合作探究教學(xué)方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

1、合作探究教學(xué)方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究摘要：科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一。在科學(xué)探究中貫穿合作精神的意義在于:可以很好的促進(jìn)學(xué)生之間的互動、利于學(xué)生富有個性的學(xué)習(xí)、使學(xué)生成為有效的合作者、易于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的各種因素，拓寬獲得信息的途徑。本文結(jié)合實際，針對科學(xué)探究與合作學(xué)習(xí)方式在高中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了理論和實踐研究。關(guān)鍵詞：合作探究；高中物理1物理探究性教學(xué)模式的特點探究教學(xué)模式是指在探究教學(xué)理論的指導(dǎo)下，在探究教學(xué)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，為發(fā)展學(xué)生的探究能力、培養(yǎng)其科學(xué)態(tài)度及精神，按模式分析等方法建構(gòu)起來的一種教學(xué)活動結(jié)構(gòu)和策略體系。對教學(xué)模式進(jìn)行研究是探究教學(xué)理論

2、與實踐的中介環(huán)節(jié)，是溝通兩者的橋梁。探究教學(xué)模式除可操作性、簡約性、針對性及整體性等教學(xué)模式的一般特點外，還有以下特點:1.1探究教學(xué)模式以現(xiàn)代科學(xué)理論和實踐為基礎(chǔ)探究教學(xué)模式是在現(xiàn)代科學(xué)教育中產(chǎn)生和發(fā)展起來的。在現(xiàn)代認(rèn)知科學(xué)以及現(xiàn)代主體教育理論與終身教育理論的指導(dǎo)下，科學(xué)教育工作者創(chuàng)造了使學(xué)生通過探究過程來實現(xiàn)科學(xué)教育目的的教學(xué)模式。隨著研究的逐步深入，探究教學(xué)模式漸漸重出科學(xué)教學(xué)的領(lǐng)地，在人文學(xué)科的教學(xué)中也開始扮演重要角色，這與現(xiàn)代科學(xué)理論和實踐是密不可分的。1.2探究教學(xué)模式以學(xué)生主體性的充分發(fā)揮為條件發(fā)揮學(xué)生的主體性即創(chuàng)設(shè)一定的情景，使他們的能動性、主動性和創(chuàng)造性發(fā)揮出來，在這個過程中

3、使他們掌握基本的概念、原理，形成科學(xué)的研究技巧和方法，并最終養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度與精神。學(xué)生主體性的發(fā)揮與否以及發(fā)揮程度，都在一定意義上決定著探究教學(xué)模式的成敗。1.3探究教學(xué)模式以學(xué)生的主動探究為主要手段愛因斯坦說過:“所有科學(xué)的目的在于使我們的經(jīng)驗協(xié)調(diào)并把它們納入一個邏輯系統(tǒng)?！碧骄拷虒W(xué)模式正是通過給學(xué)生提供許多探究機(jī)會，使他們將自己的經(jīng)驗協(xié)調(diào)起來并納入邏輯系統(tǒng)，從而形成科學(xué)的概念與原理，建立自己的知識結(jié)構(gòu)，使認(rèn)知結(jié)構(gòu)、認(rèn)知技能都得到發(fā)展。在這個過程中，學(xué)生如同科學(xué)家建構(gòu)、描述科學(xué)原理一樣經(jīng)歷科學(xué)的過程。1.4探究教學(xué)模式對教師的角色、作用進(jìn)行了重新定位教師在探究教學(xué)模式的實施中不可或缺，如果沒

