“解题”法在初中物理教学中的应用_省力杠杆论文

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近十年来,“问题解决”法在西方发达国家的基础教育界迅速推广,大有完全取代讲授教学法的趋势,成为世界教育改革浪潮中令人瞩目的现象。近年来,“问题解决”法在我国教育界已大面积实施,如目前使用的新版初中物理教材的编排体例就有很明显的“问题”意图安排。

那么,什么是“问题解决”法呢?简单地讲,“问题解决”就是教师为学生设立实际的或模拟实际的环境,激励学生独立探索,使学生能够在学习知识、分析现象的过程中提出高质量的问题;启发和培养学生多向思维的意识及习惯,使他们认识到解决问题的途径不是单一的,而是开放式的,即一个问题的答案可能是多样的。也就是说,“问题解决”法是以注重培养学生的科学思维为目标,打破仅以知识传授的传统教学模式,使教育与现实更加密切结合,从而适应未来社会的发展。其基本原则是:教师少讲解,多引导;学生多讨论,多互相提问,采取教师一学生双主体教学,最大可能地调动学生的兴趣,发挥其主动性,引导他们进入到忘我的深思联想状态。同时,教学内容应呈专题式,避免过于系统。其基本教学规范,简单来说,呈现为以下模式:现象(教师)—实验(学生)—初步结论(学生、教师)—提出问题(学生)—讨论(学生、教师)—启发鼓励(教师)—进一步实验并思考(学生)—总结(教师)—论文式作业(学生)。从“问题解决”法的教育目标来看,大致与我国目前所大力提倡的素质教育目标相一致。所以,有必要对这一教育思潮进行细致的分析,加以实验,以探索出符合我们中国国情的教育模式。

在过去的一年里,笔者在初中物理教学中有意识地采用“问题解决”教法指导学生学习了部分章节,进行了初步的尝试。在对比实验过程中,笔者发现,有许多现象都值得我们思考。下面是笔者试验的个案分析:杠杆平衡“问题解决”的教学。

笔者在指导学生学习《杠杆》这一节时,特意没有安排学生预习,以了解学生在模拟实际的环境下,是否能够真正独立地解决问题,再提出比较有深度的问题,并要求学生尝试解答。上课时,笔者把学生分成了若干组,为他们提供了足够的杠杆实验器材——杠杆、支架、钩码、细线、弹簧秤等,组织他们进行课堂实验,然后填表,总结规律。最后,再自由讨论,独立思考,提出问题。在实验过程中,笔者不断强调,每个人都必须亲自动手,独立分析。

实验进行不到5分钟,绝大部分学生都通过实验得出了第一个结论:杠杆在水平平衡状态下,当分别与垂直时,,即教材中所讲的杠杆的平衡条件。

然后,笔者提供了一种非平直杠杆,要求学生一边动手一边思考,也可以自由讨论。实验后,一半以上的学生提出了下面的疑问:如果杠杆不平直,平直杠杆平衡条件是否适用于这种情况?(如图1所示)

图1

笔者随即在黑板上画出了非平直杠杆平衡示意图,提示学生用学过.的数学知识来分析解决这一问题。学生马上反应过来,进行几何投影,得出第二个结论:即力臂的概念。与此同时,部分学生得出了一个教材上没有的结论:平直杠杆在水平平衡状态下(力的方向与杠杆相垂直),力臂恰好等于支点到着力的作用点之间的长度,其他状态则要具体分析。这样,在不到半节课的时间里,学生通过自己的“问题解决”过程,掌握了这一节课应由教师讲授的全部知识。

接下来,笔者要求学生用文具盒、橡皮、尺子、书本等自己能找到的工具,做各式各样的平衡与不平衡杠杆实验,根据实际现象来思考,看谁能提出最特殊的问题。最后,许多问题都超出了初中物理范围,这是传统方法教学中很少出现的。最典型的问题如下:

1.在课堂实验时,粗细均匀的杠杆支点在其中心,杠杆本身的质量基本上不影响杠杆的平衡条件。但在实际生活中,杠杆的质量一般都很大,且粗细不匀,其影响不能忽略。比如,用省力杠杆,如杠杆是钢铁等金属,当动力臂远远大于阻力臂时,本身的重力就可以把重物抬起,而不再需要任何外力。如果出现这种情况,它们的关系式如何表达?

2,部分学生用实验表明,当支点位于杠杆中间时,用一块质量为十几克的橡皮从比较高的空中落下,砸在杠杆的动力臂一端时,位于阻力臂一端的质量达50克的钩码被抬起,杠杆达到短时间的平衡。但此瞬间是否应满足杠杆平衡条件?

