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【教学研讨】中学生探究能力培养的几点尝试

作者:admin来源:四十中学更新时间:2010-06-09 08:43:00

    能力来源于实践。

    学生探究能力的培养离不开学习物理和应用物理过程中的一系列实践活动。

教学活动实际上是一项教师和学生共同参与的探索实践活动。

在教学过程中,培养学生科学探究能力的途径很多,只要我们改变以往教师主导课堂,学生被动接受的模式,开动脑筋,大力实践,不断地丰富自己的教学方法,寻找新的教学思路,让学生尽可能多的参与到教学的过程中来,学生的探究能力就会在积累中提高。

下面谈一谈我在教学过程为了激发学生兴趣、培养学生探究能力所做的几点尝试。

1.搞好课外活动  培养学生探究意识

学生探究能力培养的首要任务是激发学生求知的欲望,主动参与、自主学习,在自主学习的过程中,教师因地适宜的引导、培养学生的探究意识。 在初中物理《大气压强》一节中由于水银蒸汽的毒性,教材并不要求课堂上演示托里拆利实验,但我又希望学生有深刻的体会,就在课堂快结束的时候,故意用惋惜的口气表示。学生们立即开始积极动脑想办法探索能够替代水银的“托里拆利实验”。他们利用活动课有的小组想到了用抽气机把管子里的空气抽干净,然后再把管子的一端浸没在红墨水中,观察红墨水上升的高度,由于学校的抽气机效果不好,达不到一定的真空度,所以在实践过程中总是达不到合理的液柱高度,但是学生们没有放弃,终于有一个小组想到了一个既简便又准确的方法。他们找来了连接燃气管道的透明塑料管,一端安装好球形阀门,先往管子里灌满水,灌水的方法更是巧妙,把一盆水放在桌面上,把没有球形阀门的一段浸没在盆子里,另一段的球形阀门低于桌面并打开向外吸水,利用虹吸作用盆里的水很轻松的灌满整根管子,这时关闭球形阀门,从四楼窗口送下绳子,把球阀一端捆好慢慢提起来,在提到大概三、四楼中间时,管中水面突然不再上升,管子上端出现真空部分,这时测量液柱的高度,就可以得到外界大气压值。

在整个活动课中学生主动的设计实验、进行实验,而教师只是在一些问题上引导学生思考选材、思路的可行性和科学性,好多同学还主动研究了虹吸作用的原理,在反复试验选择透明塑料管的过程中,学生们还了解到了圆形软管的抗压能力比椭圆形的要好很多,还有很多同学进行研究由实验得到的数据与气压表得到的数据的区别,反复进行实验误差的评估。学生参与其中,探究意识大大增强,能够主动的探究一些问题、解决一些问题。

充分开放小组活动,让学生展开开放性探究,结合教学内容选择相关课题学生们完成了各种小设计、小制作、小实验、小发明。我们还有幸参加了中央电视台的“异想天开”节目组组织的活动,录制了同学们设计的可以在洪水多发地区使用的房屋、可以自由移动的梯子、可调度数的眼镜等。在各种活动过程中,学生们不光提高了兴趣,增强了动手能力,更重要的是有了主动探究问题的习惯。

2.重视数据的收集与分析  提高学生思维能力

由于应试教育的影响或者是传统的教育思想的束缚,我们的课堂中或多或少都存在重结果、轻过程的现象。有的老师十分轻视数据的收集和分析,把实验当成是学生熟悉和理解“结果”的途径,仅仅让学生去大概感觉一下实验的现象和结论,完全没有把实验数据的收集和分析当成是培养学生探究能力的途径。比如,凸透镜成像规律一节,通过探究实验学生们得到在物距处于不同阶段时的成像特点。在实际教学过程中,可能我们根本不要求学生再去花时间设计表格、记录不同物距时的数据了,与之相反的是我们可能特别要求学生验证几个有代表性的物距,从而总结出凸透镜成像规律,然后应用于解题。

初中物理实验中真正需要收集数据、描点作图、数据分析的实验很多,比如:探究电流与电压、电阻的关系;重力与质量的关系;固体的熔化规律等等,每一个实验都是一个培养学生探究能力的机会,不容错过。

