物理学是一门基础自然科学,它所研究的是物质最基本、最普遍的运动形态和物质的基本结构、相互作用及其运动基本规律。随着人类对物质世界认识的深入,物理学一方面带动了科学和技术的发展;另一方面推动了文化、经济和社会的发展。物理学作为中学的一门重要科学文化课程,不仅要求学生掌握物理基础知识,形成以物理概念为基础、物理规律及有关理论为中心的知识体系,而且要以观察和实验为基础,以探究物理事物为基本过程,通过对物理问题的发现和解决,培养学生的观察和实验能力、思维能力、探究能力和创新能力。结合教学方法的使用频率高低及物理学的学科特点,以下介绍几种中学物理课堂教学常用的方法:讲授法、物理实验法、启发式教学法、物理探究式教学法、合作学习法。
一、讲授法
讲授法又叫“讲授——接受”法,是指教师运用口头语言系统连贯地向学生描绘情境、叙述事实、解释概念、论证原理和阐明规律的教学方法。它是中学教师使用最早的、应用最广的教学方法,可用于传授新知识,也可用于巩固旧知识,其他教学方法的运用,几乎都需要同讲授法结合进行。其主要特点是,教师通过语言,适当辅以其他直观教具,利用现代教学技术手段,向学生传授知识,促进学生理解,启发学生思维,发展学生能力。
物理教学中的讲授法,并不是简单的“教师念、学生记”,而要求教师能够恰当地使用各种教学手段和课程资源,通过各种直观演示,创设物理情境,来唤起学生的原有认识,丰富学生的感知,引导学生按科学的思维方式积极思考,理解教学重点,解决实际问题。在实际教学中,教师必须要做到以下几点:首先,教师要精心设计讲授的内容,不仅要合乎科学原理、思路清晰、层次分明、重点突出,而且要符合学生的认知水平,注意启发,循序渐进地引导学生认识和理解学习内容。第二,教师的语速要适中,给予学生合适的思考时间。教师的语言要直观、形象、确切、精炼,能唤起学生头脑中已有的表象,促进学生想象,激发学生积极思考,促进学生对知识的理解。最后,教师的讲授要有趣且富有感染力,要能吸引学生的注意。教师要善于用问题的方式来激励学生的思维活动,要用生动、形象、富有感染力的语言,在不断的提出问题、分析问题、解决问题的过程中,启发学生思考,引导学生厘清知识的来龙去脉。
讲授法虽然能充分发挥教师的主导作用,使学生在短时间内获得大量的知识信息,但这种教学方法对教师的教学素质有比较全面的要求,对学生的学习兴趣和学习动机也有比较严格的要求。一方面教师不容易照顾到学生之间的差异,不利于学生优势的发挥;另一方面,讲授法偏重于教法,在一定程度上忽视了学生的主体地位,长期以往易于滋生学生学习上的惰性和依赖性。
二、物理实验法
物理学是一门实验科学,物理实验是实验科学的重要组成部分。在物理学的产生、建立和发展的过程中,物理实验是归纳物理规律,产生物理假说的实践基础,是验证理论预言和物理假说的主要依据。实验在中学物理教学中有非常重要的地位,它不仅是物理课程与教学的基本内容之一,而且是养成学生科学情感态度与价值观的重要途径。
物理实验法是在教师指导下,利用一定的仪器设备,在一定条件下引起物理事件或现象的发生和变化,让学生在观察、实验的过程中,获取知识、培养操纵技能、养成科学态度的教学方法。实验法的特点,主要是靠学生亲自动手实验,把实验感知与思维活动相结合,从而使学生获取知识,发展科学素养。具体实施包括边讲边实验、学生分组实验、边演示边实验、学生课外实验等等。
采用物理实验法教学时,教师是引导者和启发者,教师主要是创造实验环境,指导学生利用已掌握的有关知识和经验,安装实验装备、使用仪器、进行观察和测量等实验操作;学生扮演的是主体者的角色,学生要在教师的指导下亲自操作,对实验现象进行观察、思考、分析、综合、归纳、得出结论。
