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美是人類的一個更高尚的需求,它體現在人類活動的每一個領域,詩歌、音樂、繪畫、建筑、戲劇、電影、科學等領域無不滲透著人類對美的無限熱愛。同時科學的發展過程就是人類對美的一個無限追求的過程。
物理學與美學,二者相互聯系、共同發展,對美的追求是科學發展的一個內在驅動力,隨著科學的不斷變革,物理美學思想也呈現出不同的面貌。尤其現在面臨著復雜性異軍突起,不確定性、無序、混沌、非線性已毫不羞澀地登上了歷史舞臺,對經典科學美學思想形成了巨大挑戰。現代物理學的誕生為人類開創了一片新的天空,一切都處在系統中、變化中,原有的簡單、和諧、對稱、確定性等美學觀念日益受到嚴峻地挑戰,新時代的科學美學思想脫穎而出。
一、物理美學的簡單性與復雜性:
世界的本質是由非線性控制的,人們對基層規律的掌握絕不能保證對高層現象的確定性認識。進一步講,簡單性只是復雜性的特例,是在一定理想化基礎上存在的。從科學史可以看出,任何科學理論均是對實際的近似,都要突出根本性的關系、行為,舍去不必要的細節因素,因此,某種程度上都背離了現實世界,把問題限制到能夠找到解決辦法的地步。以牛頓為例,牛頓的經典力學體系堪稱簡單性典范,但是他一樣不能拒絕混沌現象的存在。在研究月球的軌道問題上,他不能闡明月球在地球和太陽兩者作用之下的運動,感到非常惱火。由于無法得到精確解,他不得不求助“攝動法”,把三體問題化解為兩體問題,以得到一個近似解。不僅如此,人們發現,最終的科學理論與實際觀測之間都允許存在一定的誤差,從邏輯角度思考,之所以允許存在誤差,就在于人們不能完全確定地把握事物與現象。
雖然人們否定了本體論上簡單性,但是從認識論意義上說,簡單性原則仍有其合理性。人類認識世界的過程就是從簡單到復雜的過程,面對一個復雜的現象,人們必須把整體分成部分,分門別類地去研究,這是一個由淺入深的過程,是認識的必然規律。
簡單與復雜是一個辯證的統一體,不可能完全拋棄任何一方,而承認另一方,它們均有其存在的合理性。簡單性決定了認識的可能性,而且使人類同不可知論劃清了界限;復雜性決定了認識過程的曲折性、辯證性,它防止人類把科學變成惡劣的教條,當成某種僵死的固定不變的東西。
二、物理美學的確定性與非確定性:
牛頓帶給人們的是一個確定性的世界,非確定性則作為一種隨機的、偶然的、片面的現象日益遭到人們的排斥和拒絕。但是復雜的物理科學一個明顯的特征就是把偶然性、非確定性引入歷史舞臺。非確定性不再是過去那種卑微的角色,由于非線性機制,初始條件的微小偏差,會被無限擴大。一只蝴蝶拍打翅膀都會引進一場暴風雨,可見非確定性的力量,從此,人們再也不能對偶然性等閑視之。蝴蝶的力量同時告訴我們,每一個個體都是整體不可分割的一部分,每一個體對整體有著不可察覺,但又不可估量的影響。這種影響,并非由于行為本身有影響力,而是由于這一行為超越了自身,對周圍環境起了引導作用,引發了不可估量的后果。
然而,非確定性并非是對確定性的否定,而是對確定性的補充和完善。非確定性在普里高津那里是以一種“新的理性”的姿態出現的,他認為大自然既有確定性的一面又有不確定性的一面,二者缺一不可。“確定性的意思是預先確定的和可預先確定的”,它體現的是一種穩定性,是對已有科學知識的肯定,否定了確定性也就否定了科學認識的可能性。但是如果過分強調確定性,“如果各種事件都按預定的程序發生,那么我們只不過是一個巨大的齒輪機的一部分,不言而喻只能無可奈何地聽任它的擺布而己 ”。
非確定性意味著變化、意味著隨機,但也意味著希望,從此不會,也不應受到人們的完全抵制,因為任何人都不會拒絕希望。但如果單純強調非確定性,系統也就失去了穩定性,失去了發展的基礎和前提。大自然演化的歷史,包括人類賴以生存的地球以及人類自身,無不是偶然性與必然性攜手創造的神話。 轉貼于
三、物理美學的無序性與有序性:
與確定性和非確定性這對范疇相聯系,有序與無序是科學美學領域另一對重要的范疇。有序,是指空間分布上的規則性和時間延伸上的周期性;無序,是指空間分布上的無規則性和時間延伸過程中的隨機性。從前面對經典科學美學思想的論述中,不難看出人們一向偏愛有序,無序則是人們排斥的對象。一直以來,有序與無序是對立存在的,但是復雜性科學的誕生需要人們重新看待這一對范疇。
有序不僅僅是體現了一種規律性和周期性,同時也體現了一種約束性。赫爾曼·哈肯在論述有序時指出,有序在現實中體現的是可能性的單一性,即只有唯一的實現方式。在這種未來只有一種可能性的情況下,生活中就再也沒有驚奇,沒有樂趣了,美又從何談起呢?無序則與此相反,它體現的是一種變異性、可能性。赫爾曼·哈肯曾指出,“物件所在位置有很多可能性,這就造成了無序狀態”,“大量不同的可能性也是物理學中無序的量度”。可見無序對應的是大量的可能性,這眾多可能性的存在是否正是為人類創造性的發揮提供了有利的條件與機會呢?并且,無序并不總是意味著雜亂無章,在一定條件下可以轉變為有序。激光的誕生就是一個絕妙的例子。激光的產生是通過改變泵入的能量及兩平面鏡間的距離,使完全雜亂無章運動的受激電子突然之間以同樣方式運動,產生一種完全均勻的,幾乎是無限長的波列。從這個意義上講無序難道不是一種美,它蘊含著的難道不是一種創造之美、一種發展之美。
當然純粹的無序也是不好的,但是世界既沒有純粹的有序也沒有純粹的無序,一切美的事物都來自二者絕妙地結合。如果有序體現的是一種美的形式,無序則是美的源泉。有一句話說得非常貼切:“美是兩個懸崖之間的狹窄小路;在一邊全部有序消融在混沌之中,在另一邊,則是對稱和有序的凝固世界。只有沿著這條危險的小路,美才能展示其形態。”埃德加·莫蘭也曾說過:“單獨的、孤立的有序和無序是形而上學的,而只有它們的連接才是形而下的、物理的”。
四、結語
科學與矛盾的對話永遠敞開著,科學是不斷發展、進步的,美也是不斷變幻其形態的,這是事物發展的必然。如果說經典的科學美學是從上帝的合理性信仰中派生出來的,它所體現的是對上帝觀念的順從與證明,是一種靜態的、無生命的美。那么,現代科學的發展已突破了經典美學思想的束縛,尤其是物理學不再僅僅歸結為秩序、簡單性、確定性,同時也包含著非確定性、復雜性。可以說也正是這些非確定性、復雜性賦予了科學美學以新的內涵,即適應、創新、發展和進步,從而上升到更高的和諧、統一、真正的美。
參考文獻:
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例如洛倫茲力的教學,教師在課前必須認真了解學生對如下知識點的掌握程度:點電荷q定向移動的平均速度與形成的電流之間的關系I=nqvS;安培力大小F安=ILB和方向,圓周運動中向心力、向心加速度.對這些知識點掌握的程度起碼應關注:對重要概念(勻速圓周運動、向心力、向心加速度)的物理內涵的理解?對重要關系(I=nqvS)的推導過程掌握程度?對F安=ILB作為空間力的方向如何判斷是否熟悉?使用條件是否知曉?在分析了眾多的難點之后,辯證對比,如圖1中對I=nqvS的推演是借助自由電荷導電的微觀模型進行的,它實際上也是推演洛倫茲力公式F洛=qvB的關鍵難點.這節教學洛倫茲力的新授課,其實不妨從復習對I=nqvS的推演開始,幫助學生理解并學會建立微觀模型,學生學習物理的方法和思維能力同時也得到了提升.
