力学科学探究式活动理论

2022-03-06 08:55:39 | 浏览次数：

【摘要】近年来，课堂教学中学生的主体性地位日益得到重视，但在很多学校的教师依然是“传授—接受”的教学模式。在中学物理学习中，力学知识具有了较强的综合性，力学知识中涉及了较多的知识，各个知识之间又存在着千丝万缕的联系，很多一线的教师也在不断的尝试新的教学法。

【关键词】课外；力学；科学探究；设计与实践

1.引言

1.1探究的背景

世界各国的教育工作者都明白科学素质对于现代人的重要性，也尝试着积极寻求解决教育的方法。不容置疑，科学素质的涵义引起了广泛的评议，其集中体现在三个方面：科学观，科学知识和能力，科学行为习惯。对于受教育者而言，科学观是一个人科学素质的核心，科学知识和能力是基础，良好的科学行为和习惯的养成是真正意义上的科学素质的提高。科学素质的培养必定得通过科学知识与能力的点滴积累才能逐渐树立起个人的科学观和形成良好的科学行为规范。因此，科学素质培养的基础就是科学知识和能力的培养，更细化的讲就是科学能力的培养，而科学能力又主要体现在科学探究能力上。

综观我国的教育史，由于多种历史原因，长期以来没有充分重视对学生的学科探究能力的培养，从而使我国的教育处于“理论上的巨人，行动上的矮子”教育。多数教育者天天都在谈科学素质的重要性，讲如何进行科学探究课堂，理论一套一套的接着来，可是真正要实践起来却没有几个。在中学一提到物理，各个是谈虎色变——物理太难，特别是高中物理的教学中，常常是学生叫苦，教师叫冤，学生叫苦是因为物理难，学不会，开始是“一听就懂，一做就错”，花费了大量的时间和精力到头来落下“竹篮打水一场空”的回报，从而使学生是“一听就打瞌睡，一考就全作废”的消极处境。

1.2问题的提出

物理学是物理概念和物理规律组成的一门系统性较强的学科，它是观察、实验和思维的产物，而中学物理主要研究的是理想化的物理世界。中学物理的主要功能是使学习者初步建立正确的客观物理世界的图景，培养其物理思维的能力。我们目前使用的物理教材，主要是以经典物理学的基础知识为主，而基础知识又以力学为中心，教材中所涉及的知识、方法，不论是物理概念的建立或是物理规律的发现还是物理基础理论的创立和突破。都离不开思维能力和抽象过程，如牛顿运动定律是以实验事实为基础，运用分析、综合、推理和归纳而总结出来的，又如质点、理想气体等概念模型，匀变速直接运动，匀速圆周运动等过程模型，平时我们处理的物理问题绝大多数都是模型化的，是通过形象思维而上升到抽象思维结果的产物。因此，理想化是中学物理其贯穿始终的一条主线，建立理想化物理模型，处理模型，将理想化情况的结果赋予实际意义是中学物理学习的主要思维和处理问题的能力。

那么我们的教育者提出的那么多治学之道难道都没有用？还是我们的理论与我们的社会现实有太大的差异或者说是与我们中学的应试教育有太多的隔阂？个人认为是很多理论都建立在了一定的物理兴趣的基础上进行的课堂，当学生没有兴趣的存在就按着别人的理论方法去做那只能是“治标不治本”，学生的成绩没有提升反而下降，从而导致一些老师认为探究课是不可取，是一种课堂秀而已。那如果我们的学生是有物理兴趣的基础那是不是我们的探究课就体现它的价值？那么问题就是我们如何培养学生具备物理兴趣的物理课堂。而力学是整个物理学的基础，起着基石和入门的作用。个人认为在中学物理课时有限的情况下进行一定的课外力学科学探究式学习的课堂，意在以培养学生兴趣为主，以培养探究意识为辅。

1.3研究的意义

1.开展力学科学探究式课堂有促进新课程的改革顺利进行。当前，我国的基础教育分过强调接受学习，个体学习，被动学习，机械学习的现状已经严重影响学生的身心健康的发展。因此，国家进行新课程改革，改掉学生的传统学习方式，旨在建立一种具有“主动参与，乐于探究，善于合作”特征的学习方式，以减轻学生过重的学习负担和推进新课程改革方案，而开展力学科学探究式学习正是促进这个改革的实施。

2.科学探究式活动是增强校园文化与提高素质教育的重要手段。探究式学习打破了原有学习的封闭状态，把学生置于一种动态、开放、生动、多元的学习环境中，它改变的不仅是学生学习的地点和内容，更重要的是提供给学生更多的获取知识、获取信息的方法和渠道，使学生在“自主学习、合作学习、探究学习”中获得一种崭新的学习体验。

3.力学科学探究式活动是提高学科教学质量和效率的需要。探究性学习作为一种学习方式，要求教师不再把现成结论、规律告诉学生，而是让学生自己在教师指导下自主发现问题、探究问题，进而了解获取结论和总结规律的过程，学生在这样的环境中学习接受到的知识远比被动式学习学到的多且记得牢，而力学是中学物理最重要的一块知识点，利用探究的学习方法可以让学生在快乐中学习、自主学习，增强了对整个物理学科甚至是多门学科产生学习兴趣，从而提高了学科教学质量和效率。

