论中学物理科学探究式教学 毕业论文.doc
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1、目录摘要1Abstract11.引言12.科学探究式教学综述32.1科学探究式教学的形成与发展32.2科学探究式教学的涵义42.2.1科学探究52.2.2科学探究式教学62.2.3物理教学中的探究式教学72.3探究式教学的基本特征73.物理教学中的科学探究93.1科学探究式教学的实施步骤93.2科学探究式教学案例114.实施科学探究教学存在的误区,困难及对策134.1实施科学探究式教学过程中存在的误区134.2 实施科学探究式教学的一些困难154.3 解决实施科学探究困难的对策16结束语20参考文献20致 谢22论中学物理科学探究式教学 摘要:物理探究式教学是把科学探究引入课堂,在教师的指导和
2、启发下,通过学生自主,独立的探索活动,有效感知和理解知识,构建知识,获得情感体会,掌握解决问题的方法,发展探索精神和创新能力的教学方式。本文从新课程改革背景和总体目标出发,在借鉴前人的研究的基础上,介绍了探究式教学的基本理论,探究式教学的基本特征和科学探究式教学的实施步骤。最后研究了实施科学探究式教学存在的误区、困难及对策,以确保物理科学探究式教学的顺利实施。关键词:科学探究;探究式教学;中学物理;Exploration of Scientific inquiry teaching high school physics Abstract: Physics scientific inquiri
3、ng instruction is an instructional way that introduces scientific exploring to the physics class. In inquiring instruction, students can percept and understand knowledge effectively, construct knowledge, obtain emotional experience, master the solutions to solve problems, and then develop the spirit
4、 of exploration and the ability to innovate under the guidance and inspiration of teachers and through the autonomous, independent exploration activities of students. This thesis starts from the background and the overall objective of the new curriculum reform, introduces the basic theory of inquiri
5、ng instruction based on the predecessors results, The basic characteristics of the inquiry teaching and The implementation steps of scientific inquiry teaching. Finally, the thesis discusses the misapplications and difficulties in inquiring instruction and offers corresponding strategies to ensure t
6、he application of physics inquiring instruction successfully.Keywords: scientific exploring; inquiring instruction; physics of middle school;1.引言新中国成立以来我国非常重视教育,尤其是改革开放以来日益重视对学生创新能力以及探究能力的培养,促使学生成为创新生人才。人类社会进入21世纪,知识经济初见端倪,国际上各国家之间的竞争越来越激烈,科学技术以及科学教育在培养人才和社会发展中的地位日益增强。提高全民素质,尤其是国民的科学素质成为世界各个国家的重要战略,