2 對每節課的教學過程實施中的教學節奏,辨證把握,形成律動
2.1在學生的學習行為調控上,恰當處理“動”與“靜”
此處“動”指課堂教學過程中,師生雙方處于活躍的互動中,學生處于熱烈的討論、激烈的爭辯或緊張的推理計算之中;“靜”則指學生的學習行為或整個班級的學習氣氛處于相對平靜之中(專心聽教師較為冗長的講解、有序閱讀學習的文本材料、整理教師的講解內容等).高效的物理課中,“動”與“靜”辯證處理的恰到好處,過猶不及,“動”多了這會導致學生始終處于亢奮之中,在教學秩序的控制上會給教師造成極大困難,影響組織教學;但是也不能處于較長的“冷場”狀態,沉悶的課堂氣氛必然導致學生思維受到抑制,影響學習效率.例如:在《動能定理》的教學中,可以按照:“靜動靜動靜”的順序構思如下的教學節奏:先組織學生復習上節課學過的動能定義和前一階段學過的功的定義及正、負功的物理意義,這是一個相對“靜”的階段;接著組織實驗探究作用在物體上的外力所作的功與物體動能變化的關系,這是一個極為活躍的“動”階段;然后,教師讓學生分組概括所得結果,并讓一位學生作為代表到黑板講解,這又是一個相對“靜”的階段;接著,教師以投影方式舉出一道難度不大的運用動能定理解決的問題,讓學生討論,這又進入“動”的階段;最后,教師對本節課進行了較為系統、深入的總結,在“靜”中有序、理性地完成了本課時的學習.這樣的一節物理課,貌似平平常常,卻蘊藏了教師深厚的課堂節奏的把握能力.
2.2在學習的知識容量處理上,對同樣時長的授課過程,容量“大”、“小”搭配
物理課堂學習,畢竟是在物理教師組織下進行的,因此從物理知識、物理方法到物理實驗與物理思想的學習進程其實是受教師的控制的.有些教師崇尚“大密度”、“大容量”教學.這樣做容易導致很多中等及以下學生出現問題,只要在學習進程中的某一個環節出現問題,沒有時間反饋、糾正、鞏固,更談不上形成技能.
例如,在教學“牛頓第二定律”時,在新授課上,教師不應一開始就引入過難的問題,可以通過簡單的二力作用下的變速直線運動,說明正交分解的物理思想如何運用在處理力與加速度的關系上:與加速度共線的力的合力等于質量乘以加速度;與加速度垂直的力的合力為零.然后,列舉幾道常見的生活情境下的三力作用下的變速問題,“已知力,求加速度”或“已知加速度求未知力”.這樣安排,看似教學內容膚淺,其實不然.學生正是在貌似簡單的問題中,領悟了牛頓第二定律如何運用的基本思路,領悟了正交分解這一物理思想,對后續的曲線運動學習很有裨益.
但是,在隨后幾天進行的“牛頓第二定律”的習題課上,教師可以逐步引入較為復雜的問題.在受力條件、運動狀態變化、過程的階段性上設置較為困難的障礙,讓學生在解決問題中進一步深化對基本方法的理解.并且對學習內容的容量逐步提高.
2.3對教學反饋與評價的結果,要“快”、“慢”結合、“多元”評價
傳統的高中物理教學往往從純粹應試的角度要求學生做題越快越好,這在平時的物理課堂學習中要做辯證分析.學習過程是一個復雜的內化過程,人的主動性在其中起著決定性作用.有經驗的物理教育工作者不會急于求成,而是耐心引導學生一步步思考、實踐,再思考、實踐,螺旋式上升解決問題的思想,允許有反復,允許有挫折.同樣是教學牛頓第二定律,有些教師反復用同樣題型機械訓練學生,學生思維造成僵化;比如,教師訓練中出現的問題往往是對力正交分解,于是學生在做與教師介紹的題型相似的問題時,思路很快,但是,一旦出現如下的問題便卡殼:
一物體放置在傾角為θ的斜面上,斜面固定于加速上升的電梯中,加速度為a,在物體始終相對于斜面靜止的條件下,下列說法中正確的是
A.當θ一定時,a越大,斜面對物體的正壓力越小
B.當θ一定時,a越大,斜面對物體的摩擦力越大
C.當θ一定時,θ越大,斜面對物體的正壓力越小
捷克教育家夸美紐斯認為:“教育者的藝術表現在使學生能夠透徹地、迅速地、愉快地學習知識技能。”教學的技巧和藝術就要使學生渴望獲得知識和不斷追求真理,并帶有強烈的情緒色彩去探索、認識客觀世界,所以教學過程必須遵循這一真理,要精心設計教學程序,以啟迪學生的心靈,點燃其思維的火花,來激發學生的情感、興趣和意志,使學生的認識活動成為一種樂趣,成為精神上的需要。物理教學藝術的表現,首先在于能激發學生強烈的求知欲望。
1.設計物理情景,激發學生學習興起。
即使是剛學物理的學生,頭腦中對物理知識的了解總有些“前科學概念”其中包含了理解和誤解。如在教“光的折射”現象時,介紹一個實驗情景:實驗裝置是一個玻璃槽中裝水,水中插上一個塑料泡沫片,在塑料泡沫片上粘貼一條用塑料紙剪成的魚,讓幾個學生各用一根鋼絲猛刺水中的魚,由于學生總認為眼睛所看到的魚的位置那么準確界定一樣,在這樣錯誤的前科學概念的影響下,自然出現在日常生活實踐中對一些自然現象憑自己的經驗或直覺形成錯誤的判斷。教師把泡沫片從水中提起來,發現三根鋼絲都落在魚的上方,接著說:要知道這個道理,就得學習“光的折射”現象。這樣的引入,將光學原理融入日常生活中來,可操作性,創設的簡易實驗把學生帶人一個漁民叉魚的情景中去,符合初中學生對新鮮事物好奇好動的特點,因而能很快地集中學生的注意力,這就為接下來用實驗研究光的折射結論創造了良好的認知起點。只有通過教師精心設計物理情景,才能使教學內容變美、變活,深入到學生的心靈之中,實現物理教學的情感轉移,學生將對物理學和物理教師的情感轉化為學習的動力,這樣才能產生出藝術的效果。
2.指導學生“實驗探索”,體會學習的樂趣。