在中学物理教学中,由于物理实验真实、直观、形象、生动,极易引起学生的兴趣,易于在学生头脑中形成生动的表象,对知识的理解和保持,起着非常重要的作用。运用物理实验法不仅可以增加学生的物理知识储备,提高学生的知识理解能力,学生还可以通过观察物理现象在头脑中形成生动的表象,进而有助于培养学生的观察能力和实验操作能力,有助于培养把实验感知与思维活动结合起来获得知识的能力,有助于培养严谨的科学态度和实事求是的工作作风。
三、启发式教学法
1.启发式教学法的含义
启发式教学的创始人是孔子,他的“不愤不启,不悱不发”是对启发式教学最科学的概括。启发式教学是指教师充分发挥自身的主导作用和学生的主体作用,调动学生学习积极主动的思维活动,在教学过程中,教师遵循教学的客观规律,以高超精湛的教学艺术适时而巧妙地启发诱导学生的学习活动,处理好传授知识与培养能力的关系,激发学生学习的主动积极性,引导他们积极思考,主动质疑、探究、创新和实践,融会贯通地领会知识,发展智能,陶冶个性,形成完美人格。教师还要关注个体差异,满足不同学生的学习需要,使每个学生都能得到充分的发展。
从新课程与教学改革的理念上说,启发式教学以教师为主导、学生为主体、思维为核心、人格能力培养为目标,是宏观和微观有机结合的教学思想。它以激发调动学生积极性和主动性为起点,科学地引导学生开动脑筋,积极思维,主动探究,达到融会贯通地掌握知识、技能,发展智力,培养学生独立思考问题的能力和创新意识的目的。它既强调知识的传授,又注重智力和能力的培养,既突出学生认知因素的发展,又强调学生态度、情感和个性等非认知因素的培养。因此,启发式教学符合新课改的要求,适应时代的发展,遵循了教育发展的一般规律,体现了素质教育的主体性、发展性和教学生学会学习的思路,是培养学生创造性思维的基本思想和方法。
“启发式教学”是与“注入式教学”相对立的一种教学模式,它是以问题为线索和导向展开教学,并以如何解决问题为教学中心的一种教学方法。启发式教学法的根本目的在于启发学生的思维,不仅要学生“在思维”,而且要使他们“会思维”。启发式教学一般是由教师提出问题,学生各自发表自己的看法,来共同解决问题,这样可以增加学生之间的交流与合作,提高学生的语言表达能力和团队合作意识。此外,该方法可以使学生面对问题时独立地思考,同时也可以培养学生的创造力,激发学生的学习兴趣。
2.启发式教学法的运用
(1)善于创设问题情境
教师要根据新课程教材特点和学生实际(接受启发的基础),就教学的重点、难点和关键,善于创设问题情境,提出富有启发性的问题,并使学生发现问题和教师创设问题情境相结合,着力鼓励学生自己去发现问题、探索问题,培养学生掌握知识以及运用知识去分析解决问题的态度和能力。在实际教学过程中,教师可以通过列举实例,展示现象,或直接向学生提出疑问以引起学生的疑惑和解决疑惑的动机。例如,在电场概念的教学过程中,教师可以通过回顾上节课的知识,引导学生回忆电荷之间存在相互作用,并用两带电小球加以演示,在此基础上,提出问题:两带电小球没有相互接触,那它们之间的作用力是如何产生的呢?引导学生进一步积极思考,调动学生学习的积极性,提高学生的创造思维能力。
但教师切不可只注重启发式教学的形式,提问一些没有意义的问题来营造课堂教学的“积极”氛围,例如,有的教师总是随口问学生“对不对?”、“是不是?”这样的问题,这样的问题不能激发学生的求知欲望,启发学生思维,不是启发式教学。
(2)充分调动学生的积极主动性
启发的关键之处在于设法激发学生学习的内在动力,激起学生的求知欲望,使学生的大脑始终处于积极思维状态,在教师的引导下,自己去发现问题,解决问题。教学中,教师要善于设法造成学生的“愤”、“悱”心理状态,使他们暂时想求明白而不得,想说出来而不能,然后引导他们去发现去探索,使他们成为知识形成的参加者和发现者,使他们既认识新知识,又学到解决问题的新方法。