我在进行《密度》的教学的时候将一个班分为三部分,分别测量三个胶塞、三个铁块、三个铝块的质量,并用排水法测出体积,要求学生设计表格纪录数据,并在mV图像中描点作图,如下图就是某班同学收集的数据和图像。

另外我们还尝试了,利用电子表格Excel进行数据的处理和作图,在学生具备了一定的计算机能力后,可以要求学生设计电子表格,并插入图表,进行数据记录和分析,经计算机技术和物理实验相结合大大提高了实验的效率,提高了数据分析的准确性。

客观记录数据、充分尊重事实有时能够给学生带来“意外的发现”。比如:“探究串联电路的电压关系”实验,实验过程中要求每个小组都设计表格并客观的记录数据,在数据分析的过程中,我们发现大部分组的数据可以近似得到正确的结果,但是有三个小组的数据相差较大,我们当堂分析了他们的数据,以期找到一些问题,我们发现这三个小组的9组数据结果都是“分电压之和小于电路两端电压”,这就不能用误差来解释了,学生们开始分析,这三组同学也开始反思,终于同学们在对着三组的实验步骤的询问中找到了疑点——他们都是在断开开关的情况下测得了电源电压,并把他们当成是开关闭合时的电路两端电压。当然解决这个问题需要高中的物理知识,但是我们不能因为要教好初中这一点东西就忽视了对学生探究能力的培养,我想这比一个电学规律重要得多了。

我们采用的电压表的准确程度不高,造成分电压之和不能与电源电压吻合,以往可以用误差来搪塞学生,但是学生们认为如果是误差的话不会总是出现分电压之和小于电源电压的现象,于是找来更为准确的电压表,发现仍然如此。学生们产生了极大的疑问,带着这个问题,进行了多次试验,并纪律数据进行分析,发现接线柱的松紧程度也会影响实验的结果,于是同学们在此对接触电阻的概念理解的非常透彻了。 

3.参与实验设计  增强学生的创新意识

注重实验教学,使之成为培养科学探究能力的重要途径。物理学是一门以实验为基础的自然学科,中学物理新课程的各个模块均安排了一些经典的物理实验,对其所要解决的问题进行了精彩的验证和探索。设计实验是学生学习初中物理的一项较高要求,是有效的实验学习方式之一,对于探究能力的培养是至关重要的一个环节。

教师进行实验教学时可以采取尽可能开放的原则,在明确实验的目的和要求的前提下,根据实验内容事先尽量准备多一些实验器材,提供给学生选择;然后引导学生围绕实验目的积极展开实验方案的设计,包括实验器材选择,实验步骤制定,实验原理的理解,实验表格设计,还要把握好安全性原则、可行性原则、经济性原则等。学生设计方案时,教师应适当指导,和学生形成交往和对话的关系,形成互动。

如:“压力作用效果与哪些因素有关”的探究实验学生根据生活经验都能够猜想出影响压力作用效果的因素有“压力”、“受力面积”,有的同学还会提出与“物体的重力”有关等等。对于这样一个难度不大的探究实验,正是培养学生探究能力的好机会。适当给出较为丰富的器材供学生选择,或者干脆让学生自己从身边选取合适的物品设计试验,我们会发现学生利用矿泉水瓶和海绵块设计出了非常严谨的实验步骤,有同学用一支笔就能够简明的说明问题,有的同学甚至想到了用妈妈的高跟鞋来说明问题。无论如何,这都表明学生的思维被激活了,他们在千方百计的想办法证明或者反驳一些观点,就在这个过程中,探究能力已经得到锻炼。

再如:浮力教学中,阿基米德原理是其中的一个重要部分。阿基米德原理是一个关于浮力大小的公式, F=G ,以往的教学剥夺的学生思考整个过程的权利,一步到位的将矛头指到了“物体的浮力大小”这个环节。这个问题是一个比较终端的问题,需要一定的知识铺垫,也需要有一些更为明确的条件,如果马上让学生设计实验来探究,几乎没有人能够完成这个任务,于是就有的老师把这个实验变成了一个演示的过程,用弹簧测力计测量空桶的质量,再测量一个物体的质量,将物体缓慢的浸入溢水杯,并用空桶收集溢出的水,测出物体浸没后的示数,最后再称量小桶和桶中的水的总质量,然后进行数据处理,最后老师替学生们发现,原来物体受到的浮力就等于这个物体排开的水的重力,于是总结出公式。整个过程不是学生设计的,学生完全不知道老师要干什么,为什么要把溢出的水收集起来?为什么称那么多的质量?这些质量之间有什么关系?最多是认真观看老师“表演”的学生记住了最后的结果。