教科書中呈現的知識,通常是科學家們早已發現,已形成定論的知識,固然學生在學習時并不是去尋求人類尚未知曉的事物或聯系,但它不會消極被動地接受教育者所灌輸的一切,把自己充當接受知識的容器,而會以自己的認識基礎、心理狀態為依據,有選擇地吸收外部輸入的各種信息,教學藝術的“基調”就在于找準學生心理狀態的“固有頻率”,使教學信息收發達到同步,激起學生情感的“共鳴”。同時,物理知識的傳授,它應是一個學生自己思考,親自獲得知識的探索過程,從這一意義上看,學習活動不僅是由認知和情感共同參與的過程,也是一個知識“再發現”或“重新發現”的過程。“實驗探索”可以深化學習興趣,這一過程,教師應處于主導地位,精心備課,設計好合理的教學程序,引導學生去探索知識,學生應處在探索知識的主體地位上,教師應讓學生動眼、動手、動腦、動口積極主動、生動活潑地學習。要克服傳統教學中教師講的過多,統的過死的弊端,使學生完全置身于物理的環境中學習物理。如“密度”教學時,就可以指導學生“實驗探索”,教師對教材可作創造性的處理,而不必完全形式化的依據教材展開和進行。密度是初中力學中非常重要的概念,也是個教學難點。本節課可以用實驗——探索貫穿全課。首先教師提出問題,教師拿出兩塊大小不同涂上顏色的金屬塊,問學生能否很有把握的判定它們是否屬于同種物質?當學生感到困難時,教師指出:鑒別物質可以根據物質的特性來鑒別,只憑氣味、顏色、軟硬等這些物質的明顯特性來鑒別是不夠的,我們還必須探索物質的一種更隱蔽的特性,這種特性可以從物質的質量和體積的關系中發現。要求學生分組討論,設計出研究幾種物質的質量與體積關系的實驗方案。教師可根據學生的實際水平,進行誘導啟發:每一種物質的質量與體積能夠改變(如分別取幾塊大小不同的鐵、鋁等固體,幾杯體積不同的水、酒精等液體),分別測出每一種物質幾組對應的質量和體積,再來研究質量和體積之間的關系。接著讓學生分組設計實驗,開展全班討論,確定出最佳實驗方案,讓學生自選器材,分組實驗,得出數據,引導學生分析數據,對于同種物質體積越大,質量越大,讓學生猜想,它們之間可能存在什么關系,估計學生會說:質量與體積成正比。教師指出:質量與體積究竟是不是成正比關系,必須通過數據處理才能下結論。當學生發現同種物質質量與體積比值是一個恒量(成正比),不同種物質其比值不同,便可找出物質隱蔽著的重要特性m/v,其大小是由物質種類所決定的,反映了物質種類的一種特性,物理學上把物質具有這種特性叫做密度,這樣緊緊圍繞密度這個概念,創設情景置疑,讓學生大膽猜想,并設計實驗驗證猜想,教師善于啟發誘導,絲絲人扣,讓學生動手實驗主動探究,發現物理規律,當實驗探索發現伴隨著學生的學習過程時,學習將會充滿樂趣,將會產生強大的學習動力。
二、展示物理科學美
羅丹有一句名言:“生活中并不缺少美,而是缺少美的發現。問物理教學同樣如此,但物理本身并不是美學,要想使物理教程從枯燥的鉛字變成閃爍美的光彩的科學詩篇,關鍵在于我們教師平常教學中是否認真發掘物理科學美,是否去展示其美學特征,是否去創設美的意境,讓學生潛移默化受到物理科學美的陶冶,這就是教學的藝術。
1.展示物理學美學特征。
物理學的研究對象大到天體,小到共振粒子,從實體到另一形態的場、光等都是物質的。物質又是運動的,如機械運動、分子熱運動、光波傳播,實際上是不同形態的物質的不同運動形式,它們的運動是有規律的,自然界是合理的,簡單的、有序的,因此,科學家們在探索真理的過程中,往往以科學美作為追求的目標,通過他們的努力而形成的物理理論,在內容上、形式上是那么自然、簡單、和諧,都放射出美的光輝。教師平時教學中應向學生展示物理知識的美的一面,激發學生愛美天性。例如:物理內容的簡單美,表現在物理概念、規律的表達上,科學、準確、簡潔。熱是眾多物理學家爭論了一個多世紀的問題,卻以“大量分子的無規則運動”十個字做了結論;物理學的對稱美,給人一種圓滿。勻稱的美感,運動與靜止,勻速與變速,引力和斥力,反射和折射,“磁生電”和“電生磁”,平面鏡成化電荷的正負。磁場的兩極等揭示了自然界物質存在、構成、運動及其運動規律的對稱性而產生的美感。物理學理論內部相互間的自洽而展現和諧美,自由落體、豎直上拋、下拋以及各種直線的勻加速與勻減速運動都可以統一于運動學的速度和位移兩個公式中,牛頓力學公式,可以把地上的物體與天上的星體統一起來。由此可見,教學中只要我們善于發掘,物理學的“簡潔美”、“對稱美”、“和諧美”等美學特征在中學物理中便有許多例證。我們要讓物理學美的素材震撼學生的心田。
2.培養學生的審美能力在教學藝術活動中,教師的教學能否產生藝術效果,有賴于教材、教師的精心備課和表演水平,還要看學生是否具有一定的藝術情趣,而影響學生藝術情趣其中一條因素就是審美能力,所以教師在展示科學美的同時,要著重培養學生對科學美的審美能力。物理科學美的體驗不關是視覺或聽覺的,更多的是靠學生的心智去體驗,由學生的體驗產生的美的感受而產生的愉悅程度與學生的審美能力有關。所以,教師平常教學中,要引導學生積極主動地去探索自然界的奧秘,使他們在探索中領會許多事物的本質與聯系,感受到知難而進,解疑釋惑,獲得新知識的愉快,從而培養學生的審美能力。
三、促進學生發展
當前,世界面臨著激烈的經濟競爭和人才競爭,我們的教育目標應立足于培養學生適應科學技術的發展和未來的生存能力。物理教學必須根據物理學科的特點為完成教育培養目標作出貢獻,應致力于促進學生的全面發展,培養學生不斷獲取新知識的能力和創造力。在教學過程中應如何促進學生的發展?這體現著教師的藝術水平。
1.促進學生積極思維。長期以來,由于受到片面追求升學率的影響,使學校教育失之偏頗,引向應試教育的誤區,由此形成了一整套應試機制和模式,只注意到教學要依賴于學生發展的一個方面,忽視了教育要促進學生的全面發展,采取傳統的注入式教學方法,使教學處于教師“給”與學生“收”的單調局面,學生在學習物理中處于被動隨從的地位,這對促進學生的發展毫無神益,要想促進學生的發展,培養學生的能力,發展其智力,首先必須使學生的大腦積極主動地思維起來,我們在教學中要善于設計一些讓學生”跳一跳能吃到果子”的問題,讓學生思維,可以通過設計實驗情景,故事借景,習題情景,漫畫情景等激發學生思維。如在教“壓強”應用時,可出示一張漫畫,題目是“三毛應該怎么辦”,畫的是三毛陷入沼澤地里,正在下沉,情況萬分危急、周圍又無人幫助,請你為三毛出主意,設計這樣緊扣學生心弦的情景問題,把學生帶入物理情景中,利用學生善良的天性調動其思維的積極性,大家都主動地為三毛出主意,達到促進學生積極思維的目的,同時也促進了學生的發展,培養了學生運用知識解決問題的能力。
縱觀數學教學的現狀,應該看到,應試教育向素質教育轉軌的過程中,確實有很多弄潮兒站到了波峰浪尖,但也仍有一些數學課基本上還是在應試教育的慣性下運行,對素質教育只是形式上的“搖旗吶喊”,而行動上卻留戀應試教育“按兵不動”,缺乏戰略眼光,因而至今仍被困惑在無邊的題海之中。
