台(每小组1套)。
学生可以利用弹拨直尺,或敲击音叉后将其浸入盛水烧杯溅起水花,或音叉弹开绳子系住的乒乓球探究得出声音是由振动产生的。声音能通过固体传播由学生对比耳朵离开桌子和贴在桌子上所听到的手敲击桌面声音大小不同探究得出。其余的像声音可以借助空气、液体传播和真空不能传声则由教师利用ppt、视频或Flash分析得出,使探究只围绕教师所设定的主要知识点进行,简化探究过程,降低实验的难度。同样的器材在《声音的特性》一节中还可以用来探究音调的影响因素(频率)及响度的影响因素(振幅)。通过提供的器材和教师的导引间接限定了探究的思路、方向和方法并且简化探究过程,从而突出主要的探究环节内容(频率对音调的影响,振幅对响度的影响),使探究过程简洁、用时短、易操作、效率高。
模式二 引导式探究
对于一些较为大型的实验探究,可将探究内容拆解为几个子探究,师生共同讨论后教师利用提供的相关器材示范完成第一个子探究的操作,让学生上台模仿完成后面的子探究。提供的器材间接限定了实验的思路方法,避免探究的方法方向过多。教师的示范引导学生如何利用器材进行探究,加上师生间的讨论有效降低探究的难度。实际的操作过程可由学生代表上台完成,使动手能力较弱的学生也获得相应的观感体验。同时,也减少了探究对实验器材的需求依赖,克服器材不足的困难,防止学生玩弄实验器材而不进行有效探究。
模式三 局部式探究
有些物理规律或定律包含有几个内容,但不是所有的内容都适合探究或有些内容实行探究会存在较多的困难。对于这种探究实验我们可以选择规律或定律内容的局部进行探究,其余的实验内容可由教师演示或用Flash动画等其它的方式完成。 案例2:光的反射定律;光的折射规律(第四章2、4节《光的反射》《光的折射》)。
准备器材:小平面镜,玻璃砖,激光手电筒,图画纸,直尺,量角器(每小组1套)。
通过PPT导引方法和步骤,让学生以画图纸作为承接显示光路的平面,先画一条直线作为平面镜的反射面或玻璃砖的折射界面,用激光手电筒产生的激光束沿着在画图纸上作好的多条入射光线射向平面镜或玻璃砖,找出并确定反射光线或折射光线的位置。实验只探究光在反射和折射时入射角与反射角或折射角的角度大小关系以及入射光线、反射光线或折射光线与法线的位置关系,三线共面等其它内容由教师演示或Flash动画得出。规律的得出可以抽取1~2个小组的实验图纸在展示台上由学生总结归纳,教师辅助学生进行归纳分析。
模式四 片断式探究
实行探究环节模块化,将探究环节划分为四个固定的模块,实验过程选择某个(或某些)模块进行探究,使探究过程只经历特定的探究环节。模块一:提出问题与猜想假设;模块二:选择实验器材与设计实验方案,或步骤,或实验表格;模块三:实验操作和数据的收集;模块四:实验数据分析处理。
案例3:探究《电流与电压和电阻的关系》(第十七章第1节)。
准备器材:学生电源,电流表,电压表,滑动变阻器,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各一个),开关,导线(教师1套)。
本节课是一个大型的实验探究,完成实验需要一节课的时间,要求学生完全自主进行实验探究得出实验结论是很困难的。为了顺利完成实验,教学中只是让学生完成实验设计、数据分析处理两个探究模块内容。实验设计包括实验电路图的设计和完成电路连接图,数据分析重点放在根据实验得到的数据画出电阻一定时电流与电压的关系图像从而得出两者的正比关系。其余的探究模块环节由教师以PPT导引、展示等方式过渡,实验的操作由教师完成。当然,对基础较好的班级也可以由学生讨论后选出代表上台连接实物电路和进行实验操作。
探究环节模块化,探究过程片断化后,使微探究的应用范围更加宽泛、操作更加灵活、用时短且效率高,有利于微探究教学的常态化。许多实验都可以采取这种方式进行探究,例如:探究重力大小与质量的关系(完成数据图像分析处理);探究二力平衡条件(完成表格设计和数据分析);探究影响摩擦力大小的因素(完成方法步骤设计、表格设计);探究影响压力的作用效果(完成方法和步骤的设计);探究液体的压强的规律(完成方法设计、数据分析);探究影响动能和势能大小的因素(完成方法方案设计);电阻的测量(完成实验步骤的设计、实验表格的设计)。
模式五 模拟体验式探究
创设仿真的教学情境或实验环境,能够让学生在“模拟”的实验条件下体验探究的过程,或由教师模拟实施探究的过程,使学生获得相关的体验,学习相关的技能,形成科学探究思维。
责任编辑 罗 峰