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[转载]物理教学的课堂应该成为智慧的课堂

(2013-08-30 18:42:10)
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分类: 无理转载

        物理教学的课堂应该成为智慧的课堂

                      —— 学习特级教师周久璘的博文之一

    智慧是什么?智慧是人们的“辨析判断、发明创造的能力。”
  今天的“哲学”一词来自于古希腊,在古希腊语中,“哲学”就是“爱智慧”。
  学习哲学,会使人们爱智慧和产生智慧。毫无疑问,学习物理学,也会使人们产生认识客观世界的智慧,因为物理学是一门系统而严密的科学。从学习物理学可以产生智慧的角度认识物理教学,于其是说是传授丰富而深刻的物理知识,倒不如说,是以物理知识为载体去丰富学生的智慧,使学生变得更聪明、更睿智。因为课堂是丰富学生智慧的主要场所,所以,物理教学的课堂就应该成为智慧的课堂。智慧的课堂应该是,探究未知,活化已知,充满生机。在智慧的课堂中,学生的兴趣会得到激发,探究的欲望会得到激活,知识的社会价值会得以体现;在智慧的课堂中,学生会体验到求索的愉悦和求真的快乐,师生的智慧之花会在互动与对话中绽放。
1. 智慧的课堂应该是语言充满智慧的课堂
  教师应该用自己的智慧去开启学生的智慧,而教师的智慧首推课堂教学中的教学语言,因为语言是教师的第一智慧。正如著名教育家夸美纽斯所说的那样:教师的嘴,就是一个源泉,从那里可以发出知识的溪流。
  为什么“相声、小品”这些语言艺术能够吸引人,我以为,主要是这类艺术形式是语言的艺术,其语言的表达抑扬顿挫,声情并茂,生动活泼,而语言中充满了智慧,富于诙谐、幽默,具有感染力。教师的课堂教学也是一门语言的艺术,教师的课堂教学也需要生动且幽默的语言。教师幽默的语言往往体现了教师教学的智慧。因为,富有哲理和情趣的幽默,能够缓解甚至克服学生的紧张心理,能够深深地感染和吸引学生,能够使师生之间的关系更为和谐,能够有效地激发学生学习的热情与学习动机,从而促进课堂上师生之间心灵与思维的互动。教育家思维特洛夫说过:“教育家最主要的,也是第一位的助手是幽默。”如果我们认可教学是一门艺术,那么教师幽默的教学语言就是教学艺术的一种体现,同时也是教师教学风格的一种彰显。
  据说,有一次,爱因斯坦正在上课,有一位学生问他:假如您的理论(指相对论)和预言被证明是错的,您会怎么办?爱因斯坦说:那么,我会为亲爱的上帝觉得难过,毕竟我的理论是正确的。从这个传说的小例子中,我们看到了物理学大师的幽默。爱因斯坦的幽默对于我们设计课堂语言是颇有启发的。
  举一个例子吧!处于激发态的原子将向低能量态跃迁而发出光子,这种跃迁具有不确定性,完全靠“运气”。对此,有些学生感到“不可思议”。我们可以这样解释,如果你从小长得就只有原子那么大,你就会看到周围的世界都是这样的现象,因为,这是微观世界的客观规律。
  再举一个例子。在学习“惯性”这个概念时,在讨论过“惯性”的应用后,我们还可以加上这样的一段话:幸哉!好在这个世界的万物都具有惯性,不然的话,这个世界肯定会乱成一团!
  当然,教师的幽默必须精心设计,掌握好分寸,运用于恰当的教学时空。必须避免低俗的幽默,低俗的幽默对教学有害无益。
  除了语言的幽默之外,形象的比喻也是一项常用的课堂教学智慧。实践证明,形象的比喻教学必定是生动活泼的教学,生动活泼的教学必定是学生喜闻乐见的教学;形象的比喻教学是深入浅出的教学,深入浅出的教学必定是学生易于理解的教学;形象的比喻教学是轻松愉快的教学,轻松愉快的教学也将是学生思路开阔、思维飞扬的教学。
  有这样一个小例子。
  普朗克是现代量子力学的奠基人之一,他在晚年回忆他的中学物理老师是这样教“能量守恒定律”的——“一个泥水匠辛辛苦苦地把一块沉重的砖头扛到了屋顶上,他所做的功并没有消失,而是贮存起来了,或许多年后这块砖松动了,不幸落到了一个人的头上。”