究竟如何走出題海,擺脫那種勞民傷財的大運動量的機械訓練呢?我們認為:堅持滲透數學思想和方法,更新教育觀念是根本。要充分發掘教材中的知識點和典型例題中所蘊含的數學思想和方法,依靠數學思想指導數學思維,盡量暴露思維的全過程,展示數學方法的運用,大膽探索,會一題明一路,以少勝多,這才是走出題海誤區,真正實現教育轉軌的新途徑。
二、明確數學思想和方法的豐富內涵
所謂數學思想就是對數學知識和方法的本質及規律的理性認識,它是數學思維的結晶和概括,是解決數學問題的靈魂和根本策略。而數學方法則是數學思想的具體表現形式,是實現數學思想的手段和重要工具。數學思想和數學方法之間歷來就沒有嚴格的界限,只是在操作和運用過程中根據其特征和傾向性,分為數學思想和數學方法。一般說來,數學思想帶有理論特征,如符號化思想,集合對應思想,轉化思想等。而數學方法則具有實踐傾向,如消元法、換元法、配方法、待定系數法等。因此數學思想具有抽象性,數學方法具有操作性。數學思想和數學方法合在一起,稱為數學思想方法。
不同的數學思想和方法并不是彼此孤立,互不聯系的,較低層次的數學思想和方法經過抽象、概括便可以上升為較高層次的數學思想和方法,而較高層次的數學思想和方法則對較低層次的數學思想和方法有著指導意義,其往往是通過較低層次的思想方法來實現自身的運用價值。低層次是高層次的基礎,高層次是低層次的升級。
三、強化滲透意識
在教學過程中,數學的思想和方法應該占有中心的地位,“占有把數學大綱中所有的、為數很多的概念,所有的題目和章節聯結成一個統一的學科的核心地位。”這就是要突出數學思想和方法的滲透,強化滲透意識。這既是數學教學改革的需要,也是新時期素質教育對每一位數學教師提出的新要求。素質教育要求:“不僅要使學生掌握一定的知識技能,而且還要達到領悟數學思想,掌握數學方法,提高數學素養的目的。”而數學思想和方法又常常蘊含于教材之中,這就要求教師在吃透教材的基礎上去領悟隱含于教材的字里行間的數學思想和方法。一方面要明確數學思想和方法是數學素養的重要組成部分,另一方面又需要有一個全新而強烈地滲透數學思想方法的意識。
四、制定滲透目標
依據現行教材內容和教學大綱的要求,制訂不同層次的滲透目標,是保證數學思想和方法滲透的前提。現行教材中數學思想和方法,寓于知識的發生,發展和運用過程之中,而且不是每一種數學思想和方法都能象消元法、換元法、配方法那樣,達到在某一階段就能掌握運用的程度。有的數學思想方法貫穿初等數學的始終,必須分級分層制定目標。以在方程(組)的教學中滲透化歸思想和方法為例,在初一年級時,可讓學生知道在一定條件下把未知轉化為已知,把新知識轉化為已掌握的舊知識來解決的思想和方法;到了初二年級,可根據化歸思想的導向功能,鼓勵學生按一定的模式去探索運用;初三年級,已基本掌握了化歸的思想和方法,并有了一定的運用基礎和經驗,可鼓勵學生大膽開拓,創造運用。實際教學中也確實有一些學生能夠把多種數學思想和方法綜合運用于解決數學問題之中,這種水平正是我們走出題海所迫切需要的,它既是素質教育的要求,也本文的最終目的。
五、遵循滲透原則
我們所講的滲透是把教材中的本身數學思想和方法與數學對象有機地聯系起來,在新舊知識的學習運用中滲透,而不是有意去添加思想方法的內容,更不是片面強調數學思想和方法的概念,其目的是讓學生在潛移默化中去領悟。運用并逐步內化為思維品質。因而滲透中勿必遵循由感性到理性、由抽象到具體、由特殊到一般的滲透原則,使認識過程返樸歸真。讓學生以探索者的姿態出現,在自覺的狀態下,參與知識的形成和規律的揭示過程。那么學生所獲取的就不僅僅是知識,更重要的是在思維探索的過程中領悟、運用、內化了數學的思想和方法。
六、探索并掌握滲透的途徑
數學的思想和方法是數學中最本質、最驚彩、最具有數學價值的東西,在教材中除一些基本的思想和方法外,其它的數學思想和方法都呈隱蔽式,需要教師在數學教學中,乃至數學課外活動中探索選擇適當的途徑進行滲透。
1.在知識的形成過程中滲透
對數學而言,知識的形成過程實際上也是數學思想和方法的發生過程。大綱明確提出:“數學教學,不僅需要教給學生數學知識,而且還要揭示獲取知識的思維過程。”這一思維過程就是思想方法。傳授學生以數學思想,教給學生以數學方法,既是大綱的要求,也是走出題海的需要。因此必須把握教學過程中進行數學思想和方法滲透的契機。如概念的形成過程,結論的推導過程等,都是向學生滲透數學思想和方法,訓練思維,培養能力的極好機會。
2.在問題的解決過程中滲透
數學的思想和方法存在于問題的解決過程中,數學問題的步步轉化無不遵循著數學思想方法的指導。數學的思想和方法在解決數學問題的過程中占有舉足輕重的地位。教學大綱明確指出:“要加強對解題的正確指導,要引導學生從解題的思想和方法上作必要的概括”,這就是新教材的新思想。其實數學問題的解決過程就是用“不變”的數學思想和方法去解決不斷“變換”的數學命題,這既是滲透的目的,也是實現走出題海的重要環節。滲透數學思想和方法,不僅可以加快和優化問題解決的過程,而且還可以達到,會一題而明一路,通一類的效果,打破那種一把鑰匙開一把鎖的呆板模式,擺脫了應試教育下題海戰的束縛。通過滲透,盡量讓學生達到對數學思想和方法內化的境界,提高獨立獲取知識的能力和獨立解決問題的能力,此時的思維無疑具有創造性的品質。如化歸的數學思想是解決問題的一種基本思路,在整個初等方程及其它知識點的教學中,可以反復滲透和運用。
3.在復習小結中滲透
小結和復習是數學教學的重要環節,而應試教育下的數學小結和復習課常常是陷入無邊的題海,使得師生在枯燥的題海中進行著過量而機械的習題訓練,其結果是精疲力盡,茫然四顧,收獲甚少。如何提高小結、復習課的效果呢?我們的做法是:遵循數學大綱的要求。緊扣教材的知識結構,及時滲透相關的數學思想和數學方法。在數學思想的科學指導下,靈活運用數學方法,突破題海戰的模式,優化小結、復習課的教學。在章節小結、復習的數學教學中,我們注意從縱橫兩個方面,總結復習數學思想與方法,使師生都能體驗到領悟數學思想,運用數學方法,提高訓練效果,減輕師生負擔,走出題海誤區的輕松愉悅之感。
