物理教学中转变学生学习方式的尝试

物理教学中转变学生学习方式的尝试

刘兴昌

摘要：改变传统的教育观念和结合物理教育的特点，以现代研究性学习理论为指导，结合教学实践对学生学习方式进行一些初步的尝试。传统的学习方式忽略了人的主动性、能动性和独立性，基础教育课程改革提倡和发展多样化的学生学习方式（教学方式）。针对中学物理教学的实际特点，教师更应注重构建自主、探究、合作的学习方式，发展学生的创新意识和实践能力，使学生的学习产生实质性的变化。

关键词：学习方式自主探究合作教学改革

21世纪是以知识的创新和应用为重要特征的知识经济时代，社会的信息化、经济的全球化使创新精神与实践能力成为影响整个民族生存状况的基本因素。因此，本世纪将是教育和学习起核心作用的时代，教育的基点是终身学习。担负着向高一级学校输送人才的中学基础教育，应本着“以人为本”的理念，以学生发展为前提，而教育改革的重点之一是让学生的学习产生实质性的变化——学生学习方式的转变。

学习方式（learning approach或learning style）是当代教育理论研究中的一个重要概念。目前学术界对它的解释并不完全一样，大多数学者认为学习方式指学生在完成学习任务过程时基本的行为和认知的取向。学习方式不是指具体的学习策略的方法，而是学生在自主性、探究性和合作性方面的基本特征。传统的学习方式把学习建立在人的客体性、受动性和信赖性的基础之上，忽略了人的主动性、能动性和独立性。转变学生的学习方式就是要转变这种单一的、他主的与被动的学习方式，提倡和发展多样化的学生学习方式，特别是要提倡自主、探究与合作的学习方式，让学生成为学习的主人，使学生的主体意识、能动性、创造性不断得到发展。高中物理教学中，教师更应注重构建自主、探究与合作的学习方式，发展学生的创新意识和实践能力。结合物理教研组的研究课题，我针对高中学生的特点，在多年的物理教学中，尝试着构建自主探究型课堂教学模式，在学习的自主性、探究性、合作性方面，转变学生的学习方式。

一、倡导以人为本的理念，让学生自主学习

建构主义对学生的自主学习作了三种不同的设计：支架式教学、抛锚式教学、随机进入教学，不管是哪种教学方法，均应充分考虑体现以学生为中心的三个要求：发挥学生的首创精神，将知识外化，实现自我反馈，在具体教学活动中，形成“师生互动，生生互动”的协作环境，这样的环境是促进学生建构良好的知识结构的前提条件。

教师的作用从传统的向学生传递知识的权威角色转变为学生学习的辅导者，成为学生学习的高级合作者。教师不仅需要在学习内容方面辅导学生，而且需要在新的学习技能和技术方面指导学生。我针对高三学生的特点，在高考前设计一节专题课——《物理信息的提取和应用》，教师通过几个物理材料，巧妙地设问，培养学生发现问题、更好地解决问题的素质和能力。

材料1现在，科学家们正在设法探寻“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数为多少？

设问：“反粒子”具有怎样的特点？

材料2测定患者的血沉，在医学上有助于医生对病情作出判断。设血液是由红血球和血浆组成的悬浮液。将此悬浮液放进竖直放置的血沉管内，红血球就会在血浆中匀速下沉，其下沉速率称为血沉。某人的血沉v的值大约是10mm/h。如果把红血球近似为半径为R的小球，且认为它在血浆中下沉时所受的粘滞阻力为f=6πRηv。在室温下η≈1.8×10^-3Pa·s。已知血浆的密度ρ0≈1.0×10³kg/m³，红血球的密度ρ≈1.3×10³kg/m³。试由以上数据估算红血球半径的大小。

设问1：题中提供哪些信息？

设问2：题中红血球做什么运动？

设问3：红血球受到哪些力？各力的关系如何？

材料3天文观测表明：几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀。不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v＝Hr。式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远，这一结果与上述天文观测一致。由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T＝。根据近期观测，哈勃常数H＝3×10^－2m/（s·光年），其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为年。

设问1：天文观测结果中提供哪些信息？

设问2：理论模型中提供哪些信息？

设问3：星体做匀速运动时，其退行位移s和时间t有什么关系？

课堂上我多次提醒学生自己阅读题目、划出信息，对有用信息进行筛选等等，在解决问题的过程中充分体现学生的主体作用，并设法引导学生对问题进行拓展，学生和学生之间互相评价，教师对学生及时评价。通过学生的自主学习和协作学习，学生对物理信息的提取和应用已相当得心应手，收集和处理信息的能力得到加强。