4、有教師的精心設(shè)計、恰當(dāng)引導(dǎo)，任何科學(xué)高效的探究教學(xué)模式都只是紙上談兵。但是，在實際探究教學(xué)模式中，教師發(fā)揮作用的方式、教師的角色發(fā)生了重要的變化，教師由臺前回到了幕后，由知識的灌輸者、教學(xué)管理的統(tǒng)治者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的協(xié)助者、輔導(dǎo)者、教練，開始以另一種方式發(fā)揮重要作用。這不僅沒有降低教師的教學(xué)難度，反而對教師提出了更高的要求。教師需要對所研究的觀念充分了解，并且選擇能使學(xué)生以直接經(jīng)驗解決問題、建構(gòu)概念的活動。教師不僅必須具備與探究內(nèi)容有關(guān)的豐富知識，還要對整個教學(xué)過程精心設(shè)計，精心指點，對整個教學(xué)工作不斷總結(jié)、反思，并給自己的角色、作用以正確的定位。2合作探究性學(xué)習(xí)在高中物理實驗教學(xué)中的實施2.1

5、問題階段新課程學(xué)習(xí)方式特別強(qiáng)調(diào)問題在學(xué)習(xí)活動中的重要作用。問題對于學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)的激發(fā)、知識的生成、創(chuàng)新以及應(yīng)用技能的培養(yǎng)都具有其它不可替代的作用。就像愛因斯坦說的那樣:提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許是一個數(shù)學(xué)上或?qū)嶒炆系募寄芏眩岢鲂碌膯栴}、新的可能性、從新的角度去看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正的進(jìn)步。在物理實驗教學(xué)中，如果讓學(xué)生就簡單地、機(jī)械地、按部就班地進(jìn)行實驗操作，學(xué)生雖然也能運用實驗來得出結(jié)論，但學(xué)生體悟不到蘊(yùn)含在實驗過程中的科學(xué)思維和探究方法，學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維也得不到很好的培養(yǎng)。因此，我們在實驗教學(xué)中，應(yīng)有意識地創(chuàng)設(shè)問題

6、情境，啟迪學(xué)生思路，讓學(xué)生自發(fā)地學(xué)會思考:“為什么要這樣做?換一種方法可以嗎?如有其它的方法，那么實驗又該如何設(shè)計?”等問題，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的探究。問題階段包括提出問題和明確問題兩項內(nèi)容。2.2計劃階段這個階段的主要任務(wù)是制定解決問題的方案。在問題階段確定的探究問題需學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行猜想、假設(shè)與設(shè)計，即要明確實驗?zāi)康?，使探究?nèi)容更具操作性，以達(dá)到學(xué)生能把握探究內(nèi)容的范圍和廣度，提高實驗探究的有效性。計劃階段對內(nèi)容設(shè)計的要求有猜想過程、具體化過程。2.3合作探究階段這是合作小組實施研究和探索的階段，是獲取實驗證據(jù)或收集實驗數(shù)據(jù)的階段。在進(jìn)行實驗操作時，是多項實驗技能的協(xié)同活動，往往要求在短時

7、間內(nèi)能準(zhǔn)確地收集到這一實驗所呈現(xiàn)的所有信息，這就要求在合作中提高實驗探究的質(zhì)量和效率。在這一階段中，教師要深入了解學(xué)生活動的過程，及時捕捉學(xué)生在活動中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，并給予有效的幫助和指導(dǎo)，對于普遍性的問題和錯誤應(yīng)及時地對全班同學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)，對于個別小組的錯誤則應(yīng)采取個別幫助，切實體現(xiàn)師生合作。同時教師要及時組織合作組間進(jìn)行交流、匯報，共享探究成果。2.4解釋階段學(xué)生在經(jīng)過實驗探索的基礎(chǔ)上獲得了實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，就能客觀地對實驗現(xiàn)象進(jìn)行描述，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對同一現(xiàn)象不同的學(xué)生可能有不同的解釋，所以在形成解釋時，教師也應(yīng)及時地組織學(xué)生進(jìn)行交流，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，提示不同現(xiàn)象遵循的共同