我们思考这样的一个实验还有什么意义呢?充其量增加了课堂的生动性,让课堂更直观或者是更有利于学生记住一些东西。

探究的过程需要学生全程参与,学生提出问题时一定不会直接把目光锁定在“浮力的的小等于什么”这样的问题上的,他们会思考诸如“浮力的大小与深度是否有关?”、“是不是越轻的物体收到的浮力越大?”、“浮力与物体的形状有什么关系?”等等问题。我们完全没有必要紧张这节课是否还能够完成教学的任务,尽可能的让学生自己设计实验去验证自己的猜想,学生在头脑中空想出来的一些错误的想法,有些时候在实践的过程中很容易就放弃了,大家会慢慢的把目光集中在几个问题上,这时老师就要因势利导,主导课堂的方向,把探究的任务明确,学生才会自己设计出合理的方案,并通过探究得到想要的知识。

学生参与整个探究的过程,在明确自己最想解决的问题的前提下自己设计实验方案,极大的激活了学生的思维,探究能力自然会在实践的过程中慢慢积累。

4.加强小组学习  培养合作精神

探究能力的养成必须要求学生有一定的独立思考、独立研究能力,但是在训练学生的探究能力的过程中,采用小组合作的学习形式,优势互补,可以缩短学生的成长过程,在没有养成较为成熟的个人探究能力之前,小组的探究能力大于其中的每一个个体,整体的进步对于个体有很大的带动作用。

为了充分调动学生的学习主动性,让学生更好的参与到探究活动中来,可以采用小组预先研究的方法。在下一节课进行探究学习之前,要求小组事先准备探究的内容,小组在课前对即将进行的学习内容进行预先的思考、对探究内容有一定程度的认识并搜集一些与实验内容相关的信息以备再小组之中有所交流。这样就会在小组内消化一些问题,很多个别性的错误想法在组内就能够解决了。

在进行实验的过程中,每个学生都不可能面面俱到,组内进行有效的分工,比如记录数据、实验操作、计时测量、等等,可以保证实验的顺利进行,节约时间,避免实验的失败与重复。在对实验进行数据分析,误差分析,反思实验的过程,总结结论等等环节上则更能体现出小组学习的优势。每位成员在组内积极展示自己的优势,在小组中发挥自己的长处,提升小组合作活动的效力,让小组成员的探究能力得到共同的进步。

 如:在进行“用常规的方法测定物质的密度”的实验教学时,可以再之前布置研究内容———自己设计实验方案,用天平和量筒测量各种固体和液体的密度。在课堂上,给出时间让小组内交流设计方案,每个组形成一种大家都认同的方法,然后班内交流。在这个环节,小组成员都有能够有机会把自己的试验设计思路得以展示 ,在交流的环节中已经可以修正很多不规范的思路,然后在班内以组为单位交流,每组有一名发言人,他代表了本组的统一意见,在他把本组的想法展示之后,其他的小组成员可以补充或者反驳。通过这样的一个环节,有些组设计的误差较大的方案得以排除,而设计这个方案的小组在被别的小组纠正的过程中也能够有所收获。在明确了用于容器残留液体会造成较大误差后,原来没有考虑到这一点的小组甚至马上就会想出另一种避免残留的方法。(1.用量筒测部分液体体积V1     2.用天平测空烧杯杯质量m1     3.将两桶中的液体倒入烧杯一部分并记下剩余液体的体积V2    4.用天平称出烧杯和杯中液体的总质量m2  。由此可见在小组学习中能够解决很多实际的问题,并且激发出的一些新的灵感,参与小组学习的每个成员在其中都会得到锻炼,从而增长其探究的能力。

小结:学生探究能力的形成主要来自于实践,教师在教学的过程中,必须时刻把握学生的主体地位,学生该经历的过程,教师切不可越俎代庖。能力的培养是贯穿于整个教学的,在各个环节教师都要有意识的引导学生的参与,在积累中学生收获了能力,也收获了成绩。

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