物理教学实施开放性教学的探索，本文主要内容关键词为：开放性论文,物理教学论文，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。
在科学技术飞速发展的今天，知识与技术的更新速度空前加快，信息的急剧膨胀使人们需要不断面临新问题、新情境。在时间有限的基础教育中，教师仅凭课堂教学，不可能教给学生受用终生的知识，只靠学生机械接受知识的课堂教学活动已不能适应今后形势的要求。因此，我们的教学应着眼于发展学生的智力和创造力，务必使学生能够闻一知十，触类旁通。如今，社会对各学科教学目标的要求已经提高到了“知识—智力—能力—思维—实践—创新”的层面，特别是对学生创新能力的要求更高，传统的封闭式课堂教学则无法达到目的，因此，我们应努力寻找和建构适应社会要求的教学观念与方法。“在物理教学中实施开放性教学的实践”课题就是在这样的背景下产生的。
所谓开放性课堂教学，是指在现代科学成果系统论、信息论和控制论的指导下，广泛吸收已有各种教学方法的长处，并创造性地应用于现代课堂教学中。在向学生传授知识的同时，发展其智力、启迪其创造力，促进学生个性的全面发展，以达到适应现代素质教育要求目的的课堂教学方法。
开放性课堂教学最基本的理念是把课堂营造成“信息的反应堆”和“思维的交合场”，努力把学生引导到问题与科技前沿中去，通过师生间、生生间对话，在解决小课题、探索性实验、研究性实验等实践活动中，开阔学生视野，增强其问题意识，从而提高学生分析处理问题的能力。
开放性课堂教学的实质是将教学活动看成一个开放性系统，在该系统同周围环境进行物质与能量交换的过程中，实现教学活动与环境的良性互动；同时，不断建立新的平衡。即采用先进的科学技术更新教学方法与手段，使学生在认识和掌握人类几千年来积淀的优秀科学文化知识的同时，将其内化为自己的能力与技能，这样，学生才能在改造和完善主观世界的同时，适应和改造世界，创造更加美好的未来。
在实施开放性课堂教学的过程中，教师必须认识到，开放性课堂教学不是改革开放背景下唯一的教育模式，教学内容也不一定是大课题、大内容或大活动。因此，实施开放性教学的首要任务便是引导学生在学习方式、方法上发生根本的转变，使学生认识到教学内容可以是一个实物、一个片段，也可以是一个小实验或小插曲，甚至仅仅是对一个物理题目、物理概念的探究。基于这样的理念，近几年来，我组教师在将CAI课件、实验诱导教学、成功教学、创新教学、网络教学、“布白”艺术教学、小课题教学等教学策略应用于物理教学的探索和实践方面，取得了比较显著的教学效果，也促进了学生的全面发展。
下面，着重谈谈我们在开放性课堂教学实践中的一些做法和体会。
一、利用现代教育技术，提高学习过程的开放性
突出学习过程的重要性是教学改革的重要内容之一。传统注入式教学最大的特点是教师过早给出结果或结论，这是素质与能力培养中的大忌。我们知道，学生的素质与能力是在问题的提出、分析、解决和应用过程中逐渐形成和发展起来的。一节课的成功与否，在很大程度上取决于教师如何展现过程，而着意开发的CAI课件在突出学习过程方面可以发挥十分出色的作用。
在《玻尔的原子模型》一节教学中，可采用引导学生回忆卢瑟福的“原子核式结构学说”的方法引入课题：卢瑟福的原子结构学说是不是无懈可击了？卢瑟福提出原子的核式结构学说时，玻尔正在卢瑟福实验室工作，他参与了α粒子散射实验的工作，并坚信卢瑟福的原子核式结构学说是符合客观事实的。但善于思考的玻尔同时也发现，卢瑟福的“原子核式结构学说”与经典电磁理论间存在着尖锐的矛盾（用CAI课件向学生展示）：
（1）电子绕核高速旋转是一种变加速运动。按照经典电磁理论，做变加速运动的电荷要向外辐射电磁波，这样，电子的能量要逐渐减小，电子绕核运动的轨道半径也会减小，最后，电子将沿螺旋线轨道落到原子核上。而事实上，原子却是稳定的。
