Cómo utilizar razonablemente el modelo de investigación para enseñar física
Discusión sobre la implementación de la enseñanza basada en la investigación en la enseñanza de la física
Un objetivo importante y específico de la nueva ronda de reforma curricular de la educación básica nacional es reformar la tendencia del currículo a centrarse demasiado en la transferencia de conocimientos y demasiado énfasis en la transferencia de conocimientos. Enfatiza la aceptación de la situación actual del aprendizaje, aboga por la participación activa, la voluntad de explorar y la diligencia de los estudiantes, y cultiva la capacidad de los estudiantes para recopilar y procesar información, adquirir nuevos conocimientos y analizar y resolver problemas, y comunicarse y cooperar. La enseñanza basada en la investigación es un tema que ha atraído la atención de la gente en el contexto de la nueva reforma curricular. La enseñanza basada en la investigación no tiene como objetivo cultivar investigadores y científicos, sino cultivar el espíritu y la capacidad de ser independientes, proactivos en la exploración y valientes para enfrentar dificultades e incluso reveses. Los "Estándares del plan de estudios de Física" también establecen claramente que "es necesario promover activamente métodos de aprendizaje independientes, cooperativos y basados en la investigación". Al implementar debates didácticos "basados en la investigación" en la enseñanza de física general en el aula, me esfuerzo por explorar un nuevo modelo de enseñanza y establecer un nuevo concepto para que los profesores participen en la enseñanza de educación básica.
1. Cuestiones teóricas de la enseñanza de la indagación
(1) Definición de conceptos básicos
1. El significado de la indagación
Investigación en inglés 1 Según la definición de la palabra "Diccionario de Inglés Oxford", la indagación es "la actividad de buscar conocimiento o información, especialmente la búsqueda de la verdad; la actividad de buscar, investigar, investigar y probar; la actividad de cuestionar y cuestionar". Su correspondiente chino Hay muchos métodos de traducción como "cuestionamiento", "cuestionamiento", "investigación" y "exploración". En las actividades de educación científica, la indagación generalmente se refiere a las actividades de aprendizaje basadas en la indagación de los estudiantes más que a la indagación de los científicos.
2. Definición de investigación científica
La definición de investigación científica en los "Estándares Nacionales de Educación Científica" es la siguiente: "La investigación científica se refiere a los métodos utilizados por los científicos para estudiar la mundo natural y basado en la investigación "La investigación científica también se refiere a diversas actividades en las que los estudiantes construyen conocimientos, forman conceptos científicos y comprenden métodos de investigación científica. La investigación científica tiene como objetivo transformar el enfoque del aprendizaje de un énfasis excesivo en la herencia y acumulación de conocimientos al proceso de investigación de conocimientos, y transformar a los estudiantes de la aceptación pasiva del conocimiento a la adquisición activa de conocimientos, cultivando así la capacidad de investigación científica de los estudiantes. Actitud científica práctica y espíritu de exploración innovadora. Incluye siete elementos: plantear preguntas, conjeturas e hipótesis, hacer planes y diseñar experimentos, realizar experimentos y recopilar pruebas, análisis y demostración, evaluación, comunicación y cooperación.