  这是多么生动的教学啊!难怪普朗克到晚年还记忆犹新。
  在中学物理教学中,可以采用形象比喻的例子比比皆是,信手可拈。
  譬如说,杨氏双缝干涉中的单缝与双缝可用“一母二子,孪生兄弟”的比喻,形象地说明两者的关系与相干光源的特征。
  再譬如说,在讲物质三态下分子的形态时,不妨做这样的比喻:固态时,分子就象城市中的居民那样,有固定的住所;液态时,分子就象草原上的牧民那样,住所随季节而迁居;气态时,分子就象金庸武侠小说中的侠客,云游于五湖四海。这种形象而不迁强的比喻对学生理解物质三态下的分子的形态是否更有效果呢?
2. 智慧的课堂应该是凸显探究的课堂
  据说,有人问一个小学生:“米是从哪里来的?”小学生回答:“米是从米缸中来的。”现实生活中有这样的例子,在我们的教学中也有类似的例子。一些学生对物理概念的来源不清楚,对物理规律的建立过程不明确。只知其然,不知所以然,只会复制例题,不会创新应用。这与教师“重结果轻过程”的课堂教学模式密切相关,在“重结果轻过程”的教学模式下,鲜活的知识来源被无情地截断,前人对知识艰辛的探究过程被“边缘化”。这样的教学过程,不利于学生真正地理解与掌握知识,因为,按照后现代知识观,知识不是确定的事实,不是对现象的准确表征,它只是一种假设,一种解释,知识是在批判中发展的。死记书本知识只能导致思想的僵化。但知识又是有价值性的、个体性的和情境性的。知识的个体性和情境性,决定了知识来自于建构,没有建构的过程,不可能真正地获得知识,没有对物理知识建构的过程,不可能使学生进入真正的物理学的神奇殿堂,不可能真正理解物理学的恢宏和气象万千,不可能真正感觉到物理学的科学美。“重结果轻过程”的教学模式还会大大降低学生学习的乐趣,因为死记知识的条文是枯燥无味的,在适当情境中对知识进行探究才会体验到获得知识的快乐。因此,我们应该明确,过程与结果都是重要的,过程甚至比结果更重要,因为智慧往往生成于对知识探究的过程之中,因为在发现问题与解决问题的过程中人才会变得更聪明。基于此,我认为,物理课堂教学应该渗透科学探究的理念。教师须通过创设教学情境,引导学生探究真实的物理现象,让学生在探究科学真理的过程中,开启自己那扇思维之门。
  譬如说,在万有引力定律的教学中,如果我们的教学目标只是定位在使学生掌握万有引力定律,那是远远不够的,我们应该将牛顿当年的探究过程作为该教学内容的重要目标加以落实。
  让我们简单地再现牛顿发现万有引力定律的过程吧!
  牛顿从现象中发现了问题(问题是创造的原点):
  行星的运动是变速运动,变速运动就一定有加速度,所以行星在运动过程中一定受到了力的作用。这种力是什么力?它是怎样产生的?
  牛顿在他家的后花园中看到,成熟的苹果会从树上落下来(可能是某一次的苹果落地现象诱发了牛顿的思考)。这是一个司空见惯的现象,谁也没有,也不会去思考这种现象,更不用说提出问题。只有牛顿提出了问题:苹果为什么不会飞向空中,而落到地面上呢?如果苹果树长得很高很高,苹果还会落向地面吗?
  牛顿以为,苹果落地应该与树的高度无关。那么,如果苹果树长到月亮的高度,苹果还是应该落向地面(这是一个深刻的推理)。
  月亮都象一个大苹果啊!月亮为什么不落向地面呢?
  牛顿又从下面的现象中提出了问题:如果在高山上把一个物体抛出去,物体将沿曲线运动直至落到地面上。抛物体的速度越大,物体就飞得越远。如果物体的速度足够大,那么将发生什么现象呢?
  牛顿认为,物体将不会落到地面上,而是绕地球旋转,这个物体多么象月亮啊!(这是一个大胆的猜想,科学发现离不开猜想!)
  这个物体为什么不飞离地球,而“忠忠耿耿”地绕地球旋转呢?
  由此,牛顿进一步丰富了他的猜想,地球与月亮之间一定有一种相互作用的力,正是这种力使月亮绕地球旋转,使地球、火星、水星绕太阳旋转,使宇宙中的星辰按照一定的法则在广袤的太空中运行。
