我们常常会听到一些物理课,评课时不少教师冠于某一教学环节为“科学探究”,以此作为贯彻新课程理念的依据。笔者认为这是对“科学探究”的误读,有些只是老师安排学生进行的“探究性学习”。
科学探究指的是科学家研究自然界,根据研究中发现的证据提出解释的多样化的活动方式。探究性学习指的是仿照科学研究的过程来学习科学内容,从而在掌握科学内容的同时体验、理解和应用科学研究方法,掌握科研能力的一种学习方式。探究性学习包括提出问题、收集数据、形成解释、评价结果、检验结果五个方面。它与科学探究有联系又有区别,这五个方面的特征构成了探究性学习的五个基本特征。本文结合笔者听的两节课,试图探寻“探究性学习”的本意以及如何发挥探究性学习的功能。
案例1:自由落体运动规律的探究
老师在口头介绍了频闪照片研究自由落体的实验以后,出示了一组实验数据(表1)。
老师提示学生:研究问题要从最简单的开始,在有个别学生说出可以研究x/t以后,老师引出x/t、x/t2两栏计算要求,让学生计算并寻找规律。学生填写了x/t一栏数据(9.5、19.3、28.8、38.6、48.5)后,没有发现任何规律。老师马上告诉学生,如果求出每0.02秒的路程,再求出这段路程的平均速度,画图可以发现一定的规律,让学生课后去完成;接着,老师让学生计算x/t2,得出一组数据:4.75、4.81、4.81、4.83、4.85,师生共同分析发现x/t2数很接近,有一定的规律,且单位是m/s2,可能与加速度有关。最后老师讲解,自由落体的加速度是一个常数,在9.8m/s2左右,从而说明自由落体运动是一个匀变速直线运动。
评析 在这个教学环节中,学生经历的只是探究性学习的“形成解释、评价结果”两个过程。学生的角色只是一个数据处理员,问题提出、收集数据都是老师完成的,而且对x/t2进行计算也是老师强加给学生的,这样的所谓“探究性学习”还不少。
究其原因,一方面,老师对探究性学习的五个特征没有充分的认识,缺乏引导学生怎样问问题、怎样评价问题,怎样分析实证材料以及观点之间有什么不同,怎样形成有力的解释;另一方面,老师考虑到课时不够怕影响进度,还是用这种“灌输式探究”方便省时。试想,这样的探究性学习怎能达到培养学生科学素养、提升学生创造能力的目的?上述探究过程可以变成学生用打点计时器得到点迹,在作图和实证数据分析基础上总结出自由落体运动规律。学生运用已有知识和技能探究新的规律,同时体验到与科学相联系的各种不同的认知过程――如归类、分析、推论、预测等一般方法,这样的探究性学习才是有价值的。
案例2:欧姆定律的探究
老师在介绍了电压和电阻的概念以后,提出通过实验来探究电流跟电压和电阻之间有什么关系?老师演示(或学生分组)实验,记录表格得出,当电阻不变时,电流跟电压成正比,当电压不变时,电流跟电阻成反比的关系。在此基础上,老师归纳出欧姆定律,并把这一过程也美其名曰“科学探究”。
评析 欧姆定律在我们今天看来很简单,然而它的发现过程却并非如一般人想象的那么简单。欧姆最初进行的试验主要是研究各种不同金属丝导电性的强弱,用各种不同的导体来观察磁针的偏转角度。后来在试验改变电路上的电动势中,他发现了电动势与电阻之间的依存关系,这就是欧姆定律。在那个年代,人们对电流强度、电压、电阻等概念都还不大清楚,特别是电阻的概念还没有建立,当然也就根本谈不上对它们进行精确测量了;况且欧姆本人在他的研究过程中,也几乎没有机会跟他那个时代的物理学家进行接触,他的这一发现是独立进行的。
综上所述,我们要把探究性学习和科学探究区别开,不要盲目夸大探究性学习的功效,要明确探究性学习的五个基本特征,使探究性学习真正发挥其培养学生科学素养、深化对物理概念认识的作用。引导学生进行探究性学习需要注意如下几点:
1. 探究性学习提出的问题必须适合学生的认识水平
探究性学习提出的问题与科学问题在深度和广度上有所不同。在课堂里,提出对学生有意义的有针对性的问题能够丰富学生的探究活动,但是它们不能是深不可测的,而必须能够通过学生的观察和从可靠的渠道获得的科学知识来解决。学生必须掌握解答问题的基本知识和步骤,这些知识与步骤必须是便于检索和利用的,必须适合学生的认知发展水平。
2. 探究性学习收集的数据尽可能是学生自己采集
科学家用感觉器官或借助工具、仪器,通过自然情境下的观察和测量以及在实验室中进行的实验和测量来收集实证资料。在某些情况下,科学家能够控制条件以获得实证资料和结果;在另一些情况下,他们不能控制条件或控制会歪曲现象,他们则通过对自然发生的情况进行大范围的观察来收集数据或通过长时间的观察来收集数据。在探究性学习中收集的数据要尽可能是学生自己采集,因为数据收集是培养学生尊重事实、耐心仔细的科学素养的一种有效途径。课堂教学中老师常常因为课时紧,直接把数据提供给学生进行分析,这是探究性学习得一大缺憾。
3. 探究性学习的结果要让学生进行交流评价
学生们通过参与对话比较各自的研究结果,或把他们的结果与教师或教材提出的结果相比较来评价各种可能的解释。也可以为其他人提供问问题、检验实证材料、找出错误的推理、出实证资料所不能证明的表述以及根据同一观察资料提出其他不同解释的机会。交流结果能够引入新问题,或者加强在实证资料与已有的科学知识以及学生提出的解释之间已有的联系。与科学探究不同的是,学生只要将他们的结果和适应他们的发展水平的科学知识相结合,就达到了探究性学习的目的。
4. 探究性学习要依靠和利用他人帮助
中学阶段,由于学生知识的缺陷和时间的限制,探究性学习要从教师、教学材料、网络或其他途径获得实证资料,来使他们的探究进行下去。与科学探究不同的是,探究性学习中收集实证资料的过程能够更多地获得和利用他人的帮助,这也是符合中学实际的。
5. 探究性学习过程不要求完整严密
探究性学习活动是一种特殊的认知和实践活动,应充分体现五个基本特征。当然所有这些特征都可以有所变化。例如,每一次探究都使学生投入到科学型问题中去,但是在有些情况下,探究的问题首先是由学生提出的,而有些情况下,学生并没有直接提出问题,而是在教师提供的问题中选择一个问题进行研究,或者在别人提出的问题上稍加修改,使之更为深入。探究性学习中学生的自主程度是很重要的,应该尽量使学生投入到自己发现问题或深化探究问题的活动中去。但是探究性学习也不是绝对的,只要围绕科学型问题的、使学生投入到思考中去的、适应特定的学习目标要求的,那么即使在这五个特征上有所变化,也可以认为是探究性学习。
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