二、科学的本质在于探索真理，让学生在探究中学习

科学本身不是知识，而是产生知识的社会活动，是一种科学生产。科学是一种社会的组织起来探索自然规律的活动。物理属于科学的范畴，科学是在探究中发展的，没有探究就不会有发现，也不能确认理论的正确性和不断扩展人们对自然的认识。探究性学习是学生通过自主地参与获得知识的过程，加深对知识的体验和理解，掌握科学研究所必须具备的科学方法，并逐步形成的一种探究能力和科学态度；是学生以类似科学研究的方式，模拟科学家的研究方法和研究过程，创造性地在解决各种问题的过程中获得知识，形成创新意识的一种学习能力。学生学习中的“科学探究”与科学家的“科学研究”有类似的地方，即应体现科学探究过程中的一些本质特征，如提出问题，做出假说，收集证据，进行解释和评价，需要观察实验、进行批判性的思考等。但学生的“科学探究”与科学家的“科学研究”也有不同的地方，此时学生对科学知识还不甚了解，探究性的学习应当考虑学生的心理特点和认知规律。首先，应当能激发起学生的学习兴趣，满足学生的好奇心，调动学生的求知欲。在实验活动设计的时候，应当考虑从学生的日常生活实际出发，创设一种能使学生喜爱的学习情景。对于学习兴趣，现在有一种倾向，认为高中可以不必再去考虑学生直觉兴趣和操作兴趣的培养，应以理论兴趣的培养为中心。这是一种片面的看法，因为没有一定的直觉和操作兴趣为基础，理论兴趣难以发展起来；以因果兴趣和理论兴趣为主的探究兴趣应当包容直觉和操作兴趣。不同水平的兴趣可以统一在科学探究的活动中得到发展。其次，给学生充分探究时间和空间。在整个教学过程中，要留给学生充分的时间独立、自由地思考，使学生在亲自体验和创新过程中自主探究，将探究活动由部分扩展到整体，从课内延伸到课外。

三、鼓励学生合作学习，促进学生之间的相互交流、共同发展，促进师生教学相长

合作学习是20世纪70年代初兴起于美国，并在70年代中期取得实质性的进展的一种富有创意和实效的教学理论与策略。它能改善课堂内的社会心理气氛，促进学生形成良好的认知品质，很快引起世界各国的关注，并成为当代主流教学理论与策略之一，被人们誉为“近十几年来最重要和最成功的教学改革”。

合作学习突出生生互动的潜在意义，强调师师互动的前导地位，从教学主要矛盾的分析入手来建立师生互动的关系。所谓“生生互动”，指的是学生之间的相互作用和影响，包括小组讨论，相互评价，相互激励，互帮互学等合作关系，以建立合作与竞争的生生关系，通过以上活动，可以营造轻松愉快、生动活泼、合作竞争的教学环境，把教学建立在更加广阔的交流背景之上，提高学生的参与度，增进教学效果。所谓“师师互动”，指的是通过教师与教师之间就所教授内容的互动，相互启发、相互补充，实现思维、智慧的碰撞，从而产生新的思想，使原有的观念更加科学和完善，有利于达成教学的目标。所谓“师生互动”，指的是师生之间相互作用和相互影响，师生相互交流和影响，不只是认知信息方面的，更主要的是情感信息的处理与互动。

在合作学习中，教师要充当“管理者”、“促进者”、“咨询者”、“顾问”和“参与者”等多种角色，将传统的“权威——服从”关系逐渐转变为“指导——参与”关系，采用班级授课与小组活动相结合的教学组织形式，研究性学习可以说是有代表性的合作学习。

