尝试创建学生自主探究的教学环境

尝试创建学生自主探究的教学环境罗宗勇前不久，我们和北京电视台科教频道合作了一期节目——有趣的声波衍射和干涉现象，这种寓教于乐的探究体验式学习，不仅让我的学生轻松地理解了声波发生衍射的条件以及声波叠加的原理和规律，他们还从中体验到了快乐，取得了很好的教学效果，由此也引发了我对教师教学方式和学生学习方式的一点思考。目前，被动接受式学习和自主探究式学习是学生学习的两种基本方式，传统的物理教学过多地注重接受式学习，忽视了学生是学习的主体，忽视了学生个性的发展，忽视了自主探究在学生发展中的重要性。在北京新课程改革大力提倡素质教育、提升学生的探究能力、实践能力、创新能力的背景下，倡导探究体验式学习，让学生亲身参与、亲身探究、亲身体验、自我感悟，对激发青少年的科学兴趣和探索精神至关重要。新的物理课程标准要求我们以学生的发展为本，改变我们传统的教学方式，改变学生被动接受的学习方式。因此，创建自主探究体验的教学环境，建立发挥学生主体性的自主探究式学习方式，摆到了我们每一个教师的面前。那么什么是自主探究的课堂教学环境？如何在物理教学中为学生创建自主探究的环境？下面就有关问题进行粗浅的探讨和尝试。一、什么是学生自主探究的教学环境所谓学生自主探究的教学环境，就是以尊重、信任和发挥学生的能动性为前提，在教师的组织引导下，让学生掌握学习的主动权，操纵和控制自己学习行为而进行的负责任、有意义的学习探究活动。这种方式是学生切实作为主人进行课题探究，教学中注重学生独立钻研，着眼于思维和创造性的培养，充分发挥学生的主动性，仿照科学家探求未知领域知识的途径，通过发现问题，提出问题，分析问题，创造性地解决问题等去掌握知识。这样，学生的主体意识和个性发展将会得到促进，学生的创新意识和创新能力也会在潜移默化中得到提高。二、如何创建学生自主探究体验的教学环境在探究体验教学的改革中，可以充分利用社会资源（特别是科研院所的硬件和软件资源），让学生走出教室，运用情景式教学方法，运用更生动的教学手段学习掌握科学知识，进而实现探究体验式教学的尝试。（一）与北京市劳动保护科学研究所共建“声学探究体验教学基地”的基本构想。《新课程标准》非常强调义务教育中的物理课程在情感、态度、价值观方面的教育作用，它在“课程目标”中专门给出了这方面的详细而具体的要求。1．重视学生兴趣的培养在《新课程标准》中，中学物理的教学目的和任务，可以概括为：掌握基础知识和技能；培养全体学生的科学素质；经历探究过程，激发学生兴趣；促进学生全面发展。激发并保持学生的学习兴趣，让学生主动学习，培养学生终身的探索兴趣，是实现这个教学目标的最为关键的保证。众所周知，兴趣是最好的老师，教育的根本目的是在给与受教育者知识的同时，激发他们持续的学习兴趣和自我学习的能力。我们要引导学生学习，就要引导学生的学习动机。学习动机有两种：一种是外在的奖惩所引起的外在动机；另一种是发自内心的积极主动的学习要求，即内在动机。教学要设法引起学生的内在动机，而最好的学习动机就是学习的兴趣。因此除了教师要竭尽所能地利用课堂教学来激发学生的学习兴趣之外，学校还应该把学生带到课堂之外利用科技场馆、研究所等社会力量对学生进行科学知识普及和探究体验活动。2．注重科学探究和体验，提倡教学方式多样化《新课程标准》强调以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究过程，学习科学探究的方法，培养学生的科学探究精神、实践能力、创新意识；改革以书本为主、实验为辅的传统教学模式，提倡多样化的教学方式，课堂与课外结合，学校与社会结合。在义务教育的物理课程中，使学生学到获取知识的方法、增强探究未知世界的兴趣和能力，以及学生对于科学本质的理解和科学价值观的树立，是与科学知识的学习同等重要的。因此，《新课程标准》十分强调科学探究的学习。在“内容标准”中，科学探究是和科学内容并列的，它提出了科学探究的要素、探究能力的表现，以及探究教学的形式，并分析了探究教学的实例。