（2）按照经典的电磁理论，电子绕核运动时辐射的电磁波频率应等于它绕核转动的频率，随着电子绕核旋转轨道半径的不断变化，其运行的频率随之变化，原子辐射电磁波的频率也将不断变化。这样，大量原子发光的光谱应是包含一切频率的连续光谱。而事实上，原子光谱却是分立的线状谱。
在此基础上，再引出玻尔对原子结构的思考，不仅能顺利、有效地引入课题，在拓宽思路、调动学生积极性的同时，也对学生进行了科学思想方法的熏陶。在讲解玻尔思考原子模型新结构的过程时，可通过CAI课件插入普朗克的“量子学说”、爱因斯坦的“光子说”及其在光电效应现象研究中取得的成功，还有巴耳末在研究氢原子光谱可见光区域内的十四条谱线的波长规律等信息，使学生体会科学家的思维方法，感受伟大发现背后的艰辛。在帮助学生理解“玻尔理论”时，可借助CAI课件使玻尔理论中“能量的不连续”“轨道的不连续”“能级”和“能级跃迁”等抽象的概念具体化，降低思维的梯度；介绍玻尔理论后，可抓住玻尔建立原子模型的事例，及时进行德育渗透和创新观念的培养，使学生认识到学习玻尔理论具有深刻的现实意义。
二、在增强问题意识过程中，提高开放性教学的品质
教学模式的优劣有两个衡量标准：一看是否有利于学生的主体参与；二看是否便于发挥教师的主导作用。在传统的教师讲学生听的单一教学模式中，不少学生的课堂参与度是十分低的，常听一些老师这样抱怨：“该讲的都讲了，他不学我也没办法……”“这道题都讲了两遍了，考试时他还错”，究其原因，还是学生投入得不够。现代教育理论强调应增加学生自学和思考的时间，并在学习中给予学生及时的、适时的指导。事实上，我们强调明确学习目的、培养学习能力的根本目的就在于促使学生学会学习。
在实施开放性教学的过程中，教师既要遵循知识的逻辑序列，又要遵循学生身心发展的规律，应因材施教，引导、启发学生。教师要把单纯的认知活动导向为全面的心理活动，使教学成为师生认识、情感、意向及自我意识的综合活动过程，以充分调动学生学习的积极性。
我们知道，问题的客观情境，即信息量的多少、空间组合方式及各种因素间的相似程度都会影响人们解决问题的过程，况且，客观现实本身就比较复杂，人们只有发挥自己的主观能动性，在认真分析问题，排除无关因素的干扰，将复杂的、纷乱的、间接的问题情境简单化、明朗化的基础上，才能更好地解决问题。
例如，在复习《力 物体的平衡》内容后，为了考查学生对知识掌握的灵活度，可以向学生展示下面的问题，让他们分析讨论：
题目如图1所示，物体在绳子拉力作用下，由A向B做匀速直线运动，物体对水平地面的压力为N，受地面的摩擦力为f,绳子对物体的拉力为T，则物体运动过程中，N、f、T的变化情况是（ ）
A.N、f、T都增大
B.N、f减小，T不变
C.N、f、T都减小
D.N减小，f增大，T不变
解析 题目中涉及各力的变化情形比较复杂，很难用直观、简捷的方法解决。于是，学生普遍采用淘汰法，用平衡条件∑F=0对选项逐个甄别：
（1）对物体进行受力分析，如图2所示。若N、f、T都增大，物体在竖直方向上的合力就不可能为零，这与题意相悖，故选项A错。
（2）选项D也马上被否定了，因为物体向左运动过程中所受的摩擦力是滑动摩擦力，公式f=μN应该成立，不可能出现N减小、f增大的情况。
（3）对B、C两选项，学生的意见产生了分歧。赞成选项B的学生认为，物体被绳子拉着沿AB方向做匀速运动的过程中，“N、f减小，T不变”同时满足了平衡条件∑F=0和公式f=μN，因此，选项B正确；而选项C中，由于N、f、T都减小，平衡条件∑F=0都不一定能成立；认为选项C对的同学则用联想类比的方法，认为由于物体受到了四个力的作用，直接对其运用平衡条件∑F=0来分析是比较麻烦的，可以先将N、f两力合成，用它们的合力F＇来替代其作用效果。这样，物体在mg、T、F＇三力的作用下沿AB方向做匀速运动时，T、F＇两力必定关于竖直方向呈对称分布，随着物体沿AB方向的运动，拉力T与水平面的夹角α逐渐增大，只有选项C同时满足平衡条件∑F=0和公式f=μN，故应选C。那么，到底哪个选项正确呢？在学生各执一词、争论不休的时候，笔者提示：请同学们仔细检查自己的思路中是否还存在考虑不周全的地方，能否自圆其说？另外，是否可以换个角度思考，帮助对方找出疏漏之处。在笔者的提醒下，学生们又认真进行了分析，终于发现了问题：
