探究型网络学件——高中物理课件设计与开发的新思路

摘要：为培养高中学生科学探究能力，在分析现有高中物理课件开发与应用现状的基础上，提出了高中物理课件设计与开发的新思路，即探究型网络学件，并分析了其对科学探究能力培养的优势。

关键词：探究型网络学件 高中物理 科学探究能力 课件

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1673-1875(2007)04-088-03

1、科学探究能力培养与高中物理新课程改革

国际比较研究表明：重视科学探究能力、批评性思维能力和创新精神培养，注重学生学习兴趣激发，让学生在学习中有成功感、兴奋感是世界各国高中物理课程改革的发展趋势和普遍共识。《普通高中物理课程标准（实验）》（以下简称《标准》）把“科学探究及物理实验能力要求”、“共同必修模块”、“选修模块”并列，作为内容标准的三大部分，由此不难看出，在高中物理课程中科学探究、物理实验占有非常重要的地位。物理实验和科学探究不仅是一种学习方式，而且是学习目标和学习内容，无疑是教学重点。

科学探究能力培养是高中物理新课程改革的亮点，同时也是教学的难点。由于教师进行探究教学经验的欠缺，长期灌输式的教学方式，学生的不适应，还有仪器以及教学时间等条件限制，科学探究能力的培养目前还处于探索阶段。为了实现全体学生整体科学探究能力全面提高的目标，针对科学探究能力培养，设计和开发相应的课件是一条值得考虑的重要途径。

2、高中物理课件开发与应用现状

现有的高中物理CAI课件，就数量、形式和作用而言，可谓数量巨大，形式多样，作用重要，不可替代。数量巨大，不必多言，大学、中小学一线教师和软件公司，独立地或合作地开发了大量高中物理课件。在形式上，从单纯辅助教学的课件，走向基于课堂教学的电子教案，基于学生自主学习、协作式学习或研究性学习的学件，基于各种应用平台的教学素材库，基于资源提取生成电子教案的电子备课平台，基于各类应用服务的物理教学网站，以及完整的教学案例等多种形式。在作用上，课件对于提高教学效率，弥补演示实验的不足，活跃课堂气氛，提高教学效果，促进教学质量的提高，发挥了传统教学媒体及其它现代教学媒体难以替代的作用。

但是，随着《标准》的实施，就现有课件的类型和内容而言，还显得十分不够，还不能满足高中物理课程改革实施带来的教学观念、学习方式的重大转变。电子教案、教学素材库、电子备课平台主要从教师教的角度进行设计，课件的交互性差，在发挥学生主动性，支持学生探究性学习，提高学生分析问题、解决问题方面很欠缺。物理教学网站，内容多为教研论文、教学设计案例以及小课件、面向学生的题库资源（题库中的题目主要是应试型的），大都注重教学内容的“讲解”和“演示”，轻视学习环境和学习活动的设计；网上学习过程缺少研究性学习环节和协作学习，教学形式单一，教学效果差。基于学生自主学习、协作式学习或研究性学习的学件方面的研究和开发较少，虽然对于探究能力的培养有一定的支持作用，但由于没有全面把握科学探究的能力要素，因此支持作用也不全面，不能够使全体学生科学探究的整体能力得到全面提高。基于以上考虑，我们提出开发探究型网络学件，以全面支持高中学生科学探究能力的培养。这类课件主要用于课前预习和课下复习，也可以根据教学实际用于课堂教学。

3、探究型网络学件的内涵

探究型网络学件是一种根据科学探究能力目标设计的，以高中物理实验为主要教学内容，借助网络优势创建探究性学习环境，能让学生主动经历科学探究过程的课件。

探究型网络学件的特点如下：（1）创设连贯一致的学习环境，有力地激发学生科学探究动机，扮演学生的认知工具、研究工具的角色。学生在网络学件创建的学习环境中，进行自主、合作、探究学习。（2）通过模拟实验，体验“真实”的科学研究，易于使科学探究能力迁移到真实的科学探究。（3）体现“积件”思想，抓住科学探究目标各个要素的本质，设计若干探究活动，每个探究活动，侧重在某一个或者某几个方面让学生深刻地体会科学探究要素的实质，目的是在学生经过若干问题的探究后，能使学生科学探究的整体能力得到全面提高。（4）记录每个学生的学习过程，便于学生自我反思以及学生之间的相互交流与评价，便于对科学探究过程进行过程性和个别化的评价。（5）便于广泛共享。只要具备网络环境就可以随时随地很容易地获取。（6）便于及时更新和充实内容。