7、提升全民素质的重任则落到科学教育的肩上。从科学教育的国际改革趋势看,世界各国都在相应调整基础科学教育的培养目标,好多国家将基础科学教育的培养目标确定为培养全体公民的科学素质。基础科学教育培养目标的调整会导致科学教育方式的改革。在这一改革中,世界各个国家倾向于通过探究式教学培养中学生的科学素养。比如美国,英国等国家纷纷倡导“主题探究”与“设计学习”活动,具有代表性的纲领性文件美国国家科学教育标准明确指出:“所有的学生都能学习科学,科学的中心探究”,“科学教育教学必须参与以探究为目的的研究活动”,在教学过程中“要把注意力集中到探究上,坚持进行探究”,“同时教师要创造一种灵活的,有助于科学探究的学生
8、学习环境”1。我国也非常重视通过探究式教学培养全体学生的科学素养。中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定中进一步强调了学生创新精神和实践能力的培养,而创新精神和实践能力的培养离不开探究教学。教育部于2001年6月颁发的基础教育课程改革纲要(试行)中明确提出要“改变课程实施过于强调死记硬背,机械训练的现状,倡导学生的主动参与,乐于探究。勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力,获取新知识的能力,分析和解决问题的能力,以及交流与合作的能力。”除此之外,还明确指出要“构建符合素质教育要求的新的基础教育课程体系”,教师要“引导学生质疑,调查,探究,在实战中学习,促进学生在教师指导下主动地,
9、富有个性的学习”2。在国家教育部公布的物理,化学,生物等学科的课程标准中,突出了科学探究。全日制义务教育物理课程标准指出:科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学研究的相似过程,学习物理知识与技能,体检科学探究的乐趣,学习科学探究方法,领悟科学的思想和精神,树立正确的科学观。就目前的教学情况来看,升学考试的压力和教师教学质量的好坏利用考试分数来评价使得在中学物理教学中还存在着教师拘泥于大纲的要求,没有跟多的探究,没有大胆的尝试,也没有给学生更多创新和自由的和空间。探究式教学时一种很重要的策略,在进行物理教学中要充分发挥学生自己设学习
10、方案,主动探究,发现新问题的能力。这就要求教师在教学中运用探究教学的方式,学生运用探究性学习的方式。通过提倡探究式教学,我们主要解决一下几个方面的问题,一是要使学生将“探究”融入自己的日常生活,成为一种生活习惯,而不是思考问题或在课堂将它提出来;二是教会学生自己动脑动手的方法,要比将课本上的知识灌输给学生更为重要;三是作者以大量篇幅介绍和前任基础上整理探究式教学方法的具体模式以及相关概念,只是一点粗浅的理解和探讨,希望这个领域的研究有所用途。2.科学探究式教学综述2.1科学探究式教学的形成与发展在西方科学教育的变革发展历程中,“探究”的思想由来已久,它最初的雏形可以追溯到希腊哲学家苏格拉底的教
11、学方法。苏格拉底的问答教学法,主张教学过程中,不直接向学生传授知识,而是通过激发学生自己思索寻求结论。卢梭的自然主义教育也体现了探究的思想,卢梭倡导教育要适应儿童的自然本性,主张凡是儿童能从经验中学习的事物,都不要他们从书本中去学,而经验主要来源于行,来源于探究。1853年,德国教育家第斯多惠在其著作德国教师的培养指南中,首次提出要将探究发现作为教学理念和方法用于科学教育中。他倡导教学要引导学生在观察简单的事实或现象的基础上进行思考,并且通过教学不但要让学生通过发现掌握知识,还要让学生明白发现知识的途径和方法3。随后,英国教育家阿姆斯特朗也在其教育理论著作科学方法的教学(1903)中提出了要把
12、科学探究发现的方法,引入到科学教学中去的主张,并且全面研究了探究发现法的目的、原则、内容和具体实施。明确把“探究教学”作为一种教学方式则是美国芝加哥大学的教授施瓦布。他认为科学的探究本质如果不为普通大众所理解,科学的发展和社会的进步都是不可能的;另一方面,科学教育的基本途径教学,也应是一种探究过程。因为探究过程蕴含着教育的本质,学生唯有借此才能真正了解科学知识的本质,掌握科学方法,形成科学态度与精神,所以学生要向科学家搞研究那样学习科学即开展探究学习4。针对生物学科的特点,施瓦布还提出了诱发探究教学模式,这种模式将教学过程分为4个阶段:使学生接触问题情境;帮助学生认识情境材料中包含的某个概念或
