很多教师担心强调科学探究会影响学生掌握物理知识,他们认为传授知识的教学模式能增加课堂的容量,更深刻地理解知识的内涵,通过大量的习题训练可以达到对知识巩固的目的.其实学生对物理的理解和认识是通过亲身经历而逐渐形成的,物理课不应当是听课、记笔记、做实验、做习题的结合,而应当是在教师的指导和帮助下不断探究物理现象的本质与内在联系的过程,教学中应注重学生对物理知识的自主建构过程,科学探究与知识建构是在同一过程发生的.
建构知识与传授知识的本质区别在于：传授是自上而下的,知识的来源是教师和教材,接受者是学生.而建构则是自下而上的,学生学习科学知识的过程是在原有认识的基础上自主建构知识的过程,学生的原有认识在和探究过程中产生的认知冲突在物理知识的建构过程中起着十分重要的作用.这些原有认识只有在科学探究的过程中经过冲突和挑战才可能真正转变,科学的观念和思维方式才能真正建立起来.本文以探究课“多普勒效应”为例介绍在探究过程中帮助学生建构知识的教学实施.
1设置认知冲突情景,引导学生发现并提出问题
在“多普勒效应”的引入中,教师可这样进行教学设计：放录像,火车在进站和出站时拉响汽笛的过程,注意提醒学生听进站和出站汽笛声的区别.学生叙述听到的声音情况：火车进站向你驶来时,音调变高;火车出站驶离你时,音调变低.这种现象在现实生活中隐含较深,教师可进一步进行情景设计：用长导线连接喇叭并接在音频发生器上,改变频率让学生感悟频率变化导致的音调变化,接着在一定的频率上旋转喇叭,学生会感到同样存在音调的变化.学生观察到的事实和原有认知发生矛盾,学生在分析这一矛盾后提出：频率发生变化是否由波源和观察者相对运动引起?
我们来看学生发现问题的过程:第一,学生观察到汽笛、喇叭与观察者相对运动时音调发生变化的现象;第二,音调发生变化不符合音调只由波源频率决定的原有认知.只有事实和原有认知发生矛盾后才会产生问题,探究问题的提出应有两个环节:发现现象和对现象的质疑.教学中要发展学生提出问题的能力,应该从两方面入手:一是养成仔细观察的习惯,善于捕捉新现象;二是不断地把新现象和自己的认知联系起来,增强质疑的意识.
学生的学习是在原有经验的基础上,通过他们不断与新信息进行交流和思维“撞击”,在彼此的相互作用中,逐渐生长出新知识,在学生的头脑中建构出新的认知模式.在这一过程中,学生原有认识在探究过程中经过冲突和挑战在物理知识的建构中起着关键的作用.设置认知冲突情景,让学生在前后矛盾中产生强烈冲突由“无疑”而“生疑”.
2设置判断情景引导学生做出猜想和假设
在“多普勒效应”的教学中,教师引进“完全波”概念后让学生对接收到的频率变化的原因进行猜想和假设:波源相对于介质不动,当观察者朝着波源运动时,在相同的时间内接收到的完全波的个数变多,观察者接收到的频率增大;当观察者远离波源时,在相同的时间内接收到的完全波的个数变少,观察者接收到的频率减小.观察者相对于介质不动,当波源接近观察者时,波速变大,观察者接收到的频率增大;波源远离观察者时,波速变小,观察者接收到的频率减小(后一种猜想系学生原有的想法,结论不正确).在教学中让学生充分展示各种想法,哪怕想法是不正确的,这样可以增强学生利用已有的知识和经验解释新现实的意识和建构新知识的强烈动机.
自主建构物理知识的学习是目标定向的,只有学生清晰地意识到自己的目标并形成与希望的成果相应的预期目标时,学习才可能成功.猜想和假设的基本思维过程,就是根据观察、发现的事实,调动原有的知识和经验,对该事实的成因或结果做出假定、进行解释的过程.一是客观事实,二是原有认知,两者结合起来,就是这一过程的基本特征.发展学生猜想与假设的能力就要增强学生应用自己的原有认知来审视所面对的事实的意识,学会仔细观察、分析事实,并在其中寻找与原有经验和知识中相似的特征,尝试用自己的知识和经验对它做出解释