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基于网络环境下物理“探究式”教学的探讨
基于网络环境下物理“探究式”教学的探讨
  王渊强
     福清第二中学
【摘要】随着现代信息技术的迅猛发展,特别是Internet与校园网的成熟,为中小学教育提供了丰富的资源,教育模式将有革命性的变化。基于网络环境下的“探究式”学习,采取以“学生学为中心”的学习模式。学习是通过学生主动参与,积极探究,协作交流完成,已成为当今教与学改革核心,也更能够体现新课程标准精神。如何有效地利用网络资源,探索基于网络环境下的探究式学习,从而提高教学效益是一个迫切需要研究的问题。
【关键词】网络环境;“探究式”教学;平抛运动
传统教育是以教师传授知识为指导思想,采取以“教师教为中心”的教学模式,一个教师面对着全班不同智力、不同水平、不同要求的学生,按照同一进度、同一方法进行教学,即使教师希望对每一个学生进行适应其能力的个别教育,他也是很难实现的,那些不能适应这种教学方式的学生,由于处在不利的学习环境中,不可能有效地提高学习效果。因此,传统的教育模式的教学方法、教学手段和与之相应的教学评价已不能适应社会发展和人们学习的需要。现代教育是以学生主动建构为指导思想,采取以“学生学为中心”的教学模式,教师通过适当的教学设计,学生主动参与,积极探究,协作交流完成。如果学习中遇到了问题,可以通过协作学习,通过学生与教师或学生与学生,甚至与认知工具之间的交互得到解决。
同样,基于传统教育模式的经典教学设计和CAI课件开发,以模拟演示、操练练习为设计核心,还是讲授、辅导为主要教学手段,摆脱不了以“教师教为中心”的教学模式。己不能适应现代教育以”学生学为中心”的教学模式的需求,探索新的教学模式势在必行。
随着网络通信技术的发展,它在教育教学中的全面应用己成为现实,为探索新的教学模式、方法,手段提供了机会,给教育教学领域改革带来了新的机遇,基于网络环境下的“探究式”学习把文本、图像、图形、视频、音频、动画整合在一起,并通过互联网进行处理、传播、为学生提供了最理想的学习环境。多媒体技术可以实现文字、图片、音频、视频等多种媒体的展示功能,在教学方面,完全可以提供一个便于学生学习的理想教学环境;而网络通信技术的日益成熟,教师可以有效地组织教学资源,学生能够随时利用网络环境进行探究学习,在探究学习过程中,学生不仅可以共享非常广泛丰富的各种资源,而且能够彼此协作探究、进行适应个别化的学习,同时进行网上交流。通过电子邮件或视频、音频、文字的会议系统,教师可快捷地与学生通信、交流。获得他们的学习进度和掌握情况,这就意味着,网络为我们提供了一种前所未有的、更为丰富、更为自由的探究学习环境。
网络环境下的探究教学设计,应体现运用Web教学,充分利用网页的超文本链接功能,可以使学生用多种方式探究同一专题,有利于实现认知的灵活性,同时给予学生较大的自由度,学习者可以完全控制自己的学习,可以任意选择学习内容、学习方式以及各种工具,最大程度地支持学生的主动学习,可以充分利用在线探究讨论、在线探究答疑等实时交互,照顾个别学生的需要,增强学生学习兴趣,同时使学习者可以协作探究学习,实现个别化学习。这种学习使学生获得的不仅仅是知识,还有自己主动探究建构知识的意义和能力,这是传统教学所不能比拟的。
当然基于网络环境下的“探究式”学习的实施需要一定的条件与要求,需要构建一个活动化、综合化、信息化的现代网络教与学环境。为基于网络环境下的探究式学习提供基本硬件设施。硬件设施环境建设,是开展网络环境下探究式教学模式、教学设计研究与实践的必备条件。这包括计算机,网络控制系统,课件制作平台等相关设备,专门的课件制作室,多媒体教室,计算机校园局域网,互联网,这为老师的教和学生的学提供了更多的个性化探究学习活动的机会。教师应能独立使用多媒体软件平台制作CAI课件进行教学,熟练互联网、局域网的网络技术。发挥计算机交互作用,还学生学习主人地位,充分挖掘计算机媒体和学习伙伴的潜能,为学生自主探究学习创造条件。如调控教学过程、个别辅导等,并综合运用多媒体教学的优势,以取得其它教学手段或单一媒体教学无法达到的效果。 
下面是基于网络环境下,以高中物理一节《平抛运动》为例,将探究式教与学设计述如下:
《平抛运动》这一节是学生在学习曲线运动和运动的合成分解的基础上研究的一种简单的物体做曲线运动的现象。它在日常生活和科学研究方面都有广泛的应用。这节课的知识目标是:知道平抛运动形成的条件;掌握平抛运动的分解方法及运动规律。技能目标是:通过观察实验,概括出平抛物体运动的特征,培养学生的观察能力、分析推理能力;通过平抛运动的验证性实验设计,培养学生科学的研究态度和方法;通过对“平抛物体的闪光照片”的分析,或对平抛运动录像片的慢放分析,启发学生:处理物理问题可以利用各种技术手段来弥补我们感官功能上的不足,从而创造出新的研究方向和创造新的测仪器;通过问题的分析和现象的解释,培养学生运用平抛运动的合成分解知识解释简单的实际问题的能力。德育目标:利用己知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动,渗透物理学“化曲为直”、“化繁为简”的方法及“等效代换”的思想。在《平抛运动》教学中,使学生形成平抛物体的运动可以用两个简单的直线运动来等效替代的概念,掌握平抛运动的特点和规律是本课的重点。平抛运动是怎样分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的是本课的难点。所以,本课的探究点就设计在让学生找出平抛运动是怎样分解及如何应用平抛运动的分解方法及运动规律知识解决物理问题。
首先,《平抛运动》网络课分成几个部分,如:学习目标、学法指导、自主探究学习、学习论坛、在线测试、典型例题、能力训练、探究思考、扩展资料等。这些部分中前五个是主要的,下面针对这五个部分的设计、功能、以及实现进行具体的说明。
   1.学习目标分析。通过教学目标分析以确定当前所学知识的主题,通常是与基本概念、基本原理、基本方法或基本过程有关的知识内容。确定学习目标和学习方法指导,或者学法建议,以及重难点。在课堂的环境下教师引导学生先浏览“学习目标”,“学法指导”网页,让学生明确学习目标,掌握学习方法(如本节课内容主要有:利用己知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动的学习方法等)。
2.创设情境,自主探究。学习者要想完成对所学知识的意义建构,即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之问联系的深刻理解,最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验(即通过获取直接经验来学习)。在(平抛物体的运动》一节中,要有一些的物体做平抛运动的实例,为了研究平抛物体的运动还要设计一些实验进行验证等。要让每一个学生都亲自在课堂上实际操作实验是不现实的,也不利于自主学习活动的开展。为此,选取Flash制作了《飞机水平投弹游戏》、(子弹水平射出枪口》、《小球水平飞出桌面》、《平抛运动与自由落体运动的比较》、(平抛运动与匀速运动的比较》、《平抛运动的频闪照相》等六个逼真的电脑模拟实验,让学生在真实环境中去感受、去体验。为了创设尽可能真实的情境,画面要优美,要可以变换初始条件重现(如改变抛出的初速度等),更重要的是要符合科学性。考虑到要在网络上使用,容量要小一些。并且将这些物理情景放在“自主学习”中。在“自主学习”部分应充分发挥多媒体的展示功能,内容安排有逻辑性合理性,适合学生的认知规律(如《平抛运动》分为平抛运动的现象,平抛运动的特点,平抛运动的实验,平抛运动的规律,平抛运动的小结)。
然后学生自主测览网页、有目的选择学习内容。自主探索,提出问题,进行讨论和解决问题(问题具体见后面)。教师可利用教学平台监控辅导或巡堂指导。
   3.协作学习。学生在个人自主学习、自我建构知识意义的基础上,通过小组或班级讨论、协商,以进一步完善和深化对当前学习主题的意义建构。讨论的问题一般由教师提出,课堂讨论的问题设计主要包括以下内容:①围绕已确定的主题设计能引起争论的初始问题②设计能将讨论一步步引向深入的后续问题③教师要考虑如何站在稍稍超前于学生智力发展的边界上通过提问来引导讨论,切忌直接告诉学生应该做什么(即不能代替学生思维);④对于学生在讨论过程中的表现,教师要适时作出恰如其分的评价。
