高中物理探究性课堂教学的特征与实施策略，本文主要内容关键词为：课堂教学论文,高中物理论文,特征论文,探究性论文,策略论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理学是一门研究物质基本结构和相互作用及其运动一般规律的科学。物理学科是一门以实验和观察为基础的学科，是自然科学学科中最基础的学科之一。在基础教育中，物理学科有助于培养学生获取知识的能力与创新能力，提高学生的科学素养，帮助学生学会和发展独立思考与独立判断的能力。这使探究性教学大有用武之地，成为深化课程改革、培养学生科学创新素养的重要载体。探究性教学是指学生在教师指导下，通过以“发现问题、主动探究、合作实践”为特征的学习方式对教学内容进行主动学习、深入探究的教学实践形态，有利于学生创新能力的培养。本文中，笔者结合自己的教学实践，对高中物理探究性课堂教学的主要特征及实施策略作一分析。 一、高中物理探究性课堂教学的主要特征 在阐述高中物理探究性课堂教学主要特征之前，笔者先列举自己开展的一堂物理探究性课堂教学设计与实践反思。下面是“从牛顿到爱因斯坦——狭义相对论之时间相对性简介”教案节选和反思。 1.教学设计思路 本设计包括对牛顿力学的回顾与总结，从物理学在电磁学这个新领域的突破，引出和阐释光速不变原理，由光速不变原理推演相对论的时间相对性，包括同时的相对性和时间延缓两个特殊性质，列举科学实验事实与人们生活实践以印证相对论的时间相对性观念。本设计一共包括以上四个内容。 本设计的基本思路是：通过爱因斯坦的伟大设想——光速不变原理的严谨且看似简单的推演，最终演变为人类对牛顿力学绝对时空观的变革。这种相对时空观又会反映在科学实验和生活实践中。 本设计要突出两个重点。一是光速不变原理的阐释。方法是：通过对牛顿力学的时间变换关系和绝对时空观的分析，物理学在电磁学领域的进展，自然而然地引出光速的问题并进一步展开讨论光速不变原理。二是由“时间”的测量以光的传播为基础的两个理想实验进行严密的推演，得出同时的相对性和时间延缓的特性。 本设计要突破的难点是：对时间相对性的理解，通过严密推演得出结论，特别是时间延缓的进一步阐释，结合科学实验验证和生活实践应用，逐渐被学生所理解与掌握。 本设计强调学生的想象力在物理探究过程中的巨大作用，要求充分发挥教师的启发和指导作用，引导学生通过对物理现象的实际感受进行理论分析，提出假设再通过理论推演直至最后得到结果。在教学组织上，本设计通过实行“情境→探究→假设→推演→归纳”的教学环节，让学生经历大胆假设和严密推演的过程，运用分析、想象、推理和归纳等手段，加深对时间相对性的理解，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。 完成本设计的内容需1课时。 2.教学要点说明 在整个教学过程中涉及1个活动、2个理想实验和4个情境设计。例如，理想实验Ⅰ（两个火枪手的决斗）：异地同时发出的闪光对于不同的惯性参考系不是同时的，可根据光速不变原理来分析推理。情境Ⅱ（Hafele-Keating实验）：也称原子钟环球航行实验，携带原子钟的飞机在环球飞行后的时间与地面的标准钟站的时间比较，以检验狭义相对论的时间延缓效应。 3.教案示例 3.1 伽利略时间变换 在简单介绍了伽利略时间变换之后，提出这种变换的依据，从而引出牛顿力学的时空观及这种时空观的局限性，把关键问题很自然地抛出来——时间是可疑的。 3.2 理想实验——两个火枪手的决斗 异地同时发出的闪光对于不同的惯性参考系是不同时的。根据光速不变原理分析推理，在地面上看同时发生的事件，在运动的车厢中看却不是同时的。这也是人们认为爱因斯坦这一假设的惊人之处，因为由此一系列违反“常识”的结论接撞而至。 3.3 GPS是如何“扭曲”时间的 对于精度以米计算的GPS来说，卫星的原子钟必须要特别精确才行。