“问题解决”教学法在中学物理教学中的应用

作者:佚名 资料来源:网络 点击数:

“问题解决”教学法在中学物理教学中的应用

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“问题解决”教学法在中学物理教学中的应用

一、“问题解决”教学法的由来与对新课程背景下课堂教学的意义

在上世纪80年代,美国教育界的数学教师协会提出了“以问题解决为学校教育中心”的口号,掀起了一场至今仍方兴未艾的教育改革运动,提出了“问题解决”的教学方法。这种方法要求教学必须围绕解决问题来组织,应该创设一种问题情境,并把学生引进解决问题的氛围中。“问题解决”模式虽然发端于数学教学,但它所倡导的以学生为主体,让学生在开放性问题情景中,运用已有知识学习新的知识,发展认知技能,提高解决实际问题能力的思想原则,对各科教学都有指导性的意义。

 

素质教育是以培养学生的动手能力和创新意识为核心的,而创新教育又以培养学生的创造性思维为目的。那么,怎样培养学生的创造性思维呢?

教育家吉尔福特认为:“创造性思维存在于问题解决过程之中”。因此,培养创造性思维的教学是一种“问题解决”式的教学,他应该是以“问题解决”的方式组织的教学过程,即遵循“产生问题———猜想———提出假设———实验探索———理论分析———猜想———得出规律”这一认识探究过程而进行的教学过程。而物理学本身是一门实验科学,是一门严密的理论科学,同时物理学又是一门带有方法论性质的学科。所以物理学就其科学体系来说是最适应于培养学生创造性思维的学科。因此,物理学比数学更适合用“问题解决”的教学法。

“问题解决”教学法,可以帮助我们摸索在中学物理课堂教学中,怎样去培养学生的创造性思维,借以改变对课堂教学以及现在的“研究性学习”进行中的一些认识,以更好地培养学生适应新时代的科学品质。在实践中培养学生提出问题、分析问题、形成策略、解决问题的能力,以适应素质教育的要求,培养学生的创造性思维,发掘学生的创新意识,使我们的教育能真正的培养有创造力的人才。

二、物理课堂教学运用“问题解决”教学法的建议

很长一段时间,衡量一个教师的标准是他在课堂上是否把问题全部解决了。赵凯华先生在《从物理学的地位和作用看对中学物理教师的要求》一文中有这样一段论述:在我国,有一种普遍的想法即作为一名好教师,应当“课堂上解决问题”,把所教的内容“讲深讲透”,不给学生课后留下疑难,让学生课后提不出问题。所以我国的教师都习惯于把知识组织得井井有条,对课程内容的每个细节作详尽的解说,对学生可能发生的误解一一予以告诫⋯⋯怕不能讲透而引起麻烦的,在课堂上宁可只字不提。这就是我国细嚼慢咽的讲授风格,封闭式的教学方法。这一点,恰恰是我国课堂教学的弊端,老师在课堂上追求的就是“讲清楚”,要求问题答案的唯一性;学生想“听清楚”,就紧跟着老师的思路,没有、也不敢有自己的任何想法。这样,学生提出问题、发现问题的能力就慢慢退化,其创新的意识自然就萎缩了。

“问题解决”模式,包含的内容简单的说,就是创造性地提出问题和创造性地解决问题。这恰恰是培养学生创造性思维的不可或缺的两大部分。而能提出问题更重要一些。人的创造性思维首先应该体现在提出问题和找到疑问上,一切的科学发现都是源于创造性的提出问题和疑问。著名理论物理学家和物理教育家韦斯科夫说:“科学不是死记硬背的知识、公式、名词。科学是好奇,是不断的发现事物和不断的询问为什么,为什么它是这样的?科学的目的是发问,问如何和问为什么,它主要是询问的过程,而真正好的老师不是讲得学生没有问题可问,而是启发学生能提出更深刻的问题。

培养和发掘了学生的提出问题的能力,我们再来引导学生创造性的解决问题。在这个步骤中,最重要的是培养学生的创造性思维。“问题解决”的教学法有利于创造性思维的培养,那么,在教学中如何实施“问题解决”教学法呢?“问题解决”教学法又是怎么一回事呢?根据前人的经验和理论,笔者认为,“问题解决”教学过程主要包含以下四部分:

1.创设情境,让学生创造性地提出问题

让学生提出问题的方法很多,但笔者认为构建真实的物理问题情境,是激发学生问题欲望的有效方法之一,这些问题情境可以是在实验操作过程中产生的,也可以是看到一些图像或听到声音后产生的,还可以是结合学生身边的生活实际产生的⋯⋯总之,让学生创造性地提出问题是问题解决的关键和精髓。问题有时也可以由老师帮助提出,但老师在提出问题时,要特别注意问题情境的设立,教学生一些提出问题的思路和方法,通过老师提出的问题,使学生能再提出问题。

例如,在《机械波》一节的教学中,可以构建一系列问题情境,作为本节课的主线:(1)猜想一下,什么是机械波?(2)你能不能用一根绳子“制造”出机械波?(3)操作、观察、认识机械波时,你想想有没有疑问、有没有问题需要大家一起讨论、分析、解决?(4)你来分析和解决自己和其他同学提出的问题。在教学实践中发现,由于构建的问题情境对每个学生来说是真实的、有意义的,同时又是与教材内容密切相关的。在真实的问题情境中,许多真实的因素向学生挑战,他们对此感到好奇、兴奋,并渴望发现、认识、解决问题,真正做到了全身心投入。