①如果选项B正确，怎样确定物体在被绳子拉着沿AB方向做匀速运动的过程中拉力T是不变的呢？②选C选项的同学忽视了最根本的一点，即物体在绳子拉着沿AB方向做匀速运动的过程中，满足公式f=μN，那么，f与N的比值应该是一个常数，即N/f=tanα中的α应该是个常数，所以“T、F＇两力关于竖直方向必成对称分布”是主观臆想的产物，用它作为分析问题的根据，难免得出错误的结论。
看来，该题的答案非选项B莫属了！是不是就选B了呢？学生在上面讨论的基础上，抓住物体被绳子拉着沿AB方向做匀速运动的过程中mg、T、F＇三力合力为0的特征，如图3所示，利用动态三角形可以很快得出结论：在物体被绳子拉着沿AB方向做匀速运动的过程中，N、f都减小，但T则先减小后增大。
一个颇为棘手的问题，在学生思维活动的推进过程中，被揭开了神秘的面纱，同时还发现了命题的不足之处，一番艰苦的劳动终于换来了收获的果实，大家都感到非常激动和快乐，也增强了学习的信心。
三、巧用实验，增强开放性教学的趣味性
物理学是以实验为基础的自然科学。中学生学习物理的主要障碍是只会记忆物理概念、公式和规律，而不善于结合实际现象去分析物理过程。从心理学角度看，感知与操作是认识的基础，对直观物理图景的形象记忆和理解往往比语言符号的逻辑记忆和理解更有效，所以，教师在引导学生建立物理概念、认识物理规律和分析解决问题时，要尽可能通过实验帮助学生在头脑中建立起清晰的物理图景。
如在《单摆》一节的教学中，在讲完单摆的基本知识后，笔者向学生提供了几个外形完全相同、质量不同的金属小球，两个外形和质量都相同的金属小球，几根细线，六块条形磁铁，铁架台和横杆，固定横杆的器件，直尺和两个铁夹，要求学生设计出定性验证单摆周期公式的实验。
面对实物进行设计的思想很符合中学生形象思维的特点，因而可以激发学生浓厚的兴趣。片刻，甲同学说：“由于没有停表，所以教材上的实验方法是不行的。”乙同学接着说：“教材上的实验采用分别测出两个单摆周期的方法找出相关物理量的关系，同样，我们也可以用将两个单摆在相同时间内完成全振动的次数进行对比的方法来研究有关问题。”笔者肯定了乙同学的方法，并引导学生用如图4所示的装置验证：单摆的振动周期与摆锤的质量和振幅无关，与摆长的平方根成正比。丙同学自言自语：“那几块条形磁铁是干什么用的呢？”笔者反问学生：“单摆摆动中的回复力由重力的切向分力提供，而物体在地球的不同位置所受的重力是不同的，那么，单摆的振动周期与g有什么关系呢？”丁同学用肯定的语气说：“我们可以将磁铁（由几块条形磁铁叠成）放在甲球下方，通过磁铁对甲球的吸引力改变甲球振动的回复力，便可以模拟单摆在地球表面不同位置时的摆动情况。”他的话引来一阵掌声，演示时却发现，甲球几乎成了圆锥摆，怎么办呢？戊同学想了想说：“只要改变一下摆线就行，用两条等长的悬线分开的细线系住甲球，就可以稳定甲球的摆动轨迹。”
一个颇有难度的实验就这样，经过学生的细心琢磨、层层推敲，被揭开了“谜底”。这种开放式的探索性研究，不仅提高了学生思维的水平，还加深了学生对知识的记忆。
四、利用网络资源，提升开放性教学水平
瑞士著名心理学家和教育家皮亚杰认为：知识既不是来自主体，也非来自客体，而是在主体与客体相互作用过程中构建起来的。一方面，新经验要获得意义需以原来的经验为基础；另一方面，新经验的获得又会使原有的经验发生改变，被补充、调整或改造，这就是双向的建构过程。
皮亚杰的建构主义观点认为：学习是建构内在心理表现的过程，而不只是知识由外到内的转移和传递，更是学习者通过新知识经验与原有的知识经验发生相互作用，来充实、丰富和改造自己的知识经验；学习者学习的过程并不只是发展起供日后用以指导活动的图式或者命题网络，重要的是在面临新的情境时，能够灵活地建构用于指导活动的图式。