  这些恐怕就是牛顿形成万有引力思想的过程,这个过程充满了观察、探索和猜想,充分体现了科学思想的巨大力量。
  在形成万有引力的思想后,牛顿通过建立理想模型、应用圆周运动知识、开普勒第三定律及科学猜想,最终建立了万有引力定律。
  提出万有引力定律后,牛顿还进行了科学的验证。这就是牛顿著名的“月地检验”。
  这只是一个普通的教学案例。物理课堂教学需要更多的这样的案例,因为物理学家的智慧往往深藏于他们深遂的物理思想和探究的过程之中。事实上,物理教材中也存在很多的这样的案例,这需要教师的挖掘与研究。
  无疑,在物理教学中,需要我们引导学生了解物理学家发现物理规律的历程,进而了解物理学家的科学思想,汲取他们的智慧。另外,也需要教师提供尽可能多的机会,让学生探究真实的物理问题,这也是丰富学生智慧的重要教学方式与教学途径。
  譬如说,在日光灯电路中除了日光灯管外,还有镇流器和启动器,一般认为,“日光灯在开始点燃时,需要一个高出电源电压很多的瞬时电压”,似乎没有镇流器,日光灯就不可能被点亮。这个认识是否正确些?如果不用镇流器,而用一只阻值恰当的电阻器(譬如用一只数百欧姆的可变电阻器)代替它,日光灯也能够被点亮吗?我们可以向学生提出这样的科学探究的课题。学生对这样的探究课题肯定会感到新鲜,有新鲜感就会“引来”兴趣,而学生在兴趣指引下的探究才是有意义的探究。学生通过对这个课题的探究,既能够巩固对日光灯电路的理解,也会更深刻地认识镇流器这种器件在日光灯电路中的作用,同时,学生的智慧也将在这样的探究过程中获得生长。
3. 智慧的课堂应该是走进生活的课堂
  有人说,学生对学习没有兴趣的最大理由是因为教学内容离他们的生活太远。这个结论虽有点绝对之嫌,但说明的道理也是显而易见的。知识与生活脱节,知识与应用分离的现象严重地削弱了学生对知识的渴望。知识本身并没有意义,知识的意义体现在知识的应用之中,知识来源于生活,生活是鲜活的,鲜活的生活介质会拉近学生思维与知识间的距离。在知识与生活的融合中,既增长了学生的智慧,同时,也培养了他们的情感、态度和价值观。
  物理就是要见“物”讲“理”。从现实生活中提炼物理问题,在分析物理问题的过程中建构物理知识,与将物理知识应用于具体的生活与生产实践,应该是物理教学的重要策略。当我们的物理教学走进学生的生活世界时,物理学的知识就会鲜活起来,物理学知识的理性力量就会扩张,学生就会感受到生活中物理学无处不在,物理学的知识是有广泛应用价值的。
  譬如,牛顿发现万有引力定律后,仍然不能计算出两个质点间的万有引力大小,因为引力常量G未知,是卡文迪许首先在实验室中用非常巧妙的装置测出了G值,G是物理学中的一个重要的常量,难怪卡文迪许把自己的实验说成是“称量地球的重量。” 卡文迪许的贡献不仅使测量地球的质量成为可能,同时也使万有引力定律具有了广泛的实际应用价值——计算未知天体的质量,计算天体的运行轨道等。
  历史的经验告诉我们,将刚学习的知识应用于具体的生活情景中,是巩固学习效果的不可或缺的途径。譬如在讲“静电的防止和利用”时可以举这样一个真实的例子。
  1976年,停靠在日本某码头上的挪威油轮别尔克8226;伊斯特拉号,因为水手用油刷油漆甲板,由于聚集的电荷产生静电高压而迸发出火花,点燃了弥漫于甲板上方的石油蒸汽,使这艘25万吨的超级油轮毁灭于顷刻之中。
  不难想象,向学生介绍这样触目惊心的例子恐怕要比枯燥的“照本宣科”讲静电的危害要好得多,因为真实的事例对人的心灵会产生震撼,而这正是教育应该追求的力量。
  物理教学离不开习题教学。物理习题也应具有真实感与生活的背景,要应该紧密联系生活、生产实践和科技进步。
4. 智慧的课堂应该是激疑和质疑的课堂