(3)善于建设民主和谐的教学气氛
在教学中,教师要建立民主平等的师生关系和生生关系,创造“以学生为本”的和谐教学氛围。教师要鼓励学生发表独立见解,鼓励学生向教师质疑问题,鼓励学生坚持真理、修正错误。教师要充分相信学生的主观能动性,让学生自主围绕问题去操作、去思考、去讨论、去争辩。要善于引导学生相互尊重、相互理解、相互学习、相互竞争,形成既紧张又和谐的课堂气氛。
当然,教师要针对不同的教学内容和学生的认知水平,采取不同的教学方法。对于不存在因果关系或规律的知识,就尽量不要采用启发式教学法。另外,如果教师在一节课中使用启发式教学法的频率过高,会增加学生的负担,容易使学生产生厌倦情绪。
四、探究式教学法
物理课程标准在“课程目标”方面,设置了“知识与技能”、“过程与方法”和“情感态度与价值观”三个方面的分目标,并指出“科学探究”是学生学习的目标。在“内容标准”方面又将“科学探究”作为重要的内容。显然,新课标要求学生在学习物理知识与技能的同时,要体验科学探究的方法与过程,领悟科学探究的思想和精神,逐步形成解决实际问题的能力。
1.探究式教学法的含义
探究式教学法又称为研究式教学法或发现式教学法,是一种模仿科学家探究过程的教学形式,是指在教学过程中教师根据学生特点以及所探究的知识特点,提供一定的线索和条件,学生围绕一定的问题,利用文本资料或实验,通过有指导或完全自主的探究活动,以获取知识、培养能力和形成价值观的活动过程。这种教学方法使学生通过探究知识的发生过程,在建构知识的同时掌握科学的思维方法,以培养学生的探究能力和科学研究能力。最早提出在教学中使用探究方法的是杜威。他认为,科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知识,更重要的是要学习科学研究的过程和方法。
探究式教学法是一种集探究教学思想、探究教学活动和形式的教学方法。该教学方法的基本理念是:教师是学生学习的指导者和帮助者,教师应采用一定的方法唤起学生主动探究学习的兴趣与动机,并可以引导学生的探究方向,另外教师也要为学生准备大量学生需要的资料或实验仪器,以帮助学生的探究学习。学生是学习的主体,学生需要自主发现问题,思考并分析问题,设计实验或文献查阅解决问题,并最终总结结论,得出自己的观点。探究式教学没有固定的模式,根据物理课程标准所提出的科学探究的七个要素:提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、反思与评价、交流与合作。这七个要素其实也是一个完整的探究式教学所必须的步骤与程序。探究式教学形式多样,有完整探究与部分探究、独立探究与合作探究、实验探究与非实验探究等,每一种探究其实是上述七要素的不同组合,对部分要素的侧重程度也不同。
探究式教学法与接受式教学法不同,首先,就学生的学而言,接受式学习是一种以教材或教师呈现知识为主,来记忆、理解和巩固知识的学习方式,而探究式教学是一种直接经验的学习,学生要亲身经历与前人尤其是科学家相似的研究经历,形成概念和发现规律,体验科学方法,形成对科学的情感态度与价值观。其次,接受式教学对一般的教学内容都可以开展。而一个课题是否适合采用探究式教学,关键看这一课题中需要解决的问题是否存在比较明确的解决思路或策略。探究式教学是围绕问题而展开的,没有问题就没有疑惑,没有疑惑就没有探究。物理探究式教学活动的过程实质上也是围绕问题而进行猜想、假设、制订探究计划、实验、收集证据、评价、交流等一系列活动。在每一环节或要素的实现中,都是学生经历解决问题的过程。因此,没有问题就没有探究教学,发现问题是开展探究式教学的前提条件。最后,对于接受式学习方式,教师直接将所学知识或结论传授给学生,长期以往,不易于学生自主性的发挥,容易滋生学生学习的依赖性。而探究式学习是教师引导学生或学生完全自主地通过各种各样的尝试、猜测、实验、修改、交流等探索性活动亲自得出结论,从而体验知识的得出过程,培养科学探究的能力,突出了学生在学习活动过程中的探究性和自主性。