在教學要求上,與舊的課程標準相比,新課程標準的要求更加宏觀,把握起來更加困難。新課程標準對物理教學中的實踐活動和探究活動非常重視,很多教師難以在規定的課時中完成教學任務,因此往往采用單一的講授法。這就造成了新課改“新瓶裝舊酒”的情況,教學改革的效果不明顯,僅僅做了表面功夫,反而加重了學生的學習負擔。
2.缺乏足夠的教學資源
這就要求學校配備專業的實驗室及設備、實驗人員和實驗管理人員,很多學校都缺乏足夠的物理教學資源,對開放性設施的建設比較滯后。教學資源的匱乏對高中物理教學的改革造成掣肘,嚴重影響新課改下高中物理教學的教學效果。有些學校由于資金緊張,難以建立電子閱覽室、圖書資料室和完備的物理實驗室,即使建立了各種實驗室,也不能提供學生完全的自由探究,使用率不高,學校之間的資源共享也沒有建立起來。
二、如何提高新課改下高中物理教學的教學質量
1.高中物理教師要不斷提高自身的綜合素質
新課程改革對教師提出了更高的要求,作為推進高中物理教學改革的主體,高中物理教師必須具備更高的綜合素質。高中物理教師不僅要鉆研教材,不斷提高自己的專業素質,還要對新課程改革的要求進行全面的把握,提高自己的創新能力和實踐能力。在新課程改革的要求下,高中物理教學中要具備各種形式的實踐活動,例如文獻探究、調查活動、實驗探索等,教師要能夠在學生進行實踐活動的過程中對其進行引導,對實踐教學的方向予以把握,幫助學生更好地完成實踐活動。高中物理教師要全面提高自己的授課水平,能夠使用靈活的教學方法來調動學生的學習積極性,從而達到新課改的要求。
2.將網絡技術引進高中物理教學
當前高中物理教學中普遍使用多媒體進行輔助教學,在此基礎上,高中物理教師要充分利用網絡資源,將網絡技術引進高中物理教學中。通過運用網絡技術,可以為學生打造一個廣闊的學習平臺,使學生能夠接觸到更多的物理知識,了解更多的物理現象。教師也可以利用網絡向學生介紹國內外的前沿物理動態,與學生就物理發展中的一些問題進行探討和交流。例如,在講解人教版高中物理必修二“機械能守恒定律”一課時,教師就可以圍繞能量守恒定律與學生展開探討,讓學生通過網絡查找相關資料。教師可以向學生展示一些違背能量守恒定律的偽科學,讓學生進行破解。這樣一來,高中物理課堂的課堂氣氛更加活躍,學生能夠獲取更多的物理知識,教師也可以獲得更多的授課資源。
在此基礎上,大三大四年級設置相應的綜合實驗及實訓項目5項,進行相關實驗技能的綜合應用實訓,包括生物技術綜合實訓(內容包括生物樣品的制備、含量測定、層析技術、電泳技術等)、發酵工程綜合實訓(內容包括菌種選育、發酵原料準備、發酵工藝控制及產品分離技術等)、生物工藝實訓(內容包括抗生素生產工藝實訓和啤酒生產工藝實訓等)、酶工程實訓(內容包括淀粉酶發酵技術,生物制劑的生產工藝等)、職業技能培訓(內容包括<營養配餐員>、<食品檢驗工>國家級職業技能證書考核培訓等)。要求學生必須通過所要求的專業技能訓練項目才可以參加后續的專業(畢業)實習和畢業論文(設計)等工作。通過專業技能達標訓練,保證學生掌握本科生必須具備的現代生物技術基礎實踐技能,顯著增強學生在食品生物技術與生物制藥技術兩個專業方向的專業技能,并具有一定的行業綜合技能,具有一定的實驗設計、產品研發能力,具有歸納、整理、分析實驗結果的能力以及撰寫論文、參與學術交流的能力,同時強化職業技能資格證書作用,將擁有相關職業資格證書算入學分,進入學生的生物技術能力評價的標準,鼓勵學生多參加相關職業技能證書的培訓和考證活動,提高學生適應社會需要的能力。
二、轉變觀念,積極探索能力培養的新模式
1.改變教育觀念,在教與學中促進學生能力培養。
教學改革的首要任務是教學形式的改進。要改進過去單純傳授知識、演繹知識的教學方式,在課堂教學中努力實踐、探索師生積極互動、共同發展的教學方式與學習方式的變革;研究教師在教學中的角色轉變;提倡啟發式、討論式等生動活潑的教學方法,創設寬松、民主、高效的課堂氛圍。探討培養學生自主學習、合作學習、探究性學習的策略;培養學生在新的教學理念下搜集與處理信息的能力,獲取新知識的能力,發現、分析、探索、解決問題的能力;交流與合作的能力等。尋求適合于、滿足于不同學生學習需要的,使每個學生都能得到充分發展的教育教學途徑,開發學生智力、培養學生創造思維和實際操作能力。其實關于能力培養,我們還必須對生物教學中的存在的大量技能、技巧性的知識加以挖掘與開發。上世紀50年代英國哲學家邁克爾•波蘭尼(MichaelPolanyi)研究人類知識的形式,提出人類知識有兩種:一種類型的知識是通常以書面文字、圖表和數學公式加以表述的;另一種知識是我們知道但難以言述的知識,包括那些非正式的、難以表達的技能、技巧、經驗和訣竅等。前者稱為顯性知識,后者稱為隱性知識。顯性知識是能夠被人類以一定符碼系統(最典型的是語言,也包括數學公式、各類圖表、盲文、手勢語、旗語等諸種符號形式)加以完整表述的知識。隱性知識和顯性知識相對,是指那種不能通過語言、文字、圖表或符號明確表述,很難進行明確表述與邏輯說明,它是人類非語言智力活動的成果。這是隱性知識最本質的特性。隱性知識是存在于個人頭腦中的,它的主要載體是個人,它不能通過正規的形式(例如,學校教育、大眾媒體等形式)進行傳遞,因為隱性知識的擁有者和使用者都很難清晰表達。但是隱性知識并不是不能傳遞的,只不過它的傳遞方式特殊一些,例如通過“師傳徒授”的方式進行(波蘭尼《個人知識》,貴州人民出版社2000年11月出版)。生物教學中的能力培養,實際上確實存在著大量的隱形知識,生物技術是多門操作性很強的學科(生物技術領域包括發酵工程、細胞工程、蛋白質與酶工程、基因工程),它所涉及的多種技術(如熒光定量PCR、蛋白雙向電泳和分子雜交等)都有非常詳細的步驟,有的操作只需30秒、幾分鐘不等,幾十個步驟下來有的要耗時一周左右,而且整個過程的操作對象都不是肉眼所能分辨的,只有到了最后一步或者通過染色、或者借助儀器(凝膠成像儀、放射自顯影等)才能得出結果。即使是同樣的操作流程,不一樣的操作者完全有可能得到不一樣的試驗結果甚至大相徑庭。從此方面來看,除了依靠課堂教學的知識傳遞以外,還需要更多的重復性、個體性的操作演練,這是我們長期教學實踐所忽視的一面。