从上述两点要求我们看到《新课程标准》把“过程与方法”作为课程目标之一，与“知识与技能”、“情感、态度与价值观”并列。与过去的教学大纲的不同之处还在于，它除了使用“知道”、“理解”等描述学习结果的行为动词外，还使用了描述学习过程的行为动词来表达对学习的要求，如“经历探究声音传播的过程”等。这种表述体现了一种理念：与过去的课堂教育物理课程相比，课程标准更强调学习的过程的创新和过程的丰富。北京劳动保护科学研究所的声学实验楼和他们的科研推广团队，恰恰为这一过程的创新和过程的丰富提供了难得的情景环境和创新条件。只有那些来源于生活并且是通过学生亲身探究体验得到的知识才是最生动的，给学生留下的印象才是最深刻的。所以建设声学探究体验教学基地是为了给青少年创造一个亲身体验、亲身感悟的环境，帮助他们对声音的认识更加生动和深刻，学生所学习的知识不仅是课本上描述，更多的是生活和生产实践中的鲜活直观的案例。这种教学方法的探索是对人类“实践、认识、再实践、再认识”认知规律的尊重与遵循。（二）声学探究体验教学基地的教学目标、方法和内容1．教学目标希望通过建设声学探究体验教学基地这样的探究体验学习环境，对青少年产生以下影响：通过对当代声学研究的直观了解，保持对自然界的好奇，初步领略自然现象中声音的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感；具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。2．教学方法：探究体验式学习看：通过对消音、混音、隔音等声学实验室的参观增加学生对声学基本知识的了解程度，提升学生对声学常识的兴趣水平；听：通过现场科学家讲述声学理论和知识，拓展学生对声学理论知识的认知视野；动：通过对设置在声学探究体验教学基地的互动声学展览的观摩，亲自动手参与各种声学小实验，加深对课堂所学知识的理解和印象；做：通过自己动手自做一项声学实验教具，加深所学知识的印象；写：通过学生自己撰写一份800字的学习实践报告，自己完成对声学知识的认识归纳与概括；上述教学方法就是要通过学生亲身体验、亲身探索、亲身参与，达到自我感悟、获取知识、提升创新能力和强化知识掌握。3．关于声学探究体验学习的安排（1）探究声音是怎样产生的声音的产生：观察音叉、钢尺、鼓、吉他、小提琴、笛子、音响、气球爆炸等振动现象。在学生认知的基础上，让学生参与一些活动观察音叉、钢尺、鼓、吉他、小提琴、笛子、音响、气球爆炸等振动现象，来进一步探究物体发声时的共同特征。活动中应尽可能地发挥学生的主动性，最好让学生自己想出做什么样的活动，并观察物体是怎样发声的。也可以将学生间的讨论与探究声音是怎样产生的活动结合在一起展开学习，让学生边活动、边探讨，最后归纳出“声音是由物体的振动产生的”结论。（2）探究声音是怎样传播的声音的传播：介质（闹钟、抽气机、玻璃罩）、传播方式——反射、衍射、干涉（消音器、消音室、混音室）。探究过程中应使学生体会到，要想使声音从发声地传播出去，必须要有传播的载体——介质。空气是传播声音的一种重要介质，容易被人们忽视，所以探究过程中要做好空气传声的实验。采用真空罩实验仪，把响铃的闹钟放在罩外和放在渐渐被抽空的真空罩内，听起来音乐声的强弱有着明显的不同，因而学生很容易理解“空气是传播声音的一种重要介质，真空不能传播声音”。液体传声的实验可以将一振源(闹钟、电铃等)放在塑料袋里，然后把塑料袋密封后放在水里，看看水是否传声。敲打铁管会听到两次敲打的声音，一次是从铁管中传来的，一次是从空气中传来的。物体的弹性好，声音在其中传播的速度就快。一般来说，在固、液、气三种物态中，固体的弹性最好，气体的最差，因此声音在固体中传播得最快，在气体中传播得最慢。（3）体验声音是怎样分类的-.声音的分类：人类可闻声（20Hz—20KHz）与不可闻声（超声波、次声波）。了解蝴蝶的翅膀一秒钟振动不超过10次，蚊子的翅膀一秒钟振动500～600次，由于蝴蝶的翅膀振动的频率低于人耳的听频范围，当然人耳听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音。