在知识经济时代中，物理教学应做出怎样的改变？首先，我们应改变教育观念。尽管基础教学的主要任务是传播知识，但不能因此而否定基础教育在生产新知识中的作用，教师在传授知识的同时，有意识的对学生进行创新意识、创新精神和创新能力的培养比产出客观的知识更重要。在现代社会中，如果没有良好的知识结构、思维方式、活动能力和心理品质，是不可能有所作为和有所创新的。这就要求教师应针对所要学习的内容设计出具有思考价值的、有实际意义的问题，先让学生去思考并尝试解决，在此基础上，教师再通过图书资料、投影仪、网络资源、计算机辅助教学等手段，提供给学生一定的知识信息，并进行适当引导，组织学生进行讨论、合作，但这都不应该妨碍学生的独立思考。而只是通过有机地配合，促进学生对问题的解决。
例如，在教学《放射性的应用与防护》一节时，由于该节内容知识性强，涉及范围广，单靠教师的讲解不可能达到好的教学效果。况且，学生处理实际问题的能力并不强，需要进行强化训练，因此，对这节内容采用网络教学是最好不过的。于是，我们分以下几个环节实施开放性教学：
1.资料的搜集准备阶段
预先让学生通过查阅图书资料、上网或向有关人员请教咨询，搜集放射性的应用（实例介绍）、放射性污染的危害（史实资料）及防护措施等方面的资料。
2.《放射性的应用与防护》教学过程
（1）启动：先引导学生回忆放射性和三种射线的特点，提出将以专题讨论的形式研究“放射性的应用与防护”的问题。
（2）小组讨论：组织学生以小组为单位。综合处理各人搜集的资料，告知学生准备稍后在课堂上陈述以下内容（通过多媒体展示出来）：①什么是放射性同位素？为什么生产和科研中多采用的是人造而非天然的放射性物质？②α、β、γ三种射线对物质的作用各有什么特点？③利用实例分别介绍三种射线的应用并简要说明其应用的原理（或依据）。④什么是示踪原子，怎样理解其作用？⑤什么是放射性污染、放射性污染有什么后果？⑥哪些事件或事物会导致放射性污染？请举例说明。⑦对放射性污染有哪些有效的防护措施？
（3）课堂陈述：组织小组代表进行课堂陈述，一名学生陈述后，小组内的其他学生可补充发言，陈述或发言中用到有关资料时可在“展示台”或电脑上展示。
（4）提问和答辩：小组陈述完后组织提问和答辩。要求学生可以就相关内容提出问题，由小组成员或其他学生回答，教师视情况作必要的补充或强调。特别注意，应及时进行引导、把握和控制提问及讨论的方向，并对讨论中的重点内容和需要重点解答的问题适当板书。
（5）问题解答：教师针对重点内容进行讲述，并通过及时展示相关信息资料，使学生对示踪原子的“示踪”功能、γ射线探伤、伽玛刀、食品保鲜、“放疗”和放射性污染等情况有比较直观的认识。
采用这样的教学方式，不仅很好地调动了学生学习的积极性，使课堂变得生动活泼，也提高了学生处理具体问题时检索资料、分析资料的能力和解决问题的能力；还使教师放开了手脚，从学生学习过程中发现问题并突破其认识上的弱点，从而及时且有针对性地化解了教学中的难点，使不同层次的学生获得不同的学习效果。
我组的研究与实践表明：在物理课堂教学中实施开放性教学是大有可为的。首先，开放性课堂教学可以最大限度地优化课堂教学过程；其次，可以使课堂教学管理过程科学化，使各种教育资料的配置合理化；同时，可以极大地激发学生学习的主动性和积极性，提高学生的学习水平，从而使课堂教学系统结构化，真正达到外部的适应与内部的和谐，实现培养具有创造性思维能力的智能型人才的教育目标。
在实施开放性课堂教学的过程中，教师必须有对事物进行主动探究的意识和热情，对自己所从事的工作要有不懈追求完美、追求卓越的精神。只有具有坚实的专业知识、深厚的教育理论、娴熟的理解和运用教材的能力、良好的语言表达能力、观察了解学生的能力、组织管理和调控教学活动的能力，才能轻松驾驭课堂。只有这样，教师才会对已经烂熟于心的教材倾注满腔的热情，不断地采用新方式、新方法，对教学情景、教学过程进行再设计，从而出现“常教常新”的景象；也只有这样，教师才会在实施开放性课堂教学活动中有意识地稚化自己的思维，在不知不觉中把学生的思维逐渐地引向纵深，从而真正达到探究的目的。