在《平抛运动》中,主要设计了如下讨论题:a、哪些物体做平抛运动,物体做平抛运动的条件是什么?b、平抛运动的的性质是什么?与匀变速直线运动有何不同?c、利用运动的合成分解,进行分析平抛物体在水平和竖直方向上受力及将分别作何种运动?d、能不能设计一些实验,用其它运动与平抛运动来进行比较验证?c、处理物理问题可以利用各种技术手段来弥补我们感官功能上的不足,能不能用新的研究方向和新的测量仪器(如用频闪照相的方法测量)?f、根据平抛运动的特点,你能写出平抛运动的公式吗?总结平抛运动的规律?e、分析说明平抛运动为什么是曲线运动(抛物线)?h、平抛运动物体的飞行时间由什么量决定?还可设计一些进一步扩展提高的问题如:类平抛运动的解决方法?斜抛物体的运动。对于这些问题需要讨论的,则会充分发挥网络的优势,体现多媒体和网络技术中的动态演示、交互性能。使得学生不仅仅通过接收信息而学习,还可以通过资料的展示,交流过程加深知识的理解。在学习过程中,师生同学之间、同学与同学之间适当的交流通常可以达到事半功倍的学习效果,网络的交互性能成为学生有效学习过程式中的一个重要组成部分。因此在这一部分,要注重网络交流的的便捷。如以论坛——“学习BBS”的形式来出现,在论坛中可以高低分块的问题,问题相似集中于一块进行讨论。如分成“实验设计”、“习题解决”、“自由讨论”等。教师归纳总结,帮助和促进学生对知识的理解掌握。对于归纳发散、大胆质疑,敢于提出不同意见,善于自我表现,标新立异,形成具有个人特征的学习方式和分析问题、解决问题的方法,进行回复点拨。
4.在线测试。本部分是在自主探究,协作学习后进行的,主要目的是为了检验学生自己阶段性知识目标的学习成果,但不能作为学生的学习评价,因为学生的评价应是多方面的,并且更主要的评价应是能力方面的。实现这部分的功能就是“在线测试”。内容包括:学生在线注册,在线答题,自动判断,在线查分;而教师在后台管理,能出题,改题,查询全部学生的成绩,并进行统计。学生可自由地进行测验或按课堂环境某一时刻同时进行。教师可在第一时间从全班到个人,从全部知识面到单个知识点进行分析,进而有的放矢,因材施教。
5.巩固拓展。这个部分包括:“典型例题”“能力训练”“探究思考”“扩展资料”等.教师可以在课前将所需的资源整理好,保存在某一特定文件夹下或在内部网站,让学生访问该文件夹来选择有用信息;也可以为学生提供适当的参考信息,如网站,搜索引擎,相关物理历史等,由学生自己去Internet或资源库中去搜集。相比较来说,后者比前者更能培养学生获取信息、分析信息的能力。但是,对于现实环境的限制,如:上网速度慢、学生信息处理能力低、无法上Internet等原因,也可以采用第一种方式,不过要求教师提供尽可能多的资源,让学生有对信息进行“筛选”的可能。在课堂的环境下,本部分的内容可能无法完成,因此,可在课余时间让学生自行完成。
按照上述目标,在“学习目标”“学法指导”“自主学习”“探究思考”“扩展资料”等部分可运用静态Web,充分利用网页的超文本链接功能,使学生用各种方式探索同一专题,有利于实现认知的灵活性,同时给予学生较大的自由度,习者可以完全控制自己的学习,可以任意选择学习内容、学习方式以及各种工具。“学习论坛”“在线测试”最大程度地支持学生的主动探究式学习,必须用动态网页制作,可以充分利用在线讨论、在线答疑等实时交互,照顾个别学生的需要,增强学生学习兴趣,同时使学习者可以协作学习,实现个别化学习。
教为主导,学为主体,这是在任何教学模式中都应遵循的原则,要体现学生的主体发展与教师的主导相互作用的关系。网络环境下的探究式学习,对教师提出了更高要求,教师必须挤出大量的时间学习网络信息的知识,还要学会搜索,筛选,创信息的能力,甚至包括各种电教媒体的操作技能和技巧,只有这样,才能使自己在网络环境下的学科教学中获得自由,掌握主动,充教育教学质量。在实践中发现,学生对信息技术的掌握程度和熟悉程度也会对网络课堂学习产生一定的影响,但随着网络环境的普及和发展,这些问题一定可以解决。
参考文献
[1]  姚传军,卢德元,李春来 .网络环境下中学物理课堂教学模式的建构. http://ftzx.szftedu. cn/homepage/wlz/wuli.htm.
[2]  陈燕华 .教师指导下的学生自主探究式学习.教育实践与研究[J].2003(3).
 
 

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