研究性学习的基本特点是：开放性、问题性和社会性与实践性。研究性学习的实施主要分为两种——课题研究类和项目活动类。物理组的马新文教师曾指导高一学生开展了研究性学习，学生在学完《动量》一章以后，对火箭的内容很感兴趣，由五个学生（三男二女）组成了一个《研制水火箭》的研究小组。该课题需要进行原理分析、实验制作、测量、总结交流等，研究小组同学分工合作，各展所长，协作互补。其中一位同学担任组长，全面负责课题组的活动安排，包括实验地点、活动内容确定，时间部署、人员分工等全方位的工作，是小组活动的总指挥。另外，还有一名副组长、两名操作员、一名记录员。首先研究小组集体论证，根据课题的性质和所要达到的目标，制订方案，确定研究方法，制定具体实施步骤。本课题的研究方法大致有查阅资料、综合分析、实验制作、学习与咨询、逻辑推理。通过大量的理论论证，研究小组一致认为，制作中应考虑四个方面的原理：1.加水——动量守恒。2.打气——气压。3.发射——作用力与反作用力。4.尾翼的作用。设想用普通600mL塑料饮料瓶，在里面注入水后，对瓶内空气进行加压，利用水向下高速喷出使“火箭”作反冲运动来制作水火箭。研究小组在实际操作过程中也遇到了问题：1.“火箭”底塞材料的选用。2.给瓶中空气加压的问题亟待解决。3.使“火箭”飞得更高、更稳定的途径。解决问题的方案需要考虑三个方面：1.对于底塞材料，它必须具备气密性好，又容易加工的特点，如化学实验室的橡皮塞。2.加压用打气筒，但怎样加工底塞，使底塞与打气筒相配套。同学们请教了许多人，最后从自行车的原理得到启发，在橡皮塞上打了个孔，塞入一个自行车内胎上的气门芯底座，再装上气门芯，解决了加压问题。3.利用“火箭”的发射原理，要使火箭飞得更高，有两个途径：尽可能使“火箭”的质量减小、飞行阻力小或使水喷射出的速度尽可能大。通过近一个月的细心研究和精心制作，研究小组最终成功地制作了水火箭模型，并在结题交流会上获得了领导、老师和同学的一致好评。本研究小组的记录员深有感概地说：“活动中我学会了如何利用网络查阅资料，从组长那里学到了对问题的正确判断和决策，从操作员那里学到了如何提高动手能力，实际的研究过程让我积极主动地配合其他小组成员，形成了默契，交流的过程锻炼了我的表达能力，通过交流、研讨，学会了与同学分享成果，学会了欣赏和发现他人的优点，学会了理解和宽容，学会了客观地分析和辩证地思考。”教师也从中学到了很多。

根据新的课程改革纲要的精神，我们在实际教学中拟定了“确定课题，创设情境——自主探究，自主意义建构——协作学习，优化意义建构——引导实践，创新提高”的课堂教学基本流程。教学过程的流程如下：

1.围绕探究目标，创设情境

在分析教学目标的基础上，围绕探究目标设计有利于学生“意义建构”的情境。“情境”是各种概念框架的有机组合，一般框架中的概念是为学习者建构对知识理解进行某种“意义建构”所设计的问题情境，它是学生自主探究的基础材料，是进一步意义建构的前提。情境的创设决定着学生自主探究的方面和意义建构的内涵和质量，因此，创设情景时，既要考虑学生的学习兴趣，又要考虑学生已有的知识、能力水平。需要寻找学生感兴趣的材料作为问题情境，适当编排具有启发性、挑战性、激励性、开放性的问题作为讨论点，便于激发学生的探究动机，形成良好的探究氛围。

2.自主探究，自主意义建构

“学生是知识的积极建构者，而教师是学生建构知识的支持者”。在自主探究学习过程中，学生是学习的主体，教师则是学生自主学习的服务者，对学生的自主探究提供必要的指导或帮助。让学生围绕目标或学习任务，自己选择学习的策略和方法，自己控制和调节学习的速度，自主完成具有个性特点的“意义建构”。皮亚杰曾说过“个体的发展实际上就是练习、经验对环境的作用等意义上的大量活动的产物。”这样的自主探究活动，既适应了个体“差异”的学习特征，又为个体的能力发展提供了时间和空间上的保障。

3.协作学习，优化意义建构

所谓“协作学习”是把不同层次的学生搭配成学习小组，让他们围绕同一学习材料，按教学目标的要求，进行互相讨论、互帮互学、互相启发、相互评价，相互激励等小组合作方式，在轻松愉快、生动活泼、合作竞争的良好协作环境中共同进步，这一“协作学习”过程中，在生生间进行双向交流的信息流主要是学生个体的建构意义，这种“学生语言”在学生间交流，学生更易理解和掌握，在这一过程中，学生的主要任务是积极主动地促使信息流的流动。教师的主要任务是引导讨论、组织协调好师生间、生生间多边共同协作学习。在学生忙于探究时，教师应多看、多听、多感受而少说话。要及时鼓励那些“与众不同”、“标新立异”的行为；要鼓励学生自主提炼，自由准确地表达自己在学习中的经历和感受。并向全体学生展示自己的思维过程，并及时对探究的结果进行归纳、总结，从而使每个学习者的思维成果在整个学习集体中共享。让学生的知识和方法在“师生互动、生生互动”的协作环境中，实现知识的有序内化和意义建构的优化，从而使学生的学习由感性认识阶段向理性认识阶段发展。

4.引导实践，创新提高

教师要组织学生将探究归纳出的新知识，新方法及时用于实践，解决实际问题。此环节是举一反三、触类旁通的知识迁移、发展学习的过程。它的关键是教师要设计好课外延伸实践活动，使之具有层次性、综合性、启发性、典型性和创造性。