2.改革教學評價機制,多形式提高學生的專業學習能力。
在高考指揮棒下,高校的教學評價也沿襲了用分數評價學生一切學習狀況的慣性與惰性,目前高校最主要的人才評價機制是分數標注的學業成績,其他評價機制只能淪為輔助作用。如何改進教學評價機制,對專業學習能力的提高具有重大意義。為科學評價教學質量,需要確定科學的評價方法和建立科學的評價體系。為此,在專業素質能力等少數知識性較強的課程中采用百分制的積分方式,而其他的技能與創新能力的課程則盡量采用其他的計分方式,如用國家職業技能證書(如營養師考核證書、食品檢驗師考核證書等技能證書)代替課程成績,頂替學分,用研究成果(如、研究成果、科研項目等)取代實驗課成績,盡量不用量化的分數評價學生的生物技能。即使在普通生物學知識的學習評價,也盡量注重對學生學習及研究過程和方法的引導,采取通過查閱有關資料或進行實驗才能完成且無統一答案的作業等形式進行評價。考試方法多樣化,如采取開卷或半開卷、文獻綜述、專題論文、案例分析等形式,評分標準則側重學生研究、解決問題的思路和方法,是否有獨立見解和創新,從而培養學生自我學習和自我發展的能力。
二、物理實驗教學要注重創新,改進演示實驗
創新教育需要創造性的教與學。教師創新、改進演示實驗,不但使學生掌握了有關的知識,而且培養他們用科學方法創新的精神,激活創新意識,進而達到培養學生創造能力之目的。物理學中的許多物理量,如摩擦力、路程、位移等都是在演示實驗的基礎上引導學生通過分析、比較、綜合概括出來的,使學生了解在物理量的研究中是怎樣進行抽象思維的,而不是簡單地講出這些物理量的意義,學生一旦形成這種習慣,有了這種能力,既容易理解物理概念、物理意義,又有利于接受新知識。因此,教師要注重對演示實驗的改進和創新。
三、在物理實驗教學中,讓學生多做探索性實驗
多做探索性實驗,可以培養學生的研究能力和科學的學習方法,一般過程是:提出問題——實驗設計——獲取實驗事實——探索規律——拓寬應用。學生可運用已學的物理原理、知識解決實際問題,進行探索性的實驗有利于學生的創新培養,探索性實驗還要求學生有較多思考和討論,對于操作的安排、步驟的設計、儀器的選擇,教師提出一些問題,供學生討論研究。在物理實驗教學的學習中,教師不是簡單地把結論告訴學生,而是按照:提出問題創設情境——自學、討論或實驗探索——尋求規律——得出結論——實際應用——發現問題的過程進行,每個環節都充分發揮學生的主觀能動性。在學生實驗時,要讓學生的創新能力得到培養、鍛煉和提高。
四、物理實驗教學中,教師要引導學生設計實驗
教師要堅信每一個正常的學生都有創新潛能,都能通過適當的教育,取得創新性的成績,成為某一方面的創新人才。教師要創設一種民主、寬松、和諧的創新教學氛圍,讓學生脫離常態,從不同的角度去思考問題,在創造過程中要注意突破定型思考的習慣,對問題既可以從正面思考,又可以從側面思考,一味固守一種方法就可能走進死胡同,碰壁失敗,而突破思維習慣,從不同的角度思考問題,則會得到成功。物理實驗教學中,要注重開辟多樣化的第二課堂,也是培養創新能力的重要途徑。做法有:
1.利用身邊的材料進行小制作、小發明,并要求學生展示自己的作品。這樣不僅培養了學生的創新能力,而且使學生養成精益求精的作風,形成開放的心理,培養自強意識。
2.要求學生設計小實驗,證明簡單的物理規律,大膽地把實驗放給學生去做,教師看中探求知識的過程以及在過程中形成研究能力、創新意識和探索精神,而不僅是看中結論。
3.鼓勵學生參與社會性分明的新活動,多觀察身邊的事物,用自己所學的知識,搞一些小發明、小創造,改變周圍的環境。
4.設置課外活動小組,通過分組討論,集思廣益,組間交流能調動學生思維的積極性,發揮了學生的想象力,使智力從“常態”躍遷到“激發態”,由此迸發出創造思維火花,從中獲取了新的知識,同時培養了創造力。
總之,物理實驗易于引起學生學習物理的興趣,激發學生學習物理的自覺性和積極性,對培養學生的創造性思維、創新能力發揮著積極的作用。我認為在優化演示操作這一教法基本因素中,必須注意以下幾點:
1.邊演示操作邊觀察思考,為學生思維的擴展準備豐富的表象;而表象的形成,又必須通過動手(演示操作)、用眼(認真觀察)、動腦(積極思考),才能獲得清晰的圖像。
2.必須充分發揮形象思維的物理教學功能。愛因斯坦就說過,他思考問題時,不用語言進行思考,而用活動的跳躍的形象進行思考。這種思考完成之后,他還要花很大力氣再把它轉換成語言。
3.啟發要注意時機,當學生百思不解、急需幫助的時候;當學生思維斷層,需要指導的時候;當學生出現錯誤,需要糾正的時候,這是啟發誘導的最佳時機。
4.啟發要注意方法,啟發是指點航向,而不是越俎代庖,更不是知識的直接灌輸。
5.啟發要因勢利導,鼓勵和保護學生的積極性。
參考文獻:
二、數學邏輯方法在物理解題中的應用
數學思想方法解決物理問題的能力主要表現在兩個方面:其一,分析法,通過歸納、概括、抽象化的方法,將物理現象與過程等物理問題轉化為數學問題;其二,綜合運用數學的方法,快速、準確的計算物理上的數據問題。物理問題的解決往往就需要分析法與綜合法交叉使用,共同作用。因此,在解決物理問題中,數學邏輯方法的運用顯得尤為重要,合理利用數學邏輯方法可以是物理現象、變化表現的更加直觀,解答的過程更加簡便。
三、函數知識在物理中的應用
(一)信息量大,教學效率高。大學物理課程中有大量的公式、圖形,如果僅靠手寫,會耗費大量的教學時間,而且在合班教學時,教師較多手寫的內容不易被所有學生看清,這都會影響到教學效率。多媒體教學中,教師備課時將要講的知識點事先做好課件,可以在課堂上節省出較多的時間,這些時間可以用來講解原理、公式的發現和推導過程。多媒體授課形式直觀、有效,能夠調動學生的學習興趣,可以培養學生的科學思維方式,傳授知識的效果更好。
(二)直觀、生動,便于學生理解抽象的物理概念。物理課中有很多難以直接感知的概念和運動過程,例如:氣體分子速率分布、電磁波的產生和傳播、狹義相對論等,學生對這些物理模型僅憑想象很難理解。多媒體教學能夠將這些概念和運動過程用模擬的圖像、動畫等多種方式表現出來,這樣使學生能夠直觀、生動的去感知物理現象和物理內涵,再由表及里,由感性認識上升到理性認識,從而加深學生對物理模型的理解。另外,物理是以實驗為主的學科,利用多媒體技術,可以將一些經典的實驗過程做成演示課件,緊密配合課堂教學內容進行演示,對物理理論知識的教學有積極促進作用。