而蚊子翅膀的振动频率在人耳的听频范围内，人耳就能听到蚊子翅膀振动发出的声音。体验人类可听见的声音（20Hz—20KHz）与听不见的声音（超声波、次声波），了解大象是利用次声波进行交流的，海豚和蝙蝠是利用超声波进行定位的。（4）我们怎样听到声音了解人耳的构造及体验骨传声的实验：从生理学的角度学习了人耳的结构。物理课中要充分利用学生已有的知识，重点学习声音传播的“物理过程”。人耳的构造非常奇妙，其中有非常典型的物理原理。例如与耳膜相连的听小骨就是利用杠杆的原理来放大声音的。骨传声的实验，把发声的音叉放在牙齿上体验，实验的效果最好。其他的几个实验，由于音叉不直接跟骨头相接触，所以“听”到的声音较弱。用录音机录下的声音，听起来不像自己的声音，别人听起来与直接听自己说话没有多大差别。这是因为录音机录下的是说话人通过空气传来的声音，别人平日直接听到的说话人的声音也是通过空气传来的，所以别人认为像说话人的声音。而我们听自己发出的声音，主要是通过“骨导”的方式来传递的，由于空气和骨头是不同的介质，两种声音的音色不同，听起来感觉也就不一样了。（5）探究声音的特性：音调、响度、音色通过实验使学生了解频率的大小决定音调的高低；振幅的大小决定声音的响度；音色决定声音的品质。音调探究：音调的探究实验并不难做，器材也比较易得。实验时，按尺子的手要用力，使尺子比较紧地压在桌面上。另外要提醒学生注意观察尺子露出桌面长短不同时，振动快慢的不同。观察声波的波形的演示实验，主要目的是让学生比较形象地认识声波，同时引起他们学习的兴趣。这个实验，最好是先让学生通过示波器观察两个频率不同的音叉发出声音的波形，获得具体的感性认识，让学生明白不同频率的声音在波形上是怎么表现的，然后再将学生发出的声音输入示波器中，让学生观看不同同学发出声音的波形，进而比较男女学生声音波形的不同。一般来说，女同学的音调比男同学的高，波形就变得密一些。响度探究：怎样才能使物体振动发出的声音更响，学生很容易想到应该使物体振动的幅度更大些，关键是应该让学生想出一些切实可行的实验来证实他们的猜想。用音叉做学生分组实验：观察音叉响度不同时，乒乓球振动的幅度有什么不同，这个实验的效果比较明显。用不同的力量敲打音叉，在音叉与悬挂的乒乓球接触时，乒乓球振动的幅度明显不同。音色探究：音色的概念比较抽象，不像响度和音调概念那样容易感知。教学中应尽量让学生体验，使学生感悟到不同的物体发出的声音，即便音调相同，声音还是有所区别的。音色的不同，也就是通常人们所说的“音质不同”。观察波形的演示实验，目的是增加学生对不同乐器声音音色的感性认识。前面提到音色的概念比较抽象，但从波形图中则可以清楚地看出不同音色声音的本质。实验可以看出，音叉、钢琴和长笛的基频(振幅最大的振动的频率)相同，但是在基频的基础上还有一些附加的小的振动，这些小的振动和大的振动一同决定了声音的音色。（6）探究噪声的来源和控制噪声讲述什么是噪声时，应该指出：由于角度不同，所指噪声的含义也不同。这里应该强调从环境保护的角度来说，凡是妨碍人们工作、学习和生活的声音，以及对人们要听的声音起干扰作用的声音，都属于噪声。在某些情况下，乐音也会令人厌烦，成为污染环境的噪声。在学生明确了噪声含义的基础上，通过讨论“你周围有哪些噪声?”，引导学生从自己的生活环境中列举噪声的来源。可总结为以下几点：交通运输噪声：各种交通工具的喇叭声、汽笛声、刹车声、排气声、机械运转声等。工业噪声：纺织厂、印刷厂、机械车间的噪声。施工噪声：筑路、盖楼、打桩等。社会生活噪声：家庭噪声，娱乐场所、商店、集贸市场里的喧哗声。噪声的等级由声强级的单位——分贝数表示大小。它的定义比较抽象，教学中可以不提，只需让学生知道分贝是计量声音强弱的单位。测量交通噪声等级的装置许多城市都有，应让学生留意观察。可以向当地环保部门借用便携式声强计，现场测量几种噪声的分贝数，以增加学生的感性认识。控制噪声，是强调减弱噪声的最终目标是降低人耳处的声音响度，以此为线索来引