4.探究式活动的实施有利于学生的终身发展。未来需要的人才应该是具备多方面能力的，不仅仅是要具备知识，还要会学又会用知识，且有主动、创新精神，愿与他人合作，有科学探究能力，只有这样的人才能在未来的社会里站稳脚跟、在社会立足。探究性学习有利于培养学生这些方面的素质，因而有利于学生的终身发展。

2.力学科学探究式活动理论

2.1什么是科学探究

在普通心理学中对能力的定义是：凡是直接影响人的活动效率，促进活动顺利完成的个性心理特征就叫做能力（张卓玉，2003）。而科学探究正是人们所从事的一种富有探索性和创新性的活动，美国（国家科学教育标准）对“科学探究”的表述是：“科学探究指的是科学家们用以研究自然界，以及基于此种研究所获得的证据而提出的种种解释的多种不同途径，科学探究也指学生们用于获取知识、领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。”因此，可对科学能力做一个简单的界定：即凡是直接影响人的科学探究活动效率，促进科学探究活动顺利完成的个人心理特征就叫做科学探究能力。由于科学探究活动本身的复杂性和综合性，科学探究能力也必然包括从事学科探究活动所需要的各种能力，是一种综合性很强的综合能力。

2.2科学探究的要素是什么

我们要在教学实践中具体的实施科学探究式活动学习，就必须先设计科学探究式教学的教学模式，根据中学物理课程标准根据科学探究的一般要求及结合物理课程的特点和学生的认知水平，将物理规律的科学探究分为七个要素并对每一要素提出了探究能力的要求。

2.2.1提出问题

对于所上内容，一定要紧密结合课程标准对知识和技能的目标要求，根据具体的教学内容和教学目的从生活时间中提出一些富有探究性的问题，从物理学的角度表述出探究的问题使学生的学习目的明确，从而设计出较为创新的、探究性的实验。

2.2.2猜想和假设

提出问题后，应该接着学生对问题的好奇、怀疑、困惑和矛盾的热情心理，引导学生对问题的矛盾进行有效猜想和假设，形成探究问题的情境，促进学生积极思考，从而触发学生动手设计实验，并进行实验结果预测。

2.2.3计划和设计实验

在教师的指导下，根据课题和已有的条件，学生设计实验方案、选择实验方式，收集和处理数据的方法及探究过程中所需要的资料。

2.2.4进行实验和收集证据

根据探究计划进行实验操作，边操作边观察现象并记录数据。

2.2.5分析和论证

教师引导学生整理收集实验数据，并让学生对数据进行分析和处理，根据实验事实进行讨论、争辩、揭示产生现象的原因。通过数据得出的结论概括出相关物理原理进行论证。

2.2.6评估和反思

探究结果与事先的预测时候是否相符？探究的设计和计划的进行过程是否有缺陷？哪些地方需要改进？这些都需要教师和学生进行评估和反思。

2.2.7交流与合作

多给学生空间，让他们自己表达所探究成果及问题，培养学生学会倾听其他同学的探究报告、尊重他人的探究成果，并对学生们提出的问题作出相应的回答，在交流讨论中得到进一步的理解及改进。

2.3探究式活动内容的准则

1.可行性，要根据学生现有知识经验和认知水平以及学校环境为基础确定活动内容。不能超出学生的理解范围，否则，探究活动的目的没有达到反而对学生造成挫折的消极感，从而影响学生对物理学科的厌倦及害怕心理。当然，探究的内容也不能太过于简单，学生很容易就可以得出的结论会失去探究的价值及兴趣，每一节探究活动学习，一般要求只要一个中心问题，进行一次探究活动过程就能解决问题，通常不要求对证据做过多的探究。例如：在给小学生做一节“撒尿娃娃”的探究活动，那么他的主题就是模仿制作出撒尿娃娃的装置就可以完成探究任务。但对于中学生，那么我们就不能只是制作出其模型，还应该探究其原理和撒尿远近的影响因素，适度的可行性把握好就能激起学生的好奇心，从而通过利用他们自己所具有的知识及能力进行探究而达到探究活动的目的。

2.民主性，探究式活动学习的内容的确定要充分尊重学生的兴趣爱好，给学生足够的思考、探究的空间。师生之间、生生之间都要发扬民主，彼此尊重对方的意见。在民主的氛围重，学生才能真实表达自己的意见并坦诚与他人交流，并使自己的探究潜能充分发挥出来。学生在提出自己观点的时候，教师可以加以指导但不能将自己的意见强加给学生。

3.生活性，要以学生伸出的生活环境为基础，密切与生活联系在一起，引导学生利用现学物理知识关注及解决生活中的一些普遍想象，以便提高学生对力学乃至整个物理学科的学习兴趣。我们要给小学生上一节“自动流水器的制作”探究活动，让他们学会后在外出旅游时可以给自己心爱的花浇水而不至于回来后枯萎。上“跷跷板”的探究活动可以让学生知道在什么样的情况下可以翘起比自己大很多的人或物体。让他们体会到这个活动的乐趣从而提高对物理的爱好。