(三)多媒體課堂互動性強。學生參與教學活動能夠提升學習的主動性,多媒體教學可以實現互動式教學。當講解完某一知識點后,教師可以提出問題讓大家分析、討論,當教師總結時,可以將已講過的相關內容用多媒體課件再次演示,在這個過程中,加深了學生對知識點的理解,同時教師也知道了學生對知識點的掌握情況,因地制宜地調整教學節奏。針對一些難懂的知識點,可以根據多媒體課件反復演示、講解,以免學生因不理解而造成興趣低落。
(四)有助于學生了解物理學的發展歷程和物理學在本學科中的作用。利用多媒體技術,能夠更多地演示物理學的發展歷程和相關的物理學家圖片、視頻等,這有助于學生了解物理學的發展脈絡。也可以介紹一些當前的研究特點,尤其是物理學和本專業學科的交叉領域的研究特點,這樣不僅能拓寬學生的物理視野,同時還能使學生對專業、學科有一個綜合的理性認識,也就是對物理學的重要性有了理性的認識,從而提高學習積極性。
二、大學物理多媒體教學實例
多媒體技術在教學中具有上述優勢,可如何將多媒體技術優勢與具體的物理教學結合起來?我們以光的粒子性為例進行探討。光的粒子性在《大學物理》的近代物理基礎部分,《原子物理學》、《固體物理學》和《半導體物理》的量子物理部分,以及《量子力學》均有體現,是大學階段很重要的物理概念。因為光具有粒子性,所以當光照射到金屬表面時,電子從金屬表面逸出,稱為光電子。這部分知識比較抽象,為了加深學生的認知和理解,可以將光電效應的原理和現實生活中的應用利用多媒體課件展示給學生。利用光電效應開發的光控繼電器,如圖1所示,其原理是:當光照在光電管上,光電管電路中產生光電流,經過放大器放大,使電磁鐵M磁化,而把銜鐵N吸住。當光電管上沒有光照時,光電管電路中沒有電流,電磁鐵就把銜鐵放開,將銜鐵和控制機構相連接,就可以進行自動控制了。這種光控繼電器可以用于自動控制,如自動計數、自動報警、自動跟蹤等設備。在課堂上,展示給學生示意圖,并讓學生對光控繼電器的這些應用展開探討,拉近物理理論和現實生活的距離,同時讓學生認識到物理的重要性,從而提高學生的學習興趣。
三、多媒體教學應注意的事項
多媒體教學雖然有諸多優勢,但在教學過程中也碰到了一些問題。任何事物都具有兩面性,因此我們也不能過分夸大多媒體教學的作用。以下結合多年教學經驗,談一下多媒體教學過程中應注意的問題。
(一)教研室群策群力開發高質量的多媒體課件。課件的質量影響著多媒體教學的效果,如果不結合教學實際,僅僅是網上復制、粘貼制作而成的課件,其教學效果難以保證。針對這一問題,我院應用物理教研室各位老師在素材的收集和編排上融入了集體的智慧,針對每個章節、每個演示內容都做到精益求精。課件在教學使用中,我們還不斷收集學生對課件的意見和建議,而后進行推敲、修改。制作課件要摒棄一勞永逸的態度,應該緊跟學生的特點和時代的特征,不斷的優化和完善課件內容,從而使其作用發揮到最大。
(二)把握好教學節奏。多媒體課件的使用,使教師部分擺脫了手書的辛苦,但也出現了一些老師講課速度過快,或者僅僅照著課件讀出來等現象,這非但不能提高教學質量,而且還會造成學生的學習興趣低落。[3]對此,教師應該清醒地認識到,多媒體只是輔助教學工具,不是萬能的,只有對知識系統、詳細的講解和剖析,才能夠使學生聽到關鍵內容。教師備課時對課件內容要爛熟于心,授課時可以以課件為提綱,實現課件頁面與知識點講解的有機對接,游刃有余地組織教學,并且根據學生的掌握情況,適當調整、安排進度。
(三)多媒體教學應與傳統教學有機結合。如果過分強調教學手段現代化的作用,只能導致教學重“形式”輕“效果”。從本質上講,多媒體教學和傳統教學只是不同的教學形式,并不對立。[4]尤其是對于大學物理教學,里面有很多重要公式,如果僅靠課件的展示,學生很難理解公式的推導過程,這時傳統教學的優勢就體現出來了。教師將公式的詳細推導過程逐步書寫出來,學生在了解公式推演過程的同時,能夠加深對公式的理解。對于部分例題,采用傳統的教學方法,循序漸進地書寫出每一步的推導過程,同樣也可以提高學生的科學思維能力。所以,在大學物理教學過程中,應將多媒體教學與傳統教學巧妙地結合起來,交替使用,才能真正提高教學效果。
1.1引入新課時在引入新課環節,會通過故事和實驗之類創設一定的物理情境.往往是引人入勝的故事或實驗結束之后,情緒高漲的學生會突然松懈下來,讓你感覺他們是來看熱鬧的.或者是當你已經開始下一環節了,還看到一些學生在竊竊私語,“沉迷”于剛才的感官刺激中.如何將學生順利帶入下一個教學環節,且保持合適的思維興奮度呢?筆者認為,恰當而及時的問題跟進是一個好方法.一個緊扣背景的問題提出來,可以迅速地使學生從“陶醉”狀態清醒過來,轉而開始思考“為什么”、“這是怎么回事”.比如,在“物體的浮沉條件”的教學中,教師首先在兩個玻璃杯中倒滿雪碧,然后把一個青葡萄投入一杯雪碧中,大家都看到葡萄是沉底的.這個現象很平常,生活中會沉底的物體太多了.這時候,教師又出示一個青葡萄,說這個葡萄是有靈性的,能聽我指揮.然后把它投入另一杯雪碧中,結果發生了令人感到驚奇的現象,葡萄在教師的口令下一會兒上浮,一會兒下沉,學生們都快看傻眼了.稍作停頓,教師發話了:“這顆神奇的葡萄真能聽懂我的話嗎?它的上浮下沉肯定另有原因,到底為什么呢?大家想不想一探究竟?”學生在這樣的問題引領下,一定會積極思考,以極大的熱情投入到后續問題的探索中.如果沒有這幾個問題的提出,結果會怎樣?我們也不妨來預想一下,實驗做完了,學生也看呆了.這時教師發話了:“好神奇的現象,就讓我們一起來研究物體的浮沉.”接下來他的課堂會呈現什么樣的景象,我們應該能想象得出,有的繼續盯著葡萄欣賞,還有的在想我回家也做做看,太好玩了.總之,學生的思維沒有被真正調動起來,這樣的引入可以說是功敗垂成.當然,在引入環節設置問題也要注意方式.提問的目的是統一學生的思維,引發學生的思考,激起學生探索的欲望.所以不要單獨提問某個學生,也不要急于找出答案,問題要點到但不要點透.