  如果说“相声”“小品”等艺术形式吸引观众主要依靠语言的幽默与抖“包袱”的话,那么,好的电视连续剧为什么会使很多观众“上瘾”,有些人深更半夜也要看,冬天悟着被子还要看呢?有人说,是因为好的电视剧叙述的是真实的亲情或爱情,贴近生活,生活的气息浓厚;有人说,是因为好的电视剧的画面赏心悦目,令人陶醉;也有人说,好的电视剧对白设计精致、语言华丽;还有人说,好的电视剧,剧情生动,剧情设计合理且流畅,充满悬念,悬念扣人心弦而出人意料。这些都给我们以启发,课堂教学除了语言要生动,教学内容必须贴近生活,教学过程要体现探究的理念外,在教学设计中,还必须根据学生的认知特点设计合理的教学悬念;在物理教学中,通过展示教学悬念来激发学生的动机、诱导学生的思维,实现师生与生生间的思维互动。
物理课堂教学过程中的悬念主要呈现方式是通过具有探究价值的“问题”对学生进行激疑,“问题”就是矛盾,矛盾就会激起学生强烈的心理反应。因为疑能生思,思维的火花常常就是在激疑的过程中被点燃起来的;因为疑能生智,人的智慧常常是在解决“疑问”中得到增长的。
  譬如,在薄膜干涉中,对于给定的单色光,当薄膜厚度满足一定条件时,前后两个面上的两束反射光(实际上是多束反射光)迭加后相消,因而此处没有反射光。教师在学生理解后可以跟着提出如下问题:两束相干反射光都是有能量的,为什么迭加后,能量为零呢?这个问题就是矛盾,如何解决这个矛盾,学生的兴趣必定会再次被激发。而在解决这个矛盾的过程中,学生对干涉现象的理解必然产生一个飞跃。
  再譬如,在讲无线电波的传播特性时,我们可以通过下面的事实对学生进行激疑。
  航天飞机在返回地球的过程中,当它进入大气层后的一段时间内,航天员将与地面控制人员失去联系,这段飞行区域被称为黑障区,这是什么原因造成的?
  这个问题对学生是具有挑战性的,同时也是学生感兴趣的。既具有挑战性又具有兴趣性的问题,学生的思维当然是积极的,他们会凭借自己的知识贮备、网络媒介与合作学习等寻找解决问题的途径,而他们的智慧在身心愉悦的探究过程中必然得到发展。
  要使学生掌握物理学的真谛,仅仅依靠教师的激疑还是不够的,教师还应该努力培养学生质疑的习惯,因为质疑是批判性思维的重要标志,质疑同样是创造的起源。善于质疑的人一定是具有智慧的人,培养智慧的人,当然需要培养他质疑的品质。其实,学生都具有内在的质疑的意识,教师则需要唤醒学生的这种意识,这是我们培养学生质疑品质的首要任务;学生对书本、师长的观点提出质疑是需要勇气和胆识的,教师则需要保护学生的这种质疑的勇气和胆识,教师要允许学生在课堂上“节外生枝”,这是培养学生质疑品质,教师所必须具备的意识和态度,具有这种意识的教师当然是具有教学智慧的教师;质疑只是提出疑问,还需要解决疑问,这就需要精湛的理性思辨或创造性思维,教师在保护学生质疑意识的同时,还应着力培养学生解决问题的理性思辨与创造性思维能力。
  几年前,笔者在讲“分子间的相互作用力”这一内容时,有位学生对教材中的关于分子力随距离变化规律的一段表述提出了质疑。关于分子间作用力随分子间距离变化的规律,教材中是这样叙述的:“当分子间的距离大于r0时,引力和斥力虽然都随着距离的增大而减小,但是斥力减小得更快,……”这位学生认为,教材中的这段叙述是错误的。我对该学生在课堂上提出这样的质疑感到高兴,因为这正是我对学生学习方式的希望和期待。我首先对他敢于质疑的做法给予了充分肯定,然后鼓励他讲出自己的理由。下面就是这位同学对这个问题的简要分析。

  从分子力合力的曲线(如图所示)可见,合力曲线在第四象限有个拐点,可以将这个拐点的横坐标记为rs,当r=rs时,引力与斥力随距离的变化率是相等的,因此,当 r < rs时,斥力随距离增大减小得快,当r>rs后,引力随距离增大减小得快。
  这是一个很有价值的质疑,这是一个很多人(包括教师)都没有意识到的问题,而我们的学生能够发现问题,提出质疑,这是一种难能可贵的质疑的品质!可以预见,当学生的质疑意识得到唤醒和有效的激发,当学生的质疑能力在教师的指导下能够得到真正的发展,那么,我们的物理课堂教学必将产生令人可喜的变化,而这种可预见的变化则需要我们长期不懈的努力

 

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