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探究性教学在物理课堂中的应用

探究性教学在物理课堂中的应用

摘要::探究性教学活动有两个显著特征,一是以问题为中心组织教学内容,将教学内容问题化;二是为学生创设学习情境、提供解决问题的依据材料,由学生独立探究、发现知识和解决问题。

关键词:探究性教学;课堂教学;应用

探究是新课标的核心理念,探究性教学是在教学中以问题为载体,创设一种科学研究的情景和途径,让学生通过自己收集、分析和处理信息,感受并体验知识产生和应用过程的一种学习活动。探究性教学的关键是不直接告知学生什么,而要经过师生双方的努力,用各种方法,通过一定途径去获得答案。探究强调的是过程和渗透。探究教学能为学生创造亲身经历的条件,使学生对所追求的问题有深刻的印象,在生命的过程中刻下痕迹,为今后的学习和工作留下智力和能力的背景。探究性教学不是一种模式,不一定有固定的程序,而是由一些探究片断浸润在课堂上师生之间智力的、情感的活动之中。笔者根据几个探究片段,意在用案例来说明探究的含义。

一、 用探究建立概念

片段1:位移的定义

情境:一支考古队,在一望无际的沙漠考察,事先安扎好营地,如图1所示。队员离开营地,经一段时间队长要知道队员的位置,即已知初位置怎样确定末位置?假设队员有办法测量通过的路程和直线距离,并带有指南针,问:队员应告诉队长什么?

问题:路程吗?时间吗?

学生思考——小组讨论——发表意见——归纳总结

正确结论:直线距离和方向,如图1所示。

定义:为了表示位置的变化,人们引入位移这个物理量,定义为“初位置指向末位置的有向线段”。

评:创设情境,引起学生的注意;产生问题,引发学生思考——队员怎么办?讨论后得出结论。位移的概念不是轻松获得的,是经过自身的活动得到的,概念被内化为学生的长时记忆。

二、 用探究发现规律

片段2:开普勒第三定律

问:这些数据有没有什么规律呢?R和T有什么比例关系呢?

学生讨论提出方案:求以下比值,看是否为常量

RT、R2T、RT2、R3T、R3T2、R4T3、R2T、3R2T…

为了节约时间,让每4人为一组求其中一种比例,如甲组求RT乙组求R2T等

最后一组求出的R3T2=k,发现了规律。再讨论k的意义,k是各行星共有的,为什么这些行星会有共同的东西?学生思考后回答:它们围绕共同的太阳旋转,或者说它们是同一“娘”生的。

评:重复了开普勒的工作,学生进入科学家的角色,在探究未知世界的过程中学习,有科学实践活动的积淀,有成功愉快的体验。R3T2=k的数学模型会刻印在学生的记忆中。

片段3:自由落体运动是什么性质的运动

问题:是a保持不变的运动吗?是a增加或减小的运动吗?

猜想:可能是a不变的运动

设计实验:你有哪些办法检验猜想

学生提出方案

(1) Δs=aT2

(2) 测出v和t,画出vt图像

(3) 由h=12at2求a,取不同的h,看a是否相等

选定方案进行实验:选方案(1)剪下相同时间内的纸带,贴在一张纸上,如图2,连接各段的顶点,如果是一条直线,说明是自由落体是匀变速直线运动。

这个设计方案有多种,表现出开放性,学生在广阔的思维空间寻求研究方案,这一教学过程拓展了学生的思路,催生了学生思维的创造和创新,在选择方案的过程中,有一个客观和优化的问题,这就是科学态度和价值观的学习历程。

三、 用探究突破难点

片段4:平抛运动是匀变速运动

问题:你什么理解或用什么办法说明平抛运动是匀变速运动?