3. El significado de la enseñanza por indagación
La enseñanza por indagación es una enseñanza basada en la exploración. Específicamente, significa que el proceso de enseñanza es inspirado e inducido por los docentes, basado en el aprendizaje independiente y la discusión cooperativa de los estudiantes, utilizando materiales didácticos actuales como contenido básico de exploración, tomando el mundo que rodea a los estudiantes y la vida real como objeto de referencia, y Brindar a los estudiantes suficiente libertad de expresión. Es una forma de enseñanza que permite a los estudiantes aplicar los conocimientos aprendidos a problemas prácticos a través de diversas actividades de explicación y diagnóstico, como individuos, grupos y colectivos. La enseñanza de la investigación presta especial atención al desarrollo de la inteligencia de los estudiantes, el desarrollo del pensamiento creativo de los estudiantes, el cultivo de la capacidad de autoaprendizaje y se esfuerza por guiar a los estudiantes para que aprendan a aprender y dominen los métodos científicos a través de la investigación, sentando las bases para el aprendizaje y el trabajo permanentes. Como instructores de la enseñanza en el aula de investigación, la misión de los docentes es movilizar el entusiasmo de los estudiantes, alentarlos a adquirir conocimientos, desarrollar habilidades, autodescubrimiento, hacer preguntas, analizar problemas y resolver problemas, al mismo tiempo, los docentes también deben servir a los estudiantes; ' Necesidades. Aprender a establecer escenarios de investigación, establecer una atmósfera de investigación, promover el desarrollo de la investigación, captar la profundidad de la investigación y evaluar el éxito o el fracaso de la investigación. Como maestros de la enseñanza de la indagación en el aula, los estudiantes naturalmente deben aclarar los objetivos de la indagación, pensar en el contenido de la indagación y resumir los resultados de la indagación de acuerdo con las condiciones proporcionadas por los maestros. Puede verse que la enseñanza de la investigación es una actividad que involucra tanto a profesores como a estudiantes, y ellos ingresarán al aula de investigación en el doble rol de tutor y maestro.
(2) Base teórica de la enseñanza por indagación
l. La teoría de la educación subjetiva cree que la subjetividad humana es la característica más esencial de la naturaleza y la socialidad humanas. Cultivar y desarrollar la subjetividad humana significa cultivar y educar a los educados inspirando y guiando los requisitos educativos de los educados, creando un ambiente educativo armonioso, relajado y democrático, y organizando y estandarizando diversas actividades educativas de manera decidida y planificada. actividades cognitivas y prácticas de forma autónoma, proactiva y creativa.
2. La teoría del aprendizaje constructivista cree que los estudiantes son el cuerpo principal de la cognición y los constructores activos del significado del conocimiento. El aprendizaje no es un proceso de absorción pasiva, práctica repetida y fortalecimiento de la memoria. El constructivismo defiende que el aprendizaje se basa en el conocimiento y la experiencia existentes de los estudiantes, enfatizando la iniciativa, la sociabilidad y la naturaleza situacional del aprendizaje. Enfatiza que la enseñanza debe mejorar la cooperación entre profesores y estudiantes y entre estudiantes, para que los estudiantes puedan ver las diferencias consigo mismos; de este punto de vista concede gran importancia a la interacción social entre profesores y estudiantes y entre estudiantes en la enseñanza; aboga por el uso de métodos de "aprendizaje cooperativo", "aprendizaje interactivo" y "enseñanza situacional"; Con este fin, los profesores deben cambiar el modelo de enseñanza tradicional de "los profesores hablan y los estudiantes escuchan" para que puedan pasar de "impartidores de conocimientos" a "exploradores de conocimientos" y crear activamente situaciones en la enseñanza para animar a los estudiantes a ser valientes en la exploración.
3. Teoría de la Educación Permanente
La educación permanente es toda la educación a lo largo de la vida de una persona. Cree que la educación es un proceso unificado y continuo que no termina con el aprendizaje del estudiante, sino que debe recorrer el nuevo proceso de la vida individual. La educación permanente enfatiza el desarrollo individual y la reforma de los métodos educativos. Destaca que el propósito de la educación es desarrollar la personalidad de los estudiantes y ayudarlos a aprender a aprender, dominar los métodos de aprendizaje y cultivar las habilidades de aprendizaje. Se proponen métodos educativos como la autoeducación, el aprendizaje grupal, la creatividad y la no directiva. Por lo tanto, como estudiantes normales que cultivan la educación básica, deben fortalecer la reforma y el aprendizaje innovador de diversos métodos educativos de las materias durante la escuela y dominar los métodos de enseñanza de las materias.