4.实践性，强调让学生在亲身体验中学习，有更多的机会动手、操作，在实践中获得积极的情感体验，形成对于自然、社会、人生的健康态度和价值观，形成乐于动手、勤于实践的个性。实践性的把握要注意两点：一是探究的结果要与某些变量之间具有因果关系，这种关系可通过演绎推理出来。如果没有这种因果联系，那么探究活动就没有结果，就会使探究活动不严密，学生也难以着摸；二是这种因果关系在现有条件下可以通过探究活动来证明。也就是说根据现有的材料、实验器材等及学生已有的知识、技能准备等，通过探究性活动的形式进行操作而求证出来的结果。

5.开放性，学生的研究性学习不同于严格意义上的科学研究。当学生选择了一个探究的方向以后，采用什么样的探究视角、探究目标、探究的切入口、探究过程，探究方法、手段，探究的结果如何呈现等，应该有较大的弹性。同时，在课题探究的过程中，还可以不断地生成新的问题，如果他们认为有必要也可以修改和调整所要探究的问题。

力学科学探究式活动的目的是在学生兴趣的基础上培养学生的科学探究能力及提高对整个物理学科的兴趣，从而达到教学目的。那么我们力学科学探究式活动的课题就要基于学生自身兴趣为主，要来源于生活。我们每天都会遇到很多很多的问题，有的问题是日常生活中令人烦恼的问题；有的是学习中的解题问题；有的是我们共同关注的问题；还有些是个人感兴趣的问题等。在这些问题中很多又是关于力学方面的问题，我们则可以从中提炼科学探究活动主题。

2.4力学科学探究式活动学习的组织形式

探究式活动的组织形式主要有：小组合作探究、个人独立探究、个人探究与全班集体讨论相结合。

个人探究与全班集体讨论相结合在中学教学中是比较常用的组织形式，全班学生由3—6人组成一个小组，分成若干小组，大家围绕同一个探究主题，各小组各自收集材料、开展探究活动、取得结论或形成观点。然后在集体讨论环节上与别的小组分享自己小组的观点或意见。

个人独立探究可以采用“开放式长作业”形式，即先有老师向全班同学布置探究性学习任务，由每个学生自定探究主题方向独立开展探究活动经过一段时间后完成探究性作业。

小组合作探究也是一种常用方法，由3—6个学生和一个指导者组成一个小组，针对某一个探究性任务进行探究并作出结论。

2.5探究式活动学习中教师的主要职责

在探究式活动中，由于学生是主体，而教师与学生的互动只是学生有需要的时候才发生，因此，教师的角色是“导师”，重在把学生引导为学习探究和解决问题的主体。

科学探究活动中教师作为指导的主要表现：

1.在科学探究式活动中，教师要及时了解学生开展探究活动时遇到的困难，有针对性的进行指导。教师是学生研究信息交汇的枢纽、交流的组织者和建议者。在这一环节中，应该注意观察每一个学生德、智、体多方面的发展，特别是弱势群体的身心发展。

2.在科学探究式活动中，教师要指导学生如何写探究日记或过程，及时记录探究情况及真实个人体会，为以后进行总结和评价提供参考。

3.教师可以根据学校和班级实施探究性学习的不同目标，在不同的学习阶段进行重点的指导，如指导设计解决问题的方法，或者指导学生如何形成结论等。

4.在科学探究式活动中，要引导学生意识到进行实验与收集数据对科学探究的重要性，并通过观察和实验收集数据。科学事实是检验科学结论的唯一标准，证据是进行科学分析的根据，因此，在探究过程中必须要让学生学会整理数据。

2.6科学探究能力的特点

科学探究引入学生的学习过程以后，这里的科学探究是只学生在物理学习中，能从日常生活、自然现象或实验现象的观察中发现与物理学有关的问题，并能通过提出问题、分析问题、解决问题，获取知识、技能、方法的自主学习方式。科学探究是培养创新意识、创新精神和实践能力的一种重要方式，是素质教育的基础。因此，科学探究能力是科学素质培养的首要任务。

科学探究能力有以下六个特点：

1.科学探究能力表现在学生进行探究性科学的活动中，并在活动中得到发展。

2.科学知识和探究技能是有机结合的。科学探究能力离不开科学知识和可能技能，缺乏科学知识，那么科学探究就无从谈起；缺乏科学技能，也无法保证顺利进行科学探究活动。

3.探究活动具有外显性，探究过程是在可见的环节中完成的。

4.探究活动的开展具有灵活性和协调性。在探究活动过程中的方法是多种的，不一定按照某一指定的模式去完成，应该根据探究的需要灵活运用方式方法，使探究活动协调进行。

5.科学探究活动具有集体性、合作性和交流性。在探究过程中有很多工作需要人与人之间分工合作，交流中完成。

6.探究活动具有循序渐进性。学生的科学探究能力的培

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养要在探究实践中不断累积，由简单到复杂才能使探究活动的水平循序渐进。

【参考文献】

[1]母小勇，李代志.物理学教育新论[M].南京：江苏教育出版社，2001.26