2.生生互动,让学生自主确认问题

提出问题后,要在教师的指导帮助下,通过学生互相讨论、探求,对所提出的问题进行确认,这是解决问题的前提。这也是与现在要求学生的获取信息和处理信息的能力相对应,使学生能够把在问题情境中获取的问题进行确认,能够把问题情境给我们的信息进行分析确认。实际上对学生分析问题和解决问题的能力培养就是从这里开始的。在对《机械波》的教学中,在学生提出许多问题之后,教师对学生提出的问题进行简单的归纳、梳理,组织学生分组讨论,探讨这些问题与生活实际和本节教材内容是否吻合,对理解并掌握本节内容是否适用,从而确定要解决的问题。

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3.师生互动,探求解决问题的策略

问题得到确认即得到绝大多数学生共同认可后,就要探究解决问题的策略。这是问题解决中的实施阶段,是问题解决教学法中的课堂教学具体实施步骤。把确认的问题信息与从平时记忆减缩得来的储存知识有机地联系起来,利用“发散性加工”和“收敛性加工”(也叫发散性思维和收敛性思维)产生一些解决问题的设想和方案,类似于心理学中的认知建构过程。也就是在“问题确认”的基础上,通过创造性的思维过程,找到解决问题的基本思路和策略,并实施这种思路和策略,达到解决问题的目的。这一阶段的前半部分,是培养学生的创造性思维的重要途径,特别是其中的发散性思维(加工)。因此,我们在这一阶段,特别是“确定策略”的部分,培养学生分析问题解决问题的能力,即培养了学生的创造性思维。

解决问题的策略主要有以下几种:

(1)实验法。物理学是一门以实验为基础的学科,用实验的方法帮助学生解决问题是最有效的方法之一。如上述《机械波》一节的教学中,可以让学生自己作绳子产生波的实验,通过实验产生了问题,通过实验分析问题并解决问题。

(2)比较法。比较,是确定事物异同关系的思维过程和方法。在解决物理问题时主要运用对不同问题的形、质进行比较的方法。或将几个貌似相同或相近而物理过程却根本不同的问题进行比较,在比较中揭示出它们的共性和特征,消除和澄清易混淆的模糊概念,避免导致解题错误;或是将几个貌似不同(即物理条件不同)而其物理规律却相同的问题进行比较,通过比较可以透过现象看本质,寻找到相同的处理方法。

(3)类比法。即类比时从两类不同事物之间找出某些相似关系的思维方法。类比不是逻辑推理的方法,而是一种猜测的方法。它的本质特征,就在于要求突出地抓住类比对象之间的“关系”相似性,发挥丰富的想像力和创造性联想,将从一类事物所得的研究方法和规律,应用于另一类事物,求得问题的解决。如:万有引力定律和库仑定律的类比;重力场和静电场的类比;电场线和磁感线的类比等等。

(4)整体局部法。物理学对物理问题的研究,总是以一定的系统作为对象展开的。如地球附近的物体和地球构成的重力势能系统;大量无规则运动的分子组成的热力学系统;一个原子核和绕核运动的电子组成的原子系统。因此,对一个具体物理问题首先要从整体上把握它,然后研究部分,研究各部分之间的关系,部分与整体之间的关系,最后综合为整体以解决问题,即通常所说的“先整体,后局部,再整体”。从这种思想出发,可以演绎出在中学物理解题中常用的“隔离法”、“整体法”等特殊的解题方法。

(5)直觉法。直觉,实际上是思维过程中经常存在的这样一种状态:我们只可以认出它的两个端点,但从始点到终点的“过渡”却完全是空白的;我们只是受到某种甚至非常表面的启示,一下子就得到了问题的答案或结论,至于这个答案或结论的获得却没有逻辑可言,甚至说不出任何缘由。例如,普朗克为解释黑体辐射而提出量子假说;爱因斯坦为解决力学相对性原理和光速不变原理而提出相对论假设等,都是以这种思维的直觉形式出现的。

4.启迪思维,使学生创造性地解决问题

解决问题的策略确定以后,教师作为教学的引领者,要注意运用各种教学手段和方法,启迪学生积极思索寻求解决问题的最佳思路。而在问题得到解决并形成初步结论后,要指导学生对结论进行检验。如果被检验是正确的问题解决过程,则形成结论和范例(比如教学中的某一类问题的解题方法,或某一部分知识的学习方法)指导以后的学习和问题解决。并由此给出新的问题情境,产生新的问题,使“问题解决”连环地进行下去,这就是知识问题的连贯性。如果通过检验,其问题解决的过程是不正确或不是完全正确,那么再重新进入问题解决的步骤,这里一般是从“确认问题”开始,重新进行问题解决的过程。这种评价和结论最好由学生自己去解决,让学生学会检验和评价自己的工作,这也是创新素质的一部分。当然,在有些情况下,这些评价和检验也可以由教师做出,但要学生明白其错误出现的原因,能动地去解决出现的问题,以利于学生建立良好的问题解决的开端。

三、运用“问题解决”教学法的体会与思考

对运用“问题解决”教学法进行教学的学生,经过一段时间的训练。都有了一种感觉,就是知道透过物理现象如何提出问题,对于一个问题应该怎样去分析,如何构建物理模型,学习知识和做习题的策略性、针对性都很强。特别是对于近几年来各地高考的一些能力考察的问题,他们有着很强的适应能力。这些学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力明显高于其他同学,其学习心理素质和应试心理素质、学习方法和学习热情、学习策略水平和自我监控能力以及搜集信息、处理信息、信息加工的能力都有了明显提高。

 
物理学知识的成果往往始于问题的提出,形成于问题的解决过程中,并最终在问题解决的结论的实际应用中获得完善。物理学正是在不断的发现问题和解决问题中保持自己的发展活力。同时现代认知心理学认为,学习的过程并非被动的接受知识的过程,只有主动的创设与科学发现相仿的,理想化的具体情况,让学生在解决问题的实践中主动完成认知建构,才能真正获得知识与能力。

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