探究型网络学件的栏目应该围绕这样的核心来设定：1.要为探究提供情境与背景，2.要提供支持探究的提供认知工具，3.要促进学生的讨论与反思，4.要促进科学方法的内化。比如我们设计的“单摆周期”的探究型网络学件，栏目有情景引入、背景知识、实验探究、自我评价、讨论天地、科学方法等。情镜导入，引入研究的课题，创设问题情景。背景知识为学生进行科学探究准备必备的背景知识，如单摆的结构特点和受力分析。实验探究，让学生对单摆周期进行猜想和假设，并记录在论坛中，同时还控制变量，通过模拟软件对自己的猜想和假设进行验证。讨论天地，设有聊天室，使学生获得在线实时的帮助。自我评价，学生可进行全面的自我评价，使学生从被动接受评价转变成为评价的主体。科学方法，把单摆探究过程中物理科学方法显化，使学生在探究过程中学会方法。这个例子是使读者大体了解探究型网络学件的大体轮廓，具体到其他探究主题的网络学件，栏目设定要根据具体教学情况而定。

4、探究型网络学件在科学探究能力培养上的优势

下面以科学探究能力的要素，即提出问题，猜想与假设，设计实验与进行实验，分析与论证，评估与交流为线索，列举探究型网络学件的实例。在每个实例中，我们要依照《标准》对每个科学探究能力要素的要求做出解析，并说明探究型网络学件在科学探究能力培养上的优势，发挥了传统媒体和其他现代媒体的不可替代的作用。期望读者能由此受到启发，设计和开发更多地探究型网络学件，为实现科学探究能力的目标做贡献。

4.1提出问题。提出问题是科学探究的前提，如果不能提出问题，科学探究就无从谈起。要培养提出问题的能力，就要善于把新发现的事实与原有的认知的矛盾揭示出来，也就是增强学生根据事实进行质疑的意识。

物理学史上的好多实例都可以作为提出问题的选题，比如在卢瑟福提出原子核式结构问题之前，人们对原子的认识是汤姆生提出的枣糕式原子结构模型，卢瑟福看到了 粒子散射实验与汤姆生原子结构枣糕模型的矛盾，对于枣糕模型产生了质疑。同样的，开普勒根据第谷的观测资料对“天体做匀速圆周运动”的说法提出了质疑；奥斯特发现了通电导线旁边的磁针的“异动”，提出了电流的磁效应问题；天是蓝色的，而学生原有认知是：空气是无色的透明的，仰望无云的天空时看到的就是空气，提出“组成空气主要成分的气体究竟是什么颜色”等问题都可以作为探究的课题。多媒体网络的优势在于便于利用图文声像多种媒体形式，创设问题情境，比如在探究型网络学件中呈现汤姆生的原子结构枣糕模型（体现学生原有认知），与 粒子散射实验的情形（新客观事实）进行对比，由此学生产生探究课题。另外，网络学件便于共享，更新快，许多例子可以迅速充实到其中。学生在掌握提出问题的本质后，他们也可以参与提出问题的设计和建设，这也是课程资源建设的重要策略。

4.2猜想和假设。猜想和假设是科学思维的一种形式，它的基本思维过程是，根据所观察、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，二是原有认识，二者结合起来，就是这一过程的基本特征。比如掌握了简谐振动的运动特征后（原有知识），对单摆的运动（客观事实）进行观察和分析，初步猜想其为简谐振动。再对其进行受力分析（ ， 是摆球位移， 为摆长，是客观事实），发现满足简谐振动的动力学特征（ ，是原有知识）一致，可以断定单摆运动是简谐振动。对于单摆周期，先初步猜测和振幅、质量和摆长都有关，根据弹簧振子的周期公式 （原有知识），猜测单摆周期可能和振幅无关，但可能和质量和摆长有关。对于猜想与假设这一要素，探究型网络学件提供猜想与假设的示范，让同学们理解猜想与假设的本质，而且可以反复的体会。通过论坛，每个同学都可以把自己的猜想写下来，并陈述自己的理由，和其他同学交流，并对这些猜想和假设进行自我评价和互相评价，从而增强学生利用已有的知识和经验解释新事实的意识和本领。同时论坛记录下学生的学习过程，也是对学生进行过程性评价和个别评价的依据，从而发挥评价的发展功能，促进个别化教学，这是传统媒体和其他现代媒体难以做到的。

4.3设计与进行实验。《标准》要求学生“知道实验目的和条件、制定实验方案、尝试选择实验方法及所需要的装置与器材，考虑实验的变量及其控制方法”。这方面能力的培养是现今教学中十分欠缺的。

