将探究性学习落实在课堂教学中.doc

将探究性学习落实在课堂教学中江西省新余市第四中学 钟俊敏（特级教师） 338000探究性学习是21世纪教育改革的热门话题，是我国实施素质教育的核心和落脚点。但在课堂教学中如何落实探究性学习，即课堂探究性学习如何操作，许多教师非常关心，感到盲然。本文以案例的形式来说明操作方法，与同行交流。一、开展探究性学习的必要性1、中学生学习物理进程的特点如图1-A是中学生学习物理进程的曲线：横坐标表示中学生学习“熵”这个概念的各个阶段，纵坐标表示各阶段学生对“熵”的掌握水平。图1-B经典物理学发展进程走向曲线：横坐标从1500年经典物理学开端，至1900年经典物理学终端为时间轴，纵坐标将整个经典物理学发展历史过程分为10个年段间隙，以这个间隔之前（含这个时间）范围内发生的物理学大事数量除以总的物理学大事数量，再乖以100为数值。图1AB以上研究结果表明：中学生物理学习进程与“人类”探索物理科学的进程极为相似！“人类”这一“科学巨人”与学生这一“学科学的小人”在发展过程方面是一致的。人类对物理世界认知的历史缩影，就是学生学习物理课的过程。中学生关于“有力才运动”的错误概念，就与亚里士多德的物理学和中世纪的冲量理论中的观点的一致性，再次得到证实！目前，国际科学教育的主流是倡导“探究学习”和“合作学习”，美国科学教育标准明确指出：“科学探究”是学生科学学习中“基本的、起支配作用的原则”，认为“把科学探究作为科学教育核心内容，与以传授知识为目的的教育的本质上的区别”。2、我国新课程的要求新课程中，研究性学习已作为必修课列入全日制普通中学课程计划！并且规定：每个学生在必修课程中必须获得116个学分（包括研究性学习活动15学分），在选修中至少获得22学分，在选修中至少获得6学分，总分至少达到144分方可毕业！设置研究性学习活动旨在引导学生关注社会、经济、科技和生活中的问题，通过自主探究、亲身实践的过程，综合地运用已有知识和经验解决问题，学会学习，培养学生的人文精神和科学素质。如沪粤版的初中物理教科书中，把科学探究作为学习的目标和内容，并且将课标规定的核心物理内容,大都以科学探究的形式展开.如八年级(上册)第三章的4个光学规律,第四章中的4种物态变化,均采取科学探究的形式编写.3、新课程背景下的高考已经转向能力和方法的考查分析近几年来的高考题不难发现，高考已经转向了对学生能力和解决问题方法的考察。如2011年全国I卷的第23题：利用图2所示的装置可测定滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠底瑞处，光电门甲的位置可以移动。当一带有遮光板的滑坡自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至光电门乙所用度的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。S(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m/s)1.711.621.551.451.341.22图3完成下列填空并作图：（1）若滑块所受的摩擦力为一常数，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间满足的关系式是 ；（2）根据表中给出的数据，在图3给出的坐标纸上画出s/tt图线；（3）由所画的s/tt图线，得出滑块加速度的大小a= m/s2（保留2位有效数字）。还有2010年全国I卷的第23题，2009年全国I卷的第23题，2008年全国I卷的第22题，等等。这些考题内容上不拘泥于教材，但原理、方法上源于教材和课堂，这就要将探究性学习落实在课堂教学中。二、对探究性学习的再认识人教版的高中物理教科书的后面，列举了若干课题研究的示例，不少教师就认为：探究性学习就是让学生在课外做课题研究！这种认识是很片面的。实际上，探究性学习不在于让学生去解决多少实际问题，而是要通过长期的、大量的、平凡的研究训练，帮助学生养成科学的方法、批判和意识、独立的精神、实事求是的态度，学会发现问题，熟悉研究过程，掌握研究方法，提高合作能力，培养探究习惯。核心是让学生自主地获取知识，并在自主获取知识的过程中培养解决问题的能力。因此，探究性学习的重心、中心都应该放在课堂上，就如每天要吃的家常便饭，而不是偶而为之的加餐。将常态的方法成为习惯，长期的习惯成为意识，潜在的意识成为能力。有了探究能力，掌握了解决问题的方法，才能更好地解决许许多多的实际问题。这才是探究性学习的目的。美国科学教育标把科学探究活动概括为：获得充分的事实依据、对研究系统或对象的预言、形成合理的逻辑结构、真实地报告自己的研究成果和方法、经受各种批评、一视同仁地对待各种观点、以新的事实依据解决学术分歧等。签于此，我国全日制义务教育物理课程标准提出了相应的物理科学探究要素：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估交流与合作。