2. El proceso de implementación de la enseñanza basada en la investigación en la enseñanza de la física
1. Utilizar el modelo de enseñanza científica "basado en la investigación" para diseñar e implementar la enseñanza de la innovación del conocimiento y cultivar la capacidad de los estudiantes. capacidad de investigación científica.
La mayor parte de la enseñanza del nuevo curso es la enseñanza de nuevos conocimientos, que son principalmente algunos conceptos nuevos, nuevas reglas y nuevos modelos en la investigación científica. En la enseñanza de estos nuevos conocimientos, debemos utilizar el modelo de enseñanza científica "basado en la investigación" para implementar la enseñanza de la innovación del conocimiento. Las características del modelo de enseñanza científica "basado en la investigación" son: los profesores utilizan de manera integral la teoría de la enseñanza basada en la investigación, la metodología de la investigación científica y los métodos de enseñanza modernos basados en el nivel cognitivo de los estudiantes y las características de los nuevos conocimientos de física general que han aprendido. Innovar el modelo de enseñanza con conocimiento. El proceso cognitivo es la línea principal, guiado por la guía inspiradora del docente y el suministro de información (antecedentes de conocimientos, antecedentes del método), la autoexploración de los estudiantes como cuerpo principal y el método de creación emocional. la enseñanza que sigue las reglas de desarrollo cognitivo de los estudiantes, a través de la interacción entre profesores y estudiantes, o el intercambio permite a los estudiantes experimentar la exploración e investigación científica, adquirir nuevos conocimientos y cultivar habilidades de exploración e innovación científicas.
Caso Didáctico 1: Utilización de la enseñanza "basada en la investigación" para llevar a cabo una enseñanza innovadora de la "Dinámica del Cuerpo Rígido".
2. Utilice la enseñanza "basada en problemas", diseñe e implemente una enseñanza de conocimientos innovadora y mejore la conciencia de los problemas de los estudiantes.
Einstein señaló: "Hacer una pregunta es a menudo más importante que resolviendo un problema". Hoy en día, con el espíritu innovador de Hongchang, es particularmente urgente cultivar la conciencia de los problemas en los estudiantes. La enseñanza basada en la investigación requiere que los docentes organicen el proceso de enseñanza con el problema como centro y cambien el proceso de "enseñanza-recepción" de la enseñanza tradicional por un proceso de descubrimiento guiado de "descubrir problemas-investigar problemas-resolver problemas" que vincule los problemas. . Por un lado, los profesores deben estudiar los materiales didácticos y a los estudiantes en profundidad, ser buenos para hacer preguntas, utilizar los materiales como base y utilizar el contexto como complemento para mejorar la naturaleza exploratoria, esclarecedora, ampliable y realista de la enseñanza. preguntas, para estimular el papel principal de los estudiantes en el autoestudio y el autoestudio, por otro lado, se debe prestar atención a cultivar las habilidades de resolución de problemas de los estudiantes; una fuerte conciencia del problema en el proceso de enseñanza. En este proceso, la alegría de descubrir el problema, el desafío de resolver el problema y la sensación de logro de resolver el problema se fusionan, convirtiéndose en una poderosa motivación para que los estudiantes aprendan. Se puede observar que la enseñanza "basada en problemas" ha desempeñado plenamente el papel de estimular, orientar, regular y fortalecer.
Caso didáctico 2: Utilice la enseñanza de "investigación de problemas" para desarrollar una conciencia innovadora de "La ley de la gravedad".
El contenido principal del libro de texto "Ley de la gravitación universal" abarca desde el proceso de desarrollo de la comprensión de las personas sobre el movimiento de los cuerpos celestes hasta el dibujo de Newton del diagrama esquemático de los satélites artificiales y el nuevo experimento de la paja de Cavendish. Con el fin de romper con el antiguo modelo de enseñanza tradicional de los profesores "predicando, enseñando y resolviendo dudas" y estimular la exploración activa de los métodos de enseñanza por parte de los estudiantes, diseñamos las siguientes preguntas basadas en las características de los materiales didácticos para que los estudiantes exploren por sí mismos.