3.阿基米德究竟能不能搬动地球?

(1)世界上没有一根足够使几十千克力与千克力之间达到平衡的杠杆。

(2)假设有这样一根杠杆,经计算,阿基米德用力的动力臂一端也早已升到太阳系之外,那么,星球之间能不能使用杠杆平衡原理?

学生提出的上述三个问题,都已远远超出了初中物理范畴:第一个实际是高中的一些问题;第二个问题涉及高中物理中的一些知识;第三个问题则考虑到了地球的半径、质量及星际现象,涉及了物理科学实验的理想过程和思维方法。

学习一个杠杆的平衡现象,却引发了学生如此多而又值得思考的问题。从这些问题中可以看出,他们确实有一些多角度思维的倾向,在独立思考时比较活跃,提出的一些问题是笔者所未料到的,其中有些问题不是笔者轻易就能当场解答的。(此时,学生正处于“问题解决”教法所希望的最佳状态。教师应从多个侧面提示、启发,鼓励学生多思考,试着看看结果。)由此看来,用“问题解决”法来授课,一个简简单.单的杠杆平衡还真有不少值得研究的问题。

为了更好地研究“问题解决”法的特点与效果,笔者在两个平行班分别采用实验——讲授教法和问题解决教法进行了对比教学。在对比实验中,一些现象是很值得注意的。实验后的测验数据表现出以下结果:

1.通过形成性测验,学生对知识的接受方面,问题解决教法与传统讲授教法相比,两者相差不大,因为教师对“问题解决”法不熟练,学生更不习惯。

2.通过对生活中杠杆现象的测试,学生对所学知识的原理理解运用方面,“问题解决”教法明显优于讲授法。

3.在引发学生思考,再深入提出问题方面,讲授法远远不能与“问题解决”法相比。在采用讲授法的课堂中,学生所提问题绝大部分都出自本节所学的内容中,对问题的判断往往满足于是否正确;在运用“问题解决”教法授课后,学生所提的问题,则多数超出章节范围,甚至有些要用高中知识来解答,这是在上述教学过程中已经被证明了的问题。

4.在运用“问题解决”教法实验的班级,有一个非常值得深思的现象:即深入提出问题时,以前在传统教法处于成绩两头的学生(极好或极差),动手实验、分析归纳的能力差别不大,但所提问题很少;成绩中等,尤其是上中等的学生表现最活跃,实验兴趣大,反应很快,超纲问题绝大部分都由他们提出。究其原因,笔者认为主要有以下几个方面:①在讲授法教学中,成绩最差的学生基本上失去了对学习的兴趣;相比较而言,他们的思维能力也是最差的,他们的逻辑推理能力甚至还停留在儿童时代。②在传统教学状态下,学习成绩最好的学生已经产生了“标准答案”的思维定势,他们不习惯面对一题多解的现实,甚至对教法根本不接受,认为分数是最终目的,他们对自己的思维是非常自信的。因此,除了提一些与“教材”有关的问题外,基本上采取旁观的态度。③传统意义上的中等学生,恰好介于上述两者之间,有较好的心理状态,思维束缚相对少一些,在实验时最容易进入状态。对比班则提出问题很少,基本由成绩好的学生提出但内容与“问题”班截然不同,不出杠杆一节的范围。

在对比教学实验的过程中,笔者认为,有以下几个问题应引起注意。

首先,“问题解决”法以培养学生的科学思维为主要目标,会不会影响系统知识的学习和巩固?

从实验后的检验结果来看,“问题解决”法在知识学习方面,需要教师在当堂小结时再进行系统化。客观地说,学生的基础知识扎实是我国基础教育的一大特色,也是一种潜力很大的优势,尤其在经济落后地区,不能忽视传统教学法的长处。所以,我们还不能完全照搬发达国家在实行“问题解决”法时轻视系统知识传授的办法,而应在实际操作中两种或多种教法并行,既注重培养学生的科学思维模式,也不忽视系统知识的传授,开创出具有中国特色的“问题解决”教学思想。只有这样,才能实现教育方法的顺利衔接,保证教学的整体稳定。

其次,“问题解决”教法不单单是教学方法的改革,还是一种具有深远影响的教育观念、教育思想和教育模式的改革,是现代科学发展到今天的必然产物,是社会的需要对人类教育提出的要求,是“面向未来”这一历史命题的第一反应。至少从理论上来看,非常符合未来社会的发展需要。因此,我们应该重视它的介绍和引进。

以上是笔者在教学工作中运用“问题解决”法进行实验得到的一些结果和想法,还有一些不太成熟的地方,尚待进一步实践和总结。

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