8、規(guī)律。學(xué)生在獲得了充分的證據(jù)來證實自己提出的假設(shè)之后，就可以根據(jù)事物、知識間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行推理，找出問題的關(guān)鍵所在，并對問題中的因果關(guān)系形成學(xué)生自己的解釋。在這一階段，教師行為要參與其中，引導(dǎo)和幫助學(xué)生學(xué)會調(diào)節(jié)和控制自己的思維活動，針對探究問題并結(jié)合自己獲得的證據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯推理，得出自己對問題的合理解釋。學(xué)生形成對問題的解釋最終是為得出實驗結(jié)論。學(xué)生通過參與討論、相互交流，比較各自的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)彼此間的差異，或者是與教師、教材所提供的結(jié)論相比較以檢驗自己的結(jié)論是否正確，進(jìn)而得出符合實際的實驗結(jié)論。2.5反思階段這是整個合作探究性學(xué)習(xí)的必要組成部分，它可分為兩個過程。一是合作小組內(nèi)的自我反思。

9、小組成員一起對已形成結(jié)論的解釋進(jìn)行評價。二是在合作組間進(jìn)行交流及反思合作組的研究成果，同時也可以讓其它小組成員對這些解釋提出疑問，通過學(xué)生間的對話和討論，產(chǎn)生思想的碰撞，可能引發(fā)新的問題，在無形中培養(yǎng)學(xué)生取人之長、補(bǔ)己之短的優(yōu)秀品質(zhì)。3教學(xué)案例:油膜法測分子直徑實驗教學(xué)設(shè)計實驗器材清水、酒精、油酸、量筒、淺盤(邊長約30cm一40cm)、注射器(或滴管)、玻璃板(或有機(jī)玻璃板)、彩筆、癱子粉(石膏粉)、坐標(biāo)紙、容量瓶(5的mL)。一小袋小白菜菜籽，米尺、10mL量筒一只。實驗特點油膜法測分子直徑實驗是幫助學(xué)生了解微觀領(lǐng)域、掌握微觀領(lǐng)域的研究方法而增加感性認(rèn)識的一個重要實驗，該實驗蘊(yùn)含的方法充分

10、體現(xiàn)了物理學(xué)研究微觀世界現(xiàn)象最基本的思想方法一一微小量放大法。本實驗如果采用傳統(tǒng)教學(xué)法，教師講學(xué)生按部就班地操作，則會失去很好的教學(xué)素材，不利于學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)?，F(xiàn)采用自主構(gòu)建型合作探究學(xué)習(xí)方式進(jìn)行教學(xué)。由于考慮到學(xué)生剛開始接觸微觀領(lǐng)域，又很難想到單分子油膜法測分子直徑的方法，在實驗時補(bǔ)充了一個宏觀的輔助性實驗所需的器材，用于啟迪學(xué)生。3.1研究課題，提出問題本實驗的目的是用實驗估測分子的直徑，用什么方法才能測出肉眼都看不到的油酸分子的直徑呢?因為分子畢竟很小，不可能拿現(xiàn)有的測量工具進(jìn)行測量。學(xué)生看到桌面上的實驗儀器后，很多同學(xué)不敢貿(mào)然下手又感覺到非常的好奇。合作組首先必須討論出應(yīng)該用什么原

11、理來測。探究問題自然就在課堂上生成了。3.2合作探究問題的解決方案教師引導(dǎo):利用輔助器材能否測出菜籽的直徑呢?合作組互相討論，看看有哪些可行方案?學(xué)生思考:由于菜籽是宏觀實物，學(xué)生經(jīng)過討論，覺得可行方案很多。如:方案1:把N(如N=100)粒萊籽緊密排成一排，用米尺量出其長度L，再求直徑D一L/N。方案2:用量筒量出N粒(N適當(dāng)取大些，如為幾百粒)菜籽的體積v，先求出一粒菜籽的體積v=V/N，再求出菜籽的直徑。方案3:用量筒量出一定體積v的菜籽，把菜籽平攤成矩形形狀的一薄層，運用米尺測出矩形的長a和寬b，算得薄層面積S=ab，再求出菜籽薄層的厚度d=V/s，此厚度即認(rèn)為是菜籽的直徑。有了三種測