13、方法上的问题;引导学生思考提出的问题并作出解释;诱发学生设计实验、收集并组织材料、形成结论。19世纪末20世纪初,美国举行了“教育现代化运动”,许多同时代的教育家、心理学家,如杜威、布鲁纳、皮亚杰、加涅、奥苏贝尔、萨奇曼等都对探究学习理论做出了贡献5。这次运动的倡导者、美国著名教育家杜威提出在学校科学教育中要用探究的方法,这种方法可以分为五个阶段实施:教师要给学生准备一个真实的情境;在这个情境内部产生一个真实的问题,作为思维的刺激物;从资料的占有和必须的观察中产生解决疑难问题的观念和假设;学生必须自己负责一步一步地展开他所想出的解决问题的方法;他要有机会通过应用来检验他的想法,使这些想法意义明
14、确,并且让他自己去发现他们是否有效。杜威的思想和实践对探究教学的形成与发展起了推波助澜的作用。布鲁纳在其学习理论的基础上,提出了结构教学观和发现教学模式。布鲁纳强调学生主动性和原有认知结构的重要性,提出“发现是教育儿童的主要手段”,教学就是通过提供材料、创设情境,引导学生发现事物之间的规律和联系以及解决问题的方法。皮亚杰认为认知发展是一种建构的过程,是个体与环境不断的相互作用中实现的。根据年龄,他将儿童的认知发展划分为四个阶段:感知运动阶段、前运算阶段、具体运算阶段和形式运算阶段,他提倡应该针对每一个阶段学生的认知特点进行教学。加涅把探究描述为科学家所做的工作,他认为学生在有能力从事探究即展示
15、科学家的能力之前,必须有一定的技能和能力作前提,中小学科学教育的重点应放在帮助学生获得这些前提性的知识、技能和能力上6。1963年,加涅旨在探究的第1章引言学习条件一书发表,将学习的过程分为9个阶段:注意;预期目标;提取原有知识;选择性知觉;语义编码;反应;提取知识;技能一般化。学习过程的划分为探究学习的实践研究奠定了心理学基础;萨其曼对探究教学也进行了深入的研究,他认为帮助学生进行探究的最好的办法是训练,即使学生对“为什么事情会如此这般地发生”产生强烈的疑问,并能合乎逻辑地获得资料和加工资料,进行创造性的思考,找出问题的答案,由此形成以探究和训练为特征的教学组织形式,其教学程序包括六个阶段:
16、呈现疑难情境;提出问题;做出假设和收集资料;验证;形成解释;分析探究的过程,这就是著名的萨其曼探究教学模式。20世纪80年代以来,为了提高综合国力、适应知识经济发展的需要,各国都十分重视对学生创新能力的培养,这也就间接促使了针对于探究教学的研究迅猛发展。有其是以英美为首的发达资本主义国家通过各种方式推动探究教学的深入发展。例如,英国推出1998年教育改革法案,首次将科学课程与英语、数学并列为三大核心课程。而在科学课程中,特别强调对学生科学探究能力的培养。美国国家研究理事会1996年推出的美国国家科学教育标准,将探究划分为两种:“科学探究指的是科学家们用于研究自然并基于此种研究获得的证据提出解释
17、的多种不同途径。探究也指学生用以获取知识、领悟科学家的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的种种活动。”同时“强调把科学探究作为获取知识和认识世界的一种方法”,并对探究教学提出了一系列标准。由此可以看出,国外对探究教学的研究较早,研究的理论较为全面、系统,现已形成较为成熟的理论体系,并取得了丰富的经验和成果7。2.2科学探究式教学的涵义科学作为一种知识体系,是科学研究活动的结果。为了掌握科学知识,领悟科学的本质,发展科学探究能力,以便更好地促进科学和社会的发展,人们设想教学也可以采用科学研究的形式来进行,于是便有了探究教学研究及实践。因此,要揭示探究教学的本质首先要分析什么是探究?什
18、么是科学探究?下面我概述科学探究式教学的涵义。2.2.1科学探究按照我国的汉语大词典的解释,探究是指“探索研究”,即努力寻找答案、解决问题。人们解决问题的活动即探究虽然复杂多样,但大体上可将其分为广义和狭义两种。广义的探究泛指一切独立解决问题的活动。人们通常所说的追根究底、好奇、好问,企图自己弄清事理,实际上是广义探究的日常表现。可以说,它既指科学家的专门研究,也指一般人的解决问题的活动;既包括成人那种深思熟虑式的“思想实验”,又包括儿童那种尝试错误性的摸索或探索;既有自觉的,又有自发的;既可能是新颖独创的,又可能是模仿的。可以说,广义的探究倾向是人类的天性,人皆有之。狭义探究专指科学探究或科