以科学探究为核心的教育，与以传授知识为目的的教育有本质上的差异：以科学探究为核心的教育以传授知识为目的的教育强调科学探究的过程重视科学探究的结果强调学生对探索究活动的经历重视学生对探索究活动结果的接受强调学生对方法和程序的体验重视学生定理、定律的掌握三、探究性学习的案例案例一（电学、新授课）：电压表和电流表的改装。本案例注重实验方案的设计，并从实际生产中优选方案。例如：有一只电流表G，内阻Rg=30，满偏电流Ig=1mA,要把它改革装成为量03V的电压表，要串联多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？图4众所周知，如图4示，要给电流表G串联一只R=nRg=2.97k分压电阻（n为电压扩大倍数），电压表的内阻为R=（n+1）Rg=3.00k。这时，作为探究性学习，老师可继续提问：要将它改装成多程量的电压表（以03V10V为例），如何设计电路？学生有了前面成功的喜悦和经验，很快进入状态，并设计出多种电路，如图5示：图5老师可以进一步提问：从设计的科学性和生产成本考滤，对各种方案进行评价，优选出最佳方案。方案考滤因素方案aR1、R2互相影响；开关容易接触不良，成本较高方案bR1、R2互不影响，开关容易接触不良，成本较高方案cR1、R2互不影响，接线柱接触可靠，成本不高方案dR1、R2互相影响，接线柱接触可靠，成本不高方案eR1、R2互相影响，开关容易接触不良，双开成本更高方案fR1、R2互不影响，开关容易接触不良，双开成本更高图6可见：方安案c是最佳选择！可是，实际产品（如图6示）为什么选择了方案d？从实际生产中考虑。电流表改装的思路相同，如图7示，双程如图8示，不再赘述。图7图8图9作为探究式教学了，老师可以进一步提问：如何设计双量程的电压、电流两用表？如何计算分压、分流电阻的值。一种参考方案如图9示。案例二（力学、复习课）：列举“测地球表面重力加速度”的实验方案，指出实验所需的器材，并对各种方案作出评价。1、 实验可能的方案方案基本原理示意图计算公式所需器材方案1物体二力平衡G=mgG=g/m弹簧秤、天平、待测物体方案2自由落体h=gt2/2g=2h/t2（或s=gt2）刻度尺、秒表（或打点计时器）方案3沿光滑斜面下滑的物体S=gt2Sin/2g=2s/t2Sin刻度尺、秒表、光滑长木板方案4单摆的简谐振动g=42L/T2米尺、秒表、细线小铁球、铁架台方案5平抛运动g=2hv2/s2已知初速度的小球、米尺方案6静电场中带电体的平衡mg=uq/dg=uq/md2、实验方案的可行性分析还可以提出一些实验方案，理论上只要公式中包含g即可，但以上这些方案在实际中不一定可行。让学生从准确性、可靠性原则出发，对实验方案的可行性分析和评价：方案一：似乎简单，但因弹簧秤测重力的精度不高，该方案误差大，不可取。方案二：由g=2h/t2计算重力加速度不可取，因自由落体1秒内下落4.9米，h较大，很难测准，且用秒表测时间误差大。如果用打点计时器、刻度尺，用公式s=gt2,则打点半时器不仅记录物体运动时间，还能记录轨迹，用刻度尺测s误差不大。方案三：由于斜光滑很难做到，而且角度不易测准，该方案不可行。方案四：简单易行，虽然秒表精度较差，但用累积法测30次以上，可提高精度，是高中物理常用测g的办法。方案五：平抛运动的初速度很准得知，不可行。方案六：带电体很难在电场中平衡，即使能平衡，带电量很难测量，不可取。教师总结：通常选方案二和方案四测重力加速度。3、各种方案应遵守的原则中学物理实验主要分为探索性实验、验证性实验和测量性实验，本实验显然是测量性实验，但其方案的设计和论证，又具有探究性。每个实验的设计过程，都要遵守下列原则：科学性原则：实验所依据的原理应符合物理学的基本原理；可靠性原则：实验方案应安全、可靠，对人体无伤害；简便性原则：在达成目的的前提下，所用的器材尽可能简单；准确性原则：实验设计的方案尽量减少误差，提高精度。4、归纳实验设计的基本思路请同学们就上面两例来归纳实验设计的基本思路：（1）由实验要求和提供的器材给出可能的方案。（2）对可能的方案进行评价，主要依据提供的器材能否较准确地测出我们所需要的物理量，测量时操作难易程度如何，实验的误差大小如何，精度是否达到要求。然后画出实验原理示意图，写出实验步骤。如下图示：实验要求 设计根据若干可能方案 选择优化 一个可行方案 （原理、公式） （器材、误码差）四、结束语以上两例把探索究性学习的理念贯穿在学科教学中，展示了探究性学习的思路，具有开放性，不是说一定案这种方式进行。探究性学习没有固定的模式，感兴趣的教师可以借鉴，也可以分析批判，可以启发思考，也可以自发探究。就算抛砖引玉吧，与同行交流。参考文献：1、 廖伯琴编著的中学物理课程改革的目标与实施，高等教育出版社，2003.82、刘 莹编著的探究性学习示例，浙江教育出版社，2004.1