根据狭义相对论，当物体运动时，时间会变慢，运动速度越快，时间就越慢。因此，在地球上看GPS卫星，它们携带的时钟要走得比较慢，每天大约慢7微秒，大大超过了所要求的最大误差限度，它可能导致2公里的距离误差。 4.教学反思 这堂课是上海中学探究性教学在三个实验班的教学展示，笔者选择了物理学里特别有震撼力的“狭义相对论的时间相对性简介”作为题材，具有一定的挑战性。笔者之所以选择它，就是考虑到这个题材对中学生来说具有趣味性和深刻性。怎样在中学讲好一堂这样的课，也就是它的适度性，笔者思考了很久。笔者通过一些巧妙的教学设计，将要求的知识点通过“活动”“理想实验”和“情境”三种分类设计，由“探究→假设→推演→归纳”的各教学环节把这三类问题有机地串联在一起，由浅入深，环环相扣，使整个教学流程如行云流水，一气呵成，而且每一个问题又都具有相对独立性、趣味性和深刻性。以丰富的题材为载体的探究性教学，使学生一旦进入角色，便会产生欲罢不能的感觉。然而，题材的选择、问题的设置、围绕问题解析探究的节奏都直接影响到教学效果。如果题材选择不当，超出了学生的认知范围或为了设置问题而设置问题，就会使教学探究流于形式，激发不了学生学习和深入探究的兴趣。因此，教师在备课环节要充分了解学情，要善于将学生学习的内容巧妙地转化为问题情境，还要在课堂营造好的民主氛围，为学生参与交流讨论提供条件。 笔者将以上教学设计运用于课堂教学中，学生的积极性被充分调动起来。教师引领学生进行发散思维，多角度、深层次地思考问题，培养学生的探究意识。问题与反思的设计是开放性的，教师组织学生论答，其结论也应该是开放的，学生的论答只要科学合理，就应当鼓励学生积极发表见解。通过此案例笔者认为，高中物理探究性教学应当关注趣味性、深刻性与适度性。 （一）高中物理探究性课堂教学的趣味性 中学生都具有强烈的好奇心，兴趣才是他们最好的老师。在物理教学中，教师可以布置一些新奇、有趣的生活化场景来创设物理情境，激发学生学习物理的兴趣和热情。例如，在进行“探究气体的压强与体积关系”的教学中，笔者设计了让学生在瓶中吹气球的简单实验。笔者先准备了两组器材，并在其中一组瓶子底部的隐蔽地方钻了一个小孔。上课时，笔者挑了班里肺活量最大的男生和一个女生比赛吹气球（当然把瓶底有孔的器材给了女生）。学生都惊讶于比赛的结果，并对此产生了浓厚的兴趣。当大家注意到器材上的破绽时，心中都产生了疑问，这为后面的探究学习做好了铺垫。这种情境的创设能够把枯燥无味的物理内容变得趣味横生，激发学生学习兴趣，发动学生思维之弦。 高中物理探究性课堂教学的趣味性显现，重点在于学生的主动探究。在探究过程中，学生处于主体地位，其把所要探究的内容与自身经验以及自己对事物的想象结合起来，努力进行建构和创新，使目标真正地完整、充实起来。所以，探究性教学应该是思维开放、题目开放、过程开放。教师在教学中要给学生提供更多自主思考的空间，引导学生理解和领悟其中所蕴含的思想和哲理。 （二）高中物理探究性课堂教学的深刻性 高中物理探究性课堂教学的深刻性建立在探究问题呈现的基础之上。探究性课堂教学的内容是通过需要探究的问题来呈现的，大量的教学内容是学生在主动探究中或在指导者（教师或其他学生）的启发、帮助下通过自主选择获得的。在课堂教学中，教师应注重培养学生的问题意识，鼓励、引导学生多角度、多层面地深入思考问题，帮助他们不断挑战自我，逐步将对知识的理解引向深入。 高中物理探究性课堂教学深刻性显现，课堂设计最为关键的在于题材选取。教师所设置的问题必须有较高的立意和思辨性，要立足物理学科发展方向，挖掘物理的深邃思想，揭示知识本身的内在矛盾；要注重培育学生的思维品质与学科基本素养，注重学生的思维训练，提高其辨析能力。教师根据教学内容挖掘素材，努力创设丰富的问题情境，联系学生生活实际，让学生主动地提出问题，并引导其通过个人或小组搜集材料、提取与处理信息、合作探究来解决问题。 （三）高中物理探究性课堂教学的适度性 高中物理探究性课堂教学的适度性是指教师选择的内容对于学生来讲既不能过于复杂也不能过于简单。适宜的难度要求探究的内容具有适度的不确定性，其变量的多少要以学生能够掌握和控制为限度。设置的问题必须适合学生的心智发展水平，使他们能够通过对已有知识和能力的提取与综合来进行探究并得到结果。 高中物理探究性课堂教学的适度性要体现师生的主动性。在探究性课堂教学过程中，每个学生都参与其中，主动进行探究学习，积极收集和处理信息，乐意交流协作。教师则是探究性教学的引领者，给学生提供必要的引导和帮助。 二、高中物理探究性课堂教学的基本策略 针对高中物理探究性课堂教学的主要特征，笔者认为其策略主要有以下几点。 （一）注重培养学生的合作意识与知识建构观念 学生之间的合作体现在，探究活动过程中学生个体的主动参与和学生彼此之间的交流协作。合作意识的内涵包括以下几个方面。第一，培养学生主体参与意识。在探究性课堂教学中，学生是知识建构的主体，在学习中学生积极主动地表达自己的见解、抒发个人情感，引起教师与同伴的关注，吸引他们与自己交流讨论。第二，培养学生的亲和他人意识。在学习中，学生主动获得教师学习策略、方法和资料等方面的指导与帮助，并虚心接受教师和同伴的有价值的认识与看法，不断完善自己。师生之间、生生之间的扬长补短是合作意识的重要内容，有利于形成宽松民主的学习氛围。第三，让学生在探究过程中增强合作意识。新课改下的物理课堂要求教师更多地关注学生的学习经历与体验，学习体验活动已经成为物理课堂教学非常重要的一部分。让学生亲自参与体验物理知识获得的过程，可以使学生经历知识的产生背景和形成过程，从而能自主地进行知识体系的建构。 （二）注重学生的自主探究与教师的指导策划相结合 高中生已有了一定的观察能力、实验能力和思维能力，但分析判断能力还不成熟，自主性还不强，因此需要教师给予正确的、及时的指导。如果在探究学习中仅有学生活动而无教师的策划指导，那么就容易形成“脚踩西瓜皮，滑到哪里算哪里”的现象；而束缚太多，则达不到提高学生学习能力的目标。因此，探究性教学活动是教师主导下的学生自主探究活动，是在学生的自主探究和教师的必要指导两者互动中实现教学目标的。 （三）注重推进探究过程中的多维度教学评价 在物理探究性课堂教学中，教师应注重以下几个方面的评价。第一，综合评价——以学习能力和创新能力为中心。探究性教学重在探究，重在培养学生自主建构知识与创新的能力。探究性教学评价的最终目的应为学生的终身学习和发展服务，应强调每个学生充分发挥自己的学习潜能，既尊重他们的个体学习体验，又强调交流互补。第二，多元主体评价——将“同伴”“自我”引入评价。探究性教学的评价内容要多元化，要注重学生在探究过程中的表现，如学生是否积极主动参与探究活动，是否提出有价值的问题，材料信息的收集、整理能力如何，同伴之间能否很好地合作交流等，这样才能全方位地考察学生的能力。第三，终结性评价和形成性评价相结合。终结性评价有助于教师掌握学生对知识的理解情况，知道学生在这一阶段存在的问题，从而加以解决；而形成性评价可以弥补终结性评价的不足，能对学生在探究过程中出现的问题进行有效指导，帮助学生养成积极探索、钻研的精神，充分发挥评价的促进功能。 （四）注重探究性教学与其他教学方法的综合运用 探究性教学是学生学习科学知识的一种重要方式，但并非唯一的方式。课堂教学中有效学习的开展需要灵活运用多种教学方法，发挥每种教学方法的特殊功效。在选择具体的教学方法时，教师可以根据高中物理教学大纲的要求，将教学内容、教学目标、教学方法有机地结合起来考虑。例如，在讲授“静电现象”时，教师先列举生活中的一些静电现象，如雷电现象、冬天里脱去化纤毛衣时听到“噼里啪啦”的声音等，再让学生分组讨论，最后每组派一个代表作总结报告，使学生感受到静电存在于我们周围的一切物质中，包括人体自身在内的生物体和非生物体。有了这些体验，学生就会非常希望了解关于电的本质的有关知识。