2.物理探究式教学的要素
物理探究式教学的一般过程包括以下几个要素:
(1)发现并提出物理问题
教师根据教学内容的特点、课程标准的要求和学生的实际水平,通过观察、实验、案例分析等特定的环境创设物理问题情境,由问题情境产生的物理问题必须与学生已有的知识经验相联系,且能激发学生探究的兴趣和欲望。通常这些物理问题应当让学生在特定的实验和观察环境中自己发现并提出,或者是能够在教师的引导下相对独立地提出,并且,这些物理问题必须通过学生的探究活动能够得到解决。
例如,在“平抛运动的规律”的教学过程中,教师可以用多媒体课件或实物演示物体的平抛运动,引导学生认识平抛运动的特点,感知平抛运动的运动轨迹,从而提出一系列子问题引起学生思考:物体的平抛运动遵循什么规律?并进一步引导学生思考:怎样研究平抛运动?如何确定平抛运动在任一时刻的位置和速度?
(2)猜想与假设
猜想与假设是针对问题,根据学生已有的知识经验对问题解决的可能方法、途径和答案的一种尝试,猜想与假设具有或然性。教师要在引导学生进行大胆想象、陈述猜想的基础上,认真分析、剔除那些明显有问题或重复的猜想,将其他猜想保留,等待进一步的实验验证。
(3)制订计划与设计实验
对猜想与假设的验证需要根据研究的具体问题,制订出可行的探究计划,包括探究的目的和已有的条件、探究的对象和变量的定义、探究的过程和具体的方法,以及如何有效搜集信息等等。例如,在“平抛运动的规律”的教学过程中,在分析学生猜想与假设的基础上,教师要引导学生选择既简单易行又基于事实的实验设计方案,学生要自主设计实验,明确实验目的、原理和器材,要对实验方法做出具体的设计。
(4)进行实验与搜集证据
依据设计的实验方案进行实验探究是学生获得实证数据的重要途径。在这个过程中,学生要根据实验要求,合理安装实验器材,安全操作实验仪器,要能根据实验情况适时调整实验方案,正确观察实验现象,如实记录实验数据,必要时教师应给予适当的指导。
(5)分析与论证
分析与论证是指学生运用分析、比较、综合、归纳等方法,对搜集的证据和实验数据进行处理、解释和描述,并尝试根据实验现象和数据得出结论。
(6)评估
评估是探究式教学不可或缺的环节。它是对探究计划的合理性、实验结果与假设的差异性、证据搜集的周密性、操作过程的科学性等做出判断的过程。如果实验的结论与假设不吻合,则需要在分析原因、吸取教训、总结经验的基础上重新提出假设,进一步改进实验方案。
(7)交流与合作
一方面,科学探究本身就离不开合作与交流,一个科学问题的探究往往需要在集思广益的合作与交流中完善探究计划,在角色扮演中实现探究的分工;另一方面,同一问题的探究也往往有不同的方法、不同的过程、不同的结论,这时就需要通过交流来识别各个研究方法的优劣,来辨别每个研究过程的完备性。在讨论交流的过程中,学生要认真倾听他人观点,获得有益的启发。对于有独到见解、新颖想法的同学,教师应给予积极的鼓励和表扬。
在教学过程中,教师切不可将科学探究教学过程模式化,总是按照一定的教学程序安排教学,这样表面上看来学生进行了探究活动,但实质上只是按照教师预先设定好的程序和表面上的实验操作来验证书本上的知识。这样的学习方式不但不能培养学生的科学探究能力,而且不利于学生完成知识的建构,实现概念的转变。