1.2進行探究時提問這時的學生已經冷靜下來了,問題擺在面前,要做的就是動腦筋分析背后的原因,尋找理論支撐.這時就涉及到科學探究的過程和方法問題.比如,猜想和實驗的設計,選擇什么樣的器材,要采集什么數據等等.如果教師不提供任何幫助,想讓學生自主完成探究是不現實的.為什么呢?初中學生的心智水平決定了他們很難獨立完成科學探究.那么學生能不能求助于課本呢?現行教材中的探究實驗其實是一種模擬的探究過程,整個過程甚至結果在教材中都有安排或提示.學生如果提前預習,那么課堂上的探究就會失去價值,但不預習,學生往往又會束手無策.怎么辦?他們必須要得到教師的幫助.這時的教師就要對學生進行必要的引導,而這種引導主要是以問題的形式提出:你的意見是什么?你能想到用什么辦法來解決這個問題?你怎么證明這個想法?這樣做的意義是什么?你為什么要這么做?什么樣的器材能給你提供幫助?你想看到什么現象?你看到了什么現象?你認為這意味著什么?等等諸如此類的問題.比如,在“壓力作用效果的影響因素”的教學中,通過生活實例和學生的親身體驗,學生已經發現了壓力大小和受壓面積會影響壓力的作用效果.但具體怎么影響,怎么研究這個問題才是學生認知的重點.而此時,大多數學生感到謎底已經解開了.教師這時候就要及時地拋出一個問題:你認為哪個因素對壓力作用效果的影響更大呢?你為什么這么講呢?這顯然會引發爭論或疑惑.而接下來就是在你的“煽動”和一個個問題啟發下,學生開始了各顯身手的探究過程.在整個過程中,教師并沒有包辦什么,也沒有插手學生的探究,要做的就是“場外指導”,一個類似于“先知”的角色.這樣就避免了學生思維的過度發散,也避免了學生活動的盲目性.同時也符合“以學生為主體,教師為主導”的教學理念.
1.3得出結論時提問任何探究都應該有結論,可以是定性的描繪,也可以是定量的數據.學生在得到結果以后就會認為該做的事情已經做完了.其實,這正是培養學生科學素養的絕佳時機.一組數據能說明什么?你的結論有沒有片面性?多做幾次會怎么樣?比如,在“浮力大小的影響因素”的實驗中,將圓柱狀金屬塊用彈簧測力計懸吊著逐漸浸入水中的過程中,學生觀察到隨著金屬塊浸入水中的深度的增加(未完全浸沒),彈簧測力計示數不斷減小.學生由此分析出浮力的大小與物體浸入水中的深度有關.這是一種常見的錯誤,實驗設計沒有問題,數據也沒有問題,你怎么否定它?有的教師直接告訴學生這是錯的,其實在剛才的過程中V排也在變化,是V排的變化導致了浮力的變化.這樣的處理方法怎么樣?這簡直就是否定學生的努力,學生的探究實驗.還有的教師會靈活一些,告訴學生剛才的實驗金屬塊都有一部分露出水面,再試試看,完全浸沒會怎樣?這樣的啟發很明確,學生按圖索驥找到答案是很容易的.但這樣的處理還是浪費了一個開啟學生智慧之門的機會.那怎么處理才夠精彩呢?有經驗的教師會先肯定學生的發現,然后提出自己的疑問:深度越深浮力越大,如果是這樣的話,把金屬塊放到很深的水里會怎樣?會不會浮力大到足以和重力相等?這樣的話會出現什么結果?可能會有重大發現的心理驅動足以讓學生開始新的嘗試———金屬塊慢慢浸沒到水下.學生會有什么發現?他們的思維會產生怎樣強烈的波動?我想答案是顯而易見的.
2把握提問的策略
2.1問題與學生的匹配學生之間存在個體差異,提問時對照名單挨個來,師生交流就會顯得磕磕碰碰.因為問題沒有找到適合的學生來回答.有經驗的教師會將問題分成幾類,將學生也分成幾類.像基礎知識的提問以及引發興趣的問題要找一些學困生來回答.比如,在“滑動摩擦力影響因素”的教學中,可以設計一個小游戲———拔河比賽:請一男一女兩位同學用兩根手指捏緊一把鋼尺的兩端,用力向后拔,通常男同學獲勝.在經過必要的“煽動”后,兩人都拚盡全力向后拔.結果男同學反而輸掉了比賽,為什么呢?這個問題可以讓基礎較差的學生來回答,因為沒用標準答案,可能的原因有很多,學困生也能說出一兩條(實際原因是男同學那端被涂了一層油).這樣不但提高了這部分學生的學習興趣,而且給了他們展示自己的平臺,讓他們獲得了成功的體驗,對他們后續知識的學習也是有幫助的.而中等難度、需要進行概括或引申的或靈活性較高的問題,就需要有一定的知識儲備和思維能力的學生來回答.比如,在“伏安法測電阻”的實驗中,開關閉合后小燈泡不亮,這是什么原因?這個問題需要學生對電路知識有足夠的理解和把握,而且題目也具有一定的開放性,對能力要求較高.需要一些成績優秀頭腦靈活的學生來回答,否則就會挫傷學生的學習積極性,還會影響到教學進度.還有些問題根本無需學生立刻作出回答,提出這些問題的目的是要引發學生的思考.有時幾個問題連珠炮式的提出,層層深入,足以讓學生陷入沉思.就如同福爾摩斯探案一樣,一個又一個問題在頭腦中縈繞.能讓學生對某些問題進行深度思考,我們的目的也就達到了.