思考→讨论→方案

在教师的引导下设计出以下方案:

(1) 从动力学的角度看a=Fm=mgm=g,力不变,所以a不变;

(2) 从运动的独立性理解,水平方向速度不变,竖直方向是自由落体运动,而自由落体的加速度是不变的;

(3) 从数学向量差的角度理解,求相等的时间内的Δv1=Δv2=Δv3,如图3,则a=ΔvΔt=恒量。

评:学生对匀变速运动的认识,停留在直线运动模型,理解为相同的时间内速度的增加或减小相同。平抛运动是曲线运动,相同时间速度大小增加不同,怎么是勻变速运动呢?这里就有一个认识的台阶,学生理解有很大的难度,如何让学生克服这个思维障碍,只有让学生在思想矛盾中经历较多的思考较量,才可以使认识深化和内化。

四、 用探究强化重点

片段5:用牛顿定律列方程

问题:牛顿第二定律F=ma,其中F是合外力,具体解决问题时等式左边是求合力的表达式,你能用多少不同的例子列出多少个F=ma的方程。

学生:各自独立书写→小组讨论补充→代表交流,可能会有以下这些(图4):

评:对一些重点问题,经专题研究,使学生通过回顾、归类、总结的思维程序,不仅加深了理解,也提高了思维的清晰度,经历过程建构、信息强化、重构知识构架、激活思维、提高了知识储备的灵敏度,就可以达成应用知识的自觉性和自动化的学习目标。

五、 用探究法练习知识的应用

片段6:平抛运动应用

问题:用平抛运动知识可以解决哪些问题或能编什么题?

学生活动:思考、讨论、随机发言

生成的问题有:(1)测物体速度;(2)测当地重力加速度;(3)已知一段轨迹求初速度;(4)已知v和t求位置和速度;(5)已知速度v和水平方向的夹角求时间t;(6)让平抛物体落到斜面上;(7)让平抛物体落到台阶上;(8)在斜面上做类平抛运动。endprint

评:一个问题开发性越大,学生思维的自由度越大,创造机遇就越多,越具有探究性。给出一个知识点,让学生用知识去设计各种应用问题,题目是他们想出来的,自然也能解决。不然教师出题让他做,学生是被动的,不知道哪来的题,不知道还有多少题,不容易理解命题的意图,解题存在一定的困难;而且做了这个题,也不知道能不能做其他题,学生不自信,这就是题海战术低效率的原因。

六、 用探究法评讲作业

例:已知地球质量为5.98×1024kg,赤道半径6378 km,极半径6357 km,求质量为1 kg的物体在两极和赤道上的向心力。

学生错解:F极=GMmR2极=9.87 N,

F赤=GMmR2赤=9.80 N。

我带的班,错误率达90%左右

评讲:教师板书错误解法

提出问题:有哪些办法证明以上解法是错误的

学生:独立思考——讨论——准备——交流

得出如下证明方法:(1) 从运动学角度,两极物体没有运动,是平衡的,所以a=0,F=0,赤道物体F=mω2R=1×2π864002×6.4×106=0.034 N。

(2) 从动力学角度:两极物体受到的支持力和引力的合力为零,赤道物体受到的支持力与引力差不多,合外力很小。

(3) 反证法,设赤道物体的向心加速度为9.8 m/s2,而近地卫星的加速度也为9.8 m/s2,则两者角速度应该相等,实际上近地卫星的角速度比赤道物体大得多。

评:如果教师说错在哪里,应该怎样解?学生过一段时间就会忘记,这就是学生上课听得懂,课后不会做题的原因。如果经过学生自己反复地思考论证,在探究错误原因的过程中追寻记忆的空白、发现思维的盲点、纠正思考的方向;使他们的心智得到不断地操练,这样就能优化思维品质,提高心智技能。

新课改倡导多样化的教学方式,探究是其中的一种学习方式,但基于这种认识还是不够的,探究还是一种精神,一种育人的理念,每一种学习方式都可以渗透探究的思想。新课引入可以用探究、物理量的定义可以用探究、规律的发现可以用探究,学生接受某种知识也应包含探究因素。化解学习的困难、提炼知识的内核、疏通思维的障碍、点燃智慧的火花等等都可以用探究。故说,探究性教学理应是物理教学的常态。

参考文献:

[1] 高文.教学模式论[M].上海教育出版社,2002.

[2] 中学物理[M].2007.

[3] 中學物理教与学[M].2008.

作者简介:

刘芝兵,江苏省宿迁市,宿迁高等师范学校。endprint

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