19、学研究。与广义探究相比,科学探究有很大区别,在对象和方式上有其特殊性。对此,美国学者韦尔奇等人作了简单的说明:“探究是人类寻求信息和理解的一般过程。从广义上说,探究是一种思维方式。科学探究是一般探究的子集(subset),它的对象是自然界,是在某种信仰和假设的指导下进行的。”即科学探究是对自然界的一种有理论指导的探究。另一美国学者彼得森对科学探究的特征作了更进一步的说明,指出科学探究要遵循一定的程序,采用一定的方法。他说:“科学探究是一种系统的调查研究活动,其目的在于发现并描述物体和事物之间的关系。其特点是采用有秩序的和可重复的过程;简化调查研究对象的规模和形式;运用逻辑框架作解释和预测。探究
20、的操作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括。表达、运用及其它活动。”上述科学探究的定义和说明启示我们,要全面理解科学探究的涵义,须把握以下3方面: 第一,科学探究的本质。科学探究在本质上是科学家用来解决自然领域或科学问题的一种思维方式,它追求知识的确凿性,即对任何理论不轻信盲从,不迷信权威,而是用证据来证明。与其他形式的思维相比,科学思维具有广阔性、深刻性、独立性和敏捷性等特点。正因为科学思维具有这些特点,它才能揭示客观世界中纷繁复杂现象的本质,发现它们之间的相互关系,掌握自然发展的规律。 第二,科学探究过程。科学探究是一种过程,有一定的活动程序或阶段。尽管科学有许多门类,科学家都有各自
21、的研究领域,不同科学家研究问题的方式、途径和手段也有所不同,因而不存在统一的研究模式,但无论他们从事哪一门类或哪一领域的研究,从发现问题到解决问题,都要大体上经过这样一些类似的活动过程或阶段:形成问题,建立假设,制定研究方案,检验假设,作结论。正是上述这些活动过程构成了被称为“探究”的科学过程,进而也成为判断某种活动是否是科学探究活动的依据。 第三,科学探究技能。探究活动除了遵循一定的步骤外,还要采用一系列的方法。科学探究所使用的方法即科学方法,作为科学活动的必备心理素质,科学方法又常被称为科学过程技能(process Skills)或探究技能。关于探究技能的种类,目前尚无统一看法。为使大家有
22、个初步认识,这里仅列出20世纪中期的课程改革运动中,美国科学教育促进会(AAAS)为给小学制定以过程为中心的SAPA课程,从各种科学研究活动中所抽取出来的13种过程技能:观察、分类、应用数字、测量、交流、预测、推理、下定义、生成假设、解释数据、控制变量、实验。这些技能彼此紧密联系,统一在探究活动过程中。其中,前8种为基本技能,后5种为整合技能即综合运用数种基本技能的技能。 这里需要指出的是,科学探究的这3个方面是紧密联系不可分割的。科学思维是科学探究的核心和灵魂,对探究程序和方法起统帅作用,支配着探究程序的设计、方法的选择和使用。探究程序则把各种探究技能有机地联系起来,形成一个整体。可以说,没
23、有科学思维,科学探究则是盲目的、徒劳的,而没有探究程序和方法,则根本不存在科学探究8。2.2.2科学探究式教学 学生虽然不是科学家,但是学生的科学探究式学习活动在本质上与科学教的科学探究活动有很多相似之处,他们模仿科学探究的学习活动就像科学家在从事科学探究一样。国家科学教育标准指出:“科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获事实证据作出解释的各种方式。科学探究也指学生用以构建知识、形成科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。”它包含了学生开展探究活动所需的能力和对科学探究的理解9。所以我们可以将科学探究引入课堂教学,让学生在教师有效指导下,凭借教材和教师提供
24、的信息,通过主体参与教学,积极探索多种解决问题的方式和方法,有效感知和理解教学内容,达到发展创新智能的目的。在此模式中,教师既是学生的示范者,又是一名学习者。教师凭借自身的经验和形象思维,把学生的探究心理激发起来,给学生说明探究的目的和要求,讲解探究的重点问题,帮助学生解答疑难问题,指导学生明确探究方向,让学生在探究过程中发现科学概念、科学规律,培养学生的探究能力和科学精神,从而提高学生的创造力和探究力。学生是学习的主体,充分调动学生的积极性,发挥学生集体的力量,利用教材,以小组讨论和相互交流沟通的形式,对问题进行探讨,以丰富每个个体的思想10。 综上所述,科学探究式教学就是把科学探究引入课堂
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