12、菜籽的可行方案，教師引導(dǎo)各合作組分別按不同的方案牙!用手頭器材進(jìn)行了實際測量，并發(fā)現(xiàn)利用方案3的合作組速度最快，用時最短。教師調(diào)控學(xué)生研究方向:本堂課我們重點研究油酸分子的直徑，同學(xué)們由測萊籽直徑的實驗是否有所啟發(fā)?經(jīng)學(xué)生思考，小組討論后，有學(xué)生發(fā)言:可按照方案3進(jìn)行。把油滴在水面上，從而讓油酸像菜籽一樣平攤成一薄層，只要測出這一薄層的體積和面積，就能算出它的厚度，即油酸分子的直徑了。全班同學(xué)覺得這方案可行，于是大家都迫不及待地動手進(jìn)行操作了。3.3互動交流，進(jìn)行實驗由于實驗手冊中的部分實驗步驟要讓學(xué)生自主思考后填入，而且要根據(jù)所測的物理量設(shè)置實驗表格。合作組成員間開始討論實驗步驟。每個合作組

13、實驗步驟各有差異。一些組用針筒吸了大量油酸全部滴入水槽，導(dǎo)致水槽壁上都是油酸。這樣油酸就不能展成單分子油膜也就無法測量了。出現(xiàn)了問題1:滴入水槽中的油酸量該如何控制和測量?各合作組經(jīng)過第一、二次的失敗，又重復(fù)滴油酸的過程，并且探究得出只要滴一到兩滴就可以了，油酸展成了單分子油膜層。由于油酸是無色的，水槽中滴入油酸后看不清油酸輪廓。要完成測量必須知道油膜面積，如果連輪廓都看不清楚怎么測油膜面積。因此，出現(xiàn)了問題2:如何利用所給器材顯示油酸輪廓?學(xué)生自然想到了在水盤中灑上痱子粉用于顯示利用油酸薄層的輪廓。但是痱子粉是先灑還是油酸先滴?痱子粉灑多少?這些問題都是學(xué)生在進(jìn)行實驗時碰到的操作問題，學(xué)生在

14、進(jìn)行了多次嘗試之后，得出了合理的順序。在淺盤中出現(xiàn)了油酸薄膜層的形狀，學(xué)生可以用有機(jī)玻璃板放在淺盤上，并將油酸薄膜層的輪廓用彩筆畫在玻璃板上。對于這個不規(guī)則的形狀高中階段無法精確測量其面積大小，所以只能佑算。教師及時地對部分小組解決不了的問題進(jìn)行點撥和引導(dǎo)。使小組合作探究順利進(jìn)行，如油酸薄膜層面積的計算等。根據(jù)測菜籽直徑的實驗啟示，學(xué)生根據(jù)公式d=v/s計算d，還必須知道滴入水中的一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積v。對于這個問題還是由學(xué)生自己進(jìn)行討論得出。桌面上的儀器到現(xiàn)在還沒有用到過的只有量筒了。量筒不可能量出一兩滴油滴的體積，但可以量出大量油酸的體積。這樣學(xué)生慢慢就會想到先滴N滴油酸酒精溶液到量筒，測出N滴溶液體積，再根據(jù)體積比求出每一滴油酸的體積。這樣整個實驗就算成了。3.4小組評價，拓展延伸教師觀察整個教室，看到大部分合作組都能獨立地完成實驗。在此基礎(chǔ)上，教師及時地組織小組進(jìn)行自評和組間的互評。讓完成的好的小組派出代表進(jìn)行發(fā)言總結(jié)并歸納實驗步驟，開始幾位同學(xué)的發(fā)言肯定是不完整的，同一小組不同成員可以及時進(jìn)行補(bǔ)充。其它小組也可以對照自己