首先因为教科书很难通过交互的方式和学生一起共同探讨实验方案，不交待一个比较确定的实验过程，教学内容的展开就难以承接下去。虽然不少教科书的编者苦费匠心，安排了一些启发环节让学生部分地经历实验设计的过程，但离设计与进行实验的能力要求还相差很远。另一方面的原因就是花费的时间长，容易损害仪器。而探究型网络学件里的仪表显然是不怕被烧坏的，时间也不受限制，学生可以自己设计方案，自己选配模拟仪器，自己测量数据，计算机根据物理量的选择自动生成对应的数据表，呈现出基于坐标的曲线，还有一个函数图形库，可以以拖拽的方式将函数图形与实验曲线进行比对，从而让学生自己得出相应的结论，自己分析并找到事物的本质和规律。

在进行实验，收集实验数据方面，《标准》体现了自主性和时代性的特征。学生应该有能力从说明书中找到与操作相关的陈述，并能遵照说明书提出的要求自主地操作仪器。

按照说明书，对照网页上的虚拟仪器进行操作，可使学生熟悉仪器操作，操作错了，也不会损害仪器，节省了课上时间，提高了学生学习自主性。高中学生尤其应该熟悉基本仪器的正确使用，高中基本仪器有打点计时器，多用表、检流计、示波器等，正确使用基本仪器包括了解仪器的使用要求，辨明仪器的测量范围和最小分度值，正确地装配仪器，正确地操作仪器，正确读取仪器的读数等。《标准》要求学生用多种方式收集数据，尽可能把现代信息技术应用到实验教学中。探究型网络学件能快速收集和处理数据，节省时间，而学生则可以把节省的时间用于具有创造性的工作。

4.4分析与论证

《标准》要求学生具备选择实验数据的能力，在选择数据中，应能确定哪些是常量，哪些是变量，学生应在分析两个变量的因果关系以及数学关系的基础上，初步形成探究的结论，并力求简明扼要描述和解释结论。要科学地表述结论，就应该准确、客观地表述探究结论的适用条件和物理规律，特别是要养成表述物理条件的习惯。比如，棱次定律的表述可谓是概括性的典范，其简练的语言不仅完全概括了各种情景下的电磁感应方式，而且巧妙地陈述了感应电流方向的判定方法。因此，在探究感应电流方向的教学中，最好不要事先提供棱次定律的表述，同学们通过虚拟实验室探究后，把自己概括、表述的探究结果写在探究型网络学件的论坛上，相互交流和评价，提高学生对探究结果的表述能力。传统课堂教学，由于课堂时间和班级人数的限制，交流是不充分的，不能看到每一位同学的观点，而通过探究型网络学件可以做到。

4.5评估与交流

关于评估，要求学生对自己的探究过程进行回顾和反思，内容包括：提出的猜想与假设是否有问题；所制定的实验方案是否完备；所收集的实验数据是否可靠；数据分析和处理的过程是否严密；实验结论的形成是否合理；探究结果的表述是否明确，其概括性如何等等。对自己的行为养成反思的习惯，有利于批判性思维的发展，有利于发现新的矛盾，有利于提出新的问题。由于探究型网络学件提供的实验是虚拟的，所以同学要善于把自己探究的过程和真实实验探究相比较，比较它们的相同点和不同点，把虚拟探究真实探究反思都写在探究型网络学件的论坛中，老师和同学相互交流和评价，以达到集思广益的效果。这利于把科学探究能力迁移到真实实验中去，从而真正提高科学探究能力。

关于交流，《标准》要求学生应该具有表达和交流自己探究情况的能力，要求学生自己组织内容提纲，用文字、语言表述提纲中的具体内容，特别提醒不要让学生不动脑筋在事先全部印好的探究报告册上撰写实验报告，要写学生自己的报告。借助探究型网络学件的论坛，同学们提交自己的报告，为发展学生的个性提供了更多的可能，有助于使学生有个性的全面发展。

总之，探究型网络学件对于科学探究能力培养具备传统媒体和其他现代媒体所无法比拟的优势，应该成为高中物理课件设计与开发的新思路。

Inquiry-type Network Learning Softwares －New idea of Design and Development of

Senior High School Physics Softwares

Abstract：The existing softwares are far from satisfactory to improve students’ ability to do scientific inquiry.This paper puts forward that inquiry-type network learning softwares should be developedbecauseoftheiruniqueadvantages。

Key words：inquiry-type network learning softwares；senior high school physics；ability to do scientific inquiry；softwares

参考文献：

[1]《走进新课程》丛书编委会组织，物理课程标准研制组编写.普通高中物理课程标准（实验）解读[ S].武汉：湖北

教育出版社，2004

[2]解月光，中小学课堂用多媒体课件的选题与选用[J]，中国电化教育，1999，（8）：37-39

[3]俞晓鸿，引领与超越——全国物理课件评比4年回顾[J]，中国电化教育，2003，（6）：54-57

推荐访问:探究 新思路 课件 高中物理 开发