(l) Partiendo de la ley de que cuanto mayor es la velocidad de un lanzamiento horizontal, más lejos está el punto de impacto, Newton trazó un mapa del satélite artificial. ¿Qué inspiración te da esto?
(2) Apple ¿Son la gravedad de la Tierra, la gravedad de la Tierra hacia la Luna y la gravedad del Sol hacia los planetas fuerzas de la misma naturaleza? Si son de la misma naturaleza, ¿qué causa y? ¿Tiene que ver su tamaño con los efectos? ¿Cuál es la relación?
(3) ¿Hablemos de la relación entre la gravedad de la luna y las mareas del océano?
(4) Buscando Para obtener información, explique los tipos y aplicaciones de los satélites artificiales y hable sobre la tendencia de desarrollo de la tecnología aeroespacial de mi país.
(5) Por favor, introduzca qué son los planetas, las estrellas, las galaxias, los universos y los agujeros negros. Una teoría relativamente madura en la cosmología moderna, la teoría del Big Bang, piensa cuál será el pasado, el presente y el futuro del universo. ¿Cómo será?
(6) ¿Cuál es el contenido de las leyes del movimiento planetario descubiertas por Kepler? ¿Qué significado tiene para usted su actitud científica y sus métodos científicos?
(7) ¿Cómo entender el significado de las tres velocidades cósmicas? ¿Y podemos deducir la magnitud de las tres velocidades cósmicas?
(8) ¿Cuál es la idea básica de la "luna"? ¿Pruebas "tierra" y "cielo-tierra"? Busque de forma independiente datos relevantes y diseñe un experimento confirmatorio.
3. Utilizar la enseñanza experimental "basada en la exploración", diseñar e implementar una enseñanza innovadora con métodos experimentales y cultivar las habilidades innovadoras de los estudiantes.
Los experimentos exploratorios se refieren al aprendizaje en torno a un método de enseñanza que Implica realizar experimentos solo sobre un determinado problema, observar fenómenos experimentales, analizar resultados experimentales, descubrir conceptos o principios científicos, adquirir conocimientos y cultivar habilidades de investigación. Las características de la enseñanza experimental "exploratoria" son: guiarse por la teoría de la enseñanza "exploratoria", diseñar experimentos de verificación e innovación tecnológica experimental como línea principal de enseñanza, guiar a los estudiantes a realizar exploración e investigación experimental a través de actividades interactivas entre profesores y estudiantes, y estimular Los propósitos de la enseñanza son la motivación, inspirar el pensamiento de los estudiantes, infiltrarse en métodos de investigación experimentales, ayudar a los estudiantes a construir nuevas estructuras cognitivas, y los estudiantes son el cuerpo principal de la enseñanza (los estudiantes son los principales exploradores y conocedores activos en el proceso de enseñanza, y son el cuerpo principal del método de diseño de la construcción).
Caso didáctico 3: Enseñanza innovadora del experimento "Péndulo único que mide la aceleración de la gravedad" mediante enseñanza "basada en la investigación"
"El experimento de medir la aceleración de la gravedad con un Single Pendulum" es un experimento de física común. Un experimento sexual tradicional. Tiene una orientación de valor "exploratoria" al establecer modelos físicos, analizar las características cinemáticas, las características dinámicas y las características de conversión de energía de los objetos animales, utilizar el principio de error y diseñar el mejor plan para experimentos físicos. En la enseñanza experimental de "Medir la aceleración de la gravedad con un péndulo simple", desarrollamos la comprensión y la capacidad de abstracción de los estudiantes del modelo idealizado de un péndulo simple, los guiamos para explorar las características de la vibración de un péndulo simple y les permitimos observar y medir personalmente el período y la frecuencia de la vibración de un péndulo simple. La longitud del péndulo generó dudas, y luego se hicieron conjeturas audaces sobre los factores que afectan la aceleración de la gravedad medida por un solo péndulo, y se diseñó un plan experimental de verificación para ampliar el espacio de pensamiento de los estudiantes y cultivar la capacidad de modelado y la capacidad de pensamiento multidireccional de los estudiantes. Cuando los estudiantes diseñan planes experimentales, primero presentamos las siguientes cinco sugerencias: (l) Establecer un modelo físico (métodos experimentales de investigación) Seleccionar el método de medición del peso y las condiciones experimentales de acuerdo con el principio de "error mínimo de medición"; (3) De acuerdo con " Según el principio de "distribución equitativa de errores", seleccionar parámetros experimentales e instrumentos experimentales; (4) formular procedimientos experimentales y formular planes experimentales; (5) analizar factores que afectan los resultados experimentales.