国内外研究表明,探究式教学符合学生学习物理的认知发展规律。它将物理学科的探究本质与学生学习的探究过程有机地统一起来,体现了物理学的本质特征——物理学是在不断追求认识统一性的探究过程中发展的,要在科学探究过程中寻找事物的本质特征及统一规律。从该意义上讲,探究式教学不仅是一种教学方法,更重要的是一种教学思想。把科学探究作为物理教学改革的指导思想,以探究的方式学习物理是当前国际物理教学的发展趋势。
五、合作学习法
1.合作学习法的含义
合作学习法又称为小组合作学习法,这种学习方法起源于美国,于20世纪90年代传入我国,用于实验课程的学习和实验项目的研究。合作学习是将教学目标作为导向,以若干学生组成的异质小组为基本组织,将平时的教学动态作为小组学习的动力资源,以团体成绩作为评定的根本依据的一种教学形式。在这一过程中,学生之间会产生非常积极的互动,形成小组内合作,小组间竞争的良好氛围。学生通过共同从事学习活动和完成教师分配的任务,来加深对理论认识,培养学生的情感意识和合作意识,从而提升学生的实践动手能力。
合作学习主要是以“生生互动”为基本特征,是一种旨在促进学生在小组中互相合作,达成共同的学习目标,并以小组的总体成绩为奖励依据的教学策略体系。因此,组建合作学习小组是教师将合作学习应用于物理课堂教学的第一步,也是最关键的一步,其组建的合理与否直接影响学生学习任务完成的效率,也直接关系到学生综合能力和学习物理兴趣培养的状况。首先,教师要在组员分配上注重组建异质小组,将性别、能力倾向、性格特征、学业成绩等方面不同的学生组成一个小组,这样成员之间才能互补,同时也培养学生的协作能力。每个小组都应该是全班的一个缩影或截面,能体现班级学生的特点。此外,教师还要注重实现不同小组的同质性,只有不同小组之间实力相当,才能形成平等竞争的态势。组内异质、组间同质为互相合作奠定了基础,从而提升了学生的团队精神和竞争意识,实现了集体性与个体性的统一,进而提升全体学生的学习效率。
2.合作学习法的主要形式
合作学习法主要包括基层合作学习和研究性合作学习两种类型。其中,基层合作学习相对于研究性合作学习,具有长期性、稳定性的特征,主要在教学的日常工作中加以体现。基层合作学习往往由学生形成稳定的责任成员,例如,一个班级中分成几个小组,由小组长负责按时收作业、检查组内成员作业完成情况,监督自觉性不强的同学按时完成学习任务,小组成员形成互帮互助的学习合作关系,共同为成为优秀小组而努力。研究性合作学习就是临时性的合作学习过程,常用于课堂教学,教师在课堂上,针对学习内容,分配一项学习任务,由学生分组完成。一个小组往往有2-6人,设置一名小组长、一名记录员,小组长负责组织和监督,记录员负责记录成员合作学习的动态。学生完成小组任务以后,教师依据学生的表现作出总结和评价。研究性学习是一种新型的课堂教学组织形式,目前逐渐得到了广泛的应用。将研究性合作学习与合作学习相融合,共同作用于课堂教学,是提升学习效率的重要措施。
物理课程由理论和实验两个部分组成,其中,理论部分主要由教师讲授,而实验部分则需要学生自己动手完成。物理教师可以在理论学习的过程中采用基层合作学习的方法。而在实验教学过程中大量采用研究性合作学习的方法,以提升课堂教学的效率和效果。例如,对于“实验:探究加速度与力、质量的关系”的教学,教师就可以采用合作教学的方式进行。首先,教师要按“组内异质、组间同质”的原则将全班同学分组,并进行合理的分工(比如小组长和记录员);第二,教师可以查找一些相关教学资料,引导学生直观感知加速度与力、质量的定性关系,在此基础上,提出任务:定量探究加速度与合外力、质量的关系;第三,教师提供一些可能用到的实验器材,供学生选择;第四,各个小组确定实验方案,教师参与每个小组的讨论,给出合理的意见;最后,各组学生完成实验并展示。