A través de la exploración interactiva y cooperativa entre profesores y alumnos, exploramos conjuntamente la longitud, el grosor y la elasticidad de la cicloide, el tamaño, el peso y la uniformidad del diámetro de la bola del péndulo y la amplitud del balanceo. de la bola del péndulo (o ángulo del péndulo), la posición del punto de suspensión de la cicloide, el método de anudado, la forma en que oscila la bola del péndulo, el grado de aerostaticidad del sitio de prueba, qué posición elegir para contar el número de vibraciones, cómo medir la longitud del péndulo de un péndulo simple, etc., todos afectan la medición de la gravedad. Los factores físicos de la aceleración. Deje que los estudiantes concluyan que la clave para el éxito o el fracaso del experimento es hacer que la bola vibrante realice una vibración armónica simple y mida con precisión la longitud y el período del péndulo. Diseñó planes experimentales de péndulo de una sola línea y de doble línea para medir la aceleración de la gravedad; diseñó planes experimentales de péndulo cónico y de arena para estudiar los cambios periódicos de un péndulo simple; comprendió los principios físicos de los cronómetros y del péndulo que golpea bolas; en la vida 1. Isocronía de oscilación, conservación de energía mecánica y conservación del momento de la bola del péndulo se obtiene que el punto más bajo de la oscilación se utiliza como posición para calcular el número de vibraciones y el mejor método de medición experimental es medir el péndulo; longitud de un péndulo simple usando el método de medición secundaria.
3. Evaluación de la enseñanza basada en la indagación
La evaluación de la enseñanza basada en la indagación debe ser principalmente una evaluación formativa y descriptiva, y el procedimiento tradicional de evaluación de la enseñanza debe cambiarse por una evaluación de la enseñanza. procedimiento. La evaluación de la enseñanza basada en la investigación tiene como objetivo promover el desarrollo continuo y la mejora del nivel de investigación de los estudiantes a través de la evaluación. Desde la perspectiva de los métodos de evaluación, la exploración y la calidad de los estudiantes a menudo son difíciles de evaluar mediante pruebas de papel y lápiz. Es apropiado utilizar el método del portafolio y seguir los principios de la evaluación de la enseñanza por indagación (el principio de propósito, el principio de). combinar cientificidad y objetividad, y el principio de evaluación). evaluación); desde la perspectiva del contenido de la evaluación, la atención debe centrarse en (en términos de la comprensión de los estudiantes del proceso y los métodos de indagación y su comprensión de la naturaleza de la indagación demostrada durante el proceso de indagación), si la indagación conduce a una La conclusión o si la conclusión es correcta no puede ser el único ni el más importante indicador de evaluación.
En resumen, la implementación de la enseñanza por indagación permite a los jóvenes experimentar la alegría de la exploración y el descubrimiento en el proceso de educación escolar, reemplaza el aprendizaje de mantenimiento con un aprendizaje innovador, cultiva el espíritu innovador y la capacidad práctica, y proporciona educación básica. La reforma educativa ha capacitado a un gran número de docentes calificados. El modelo de enseñanza "basado en la investigación" también requiere que la mayoría de los profesores de física continúen investigando, mejorando y mejorando, y eleven el aula ordinaria de enseñanza de física al canal principal de investigación científica.