高職力學課堂外探究教學一例*

林毅貞

(陽江職業(yè)技術(shù)學院機電系 廣東 陽江 529500)

探究式教學包括課堂內(nèi)探究教學與課堂外探究教學，課堂外探究教學是當前教學改革中出現(xiàn)的一個新的教學模式.它從學生的需要和發(fā)展出發(fā)，給學生創(chuàng)設一個貼近生活、接近生產(chǎn)的空間，讓學生體驗探究的樂趣、感悟探究的方法；在探究中學會合作、學會交流，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力和解決實際問題的能力，為學生的終身學習和工作奠定基礎(chǔ)．下面以一個教學案例，具體說明之.

1 探究案例——“隨意伸縮”裝置

1.1 學習目標

(1)提高學生提出問題、分析問題、解決問題的能力．

(2)學會求解摩擦時的平衡問題．

(3)通過對力學實際問題的探究，提高學生的學習興趣．

1.2 設計思想

從生活實際中引出所要研究的課題，通過探究，使學生學會用力學方法解決實際問題．首先創(chuàng)設情境，激發(fā)學生的學習興趣，然后由學生發(fā)現(xiàn)問題或教師提出問題，再通過學生思考、分析、實驗、驗證、教師指導等探究方法來解決問題．

1.3 小組成員

有組長及六位同學．

2 探究過程

2.1 創(chuàng)設情境 引入課題

教師：當我們?nèi)ソ纪庖按稌r，要搭一個爐灶，那是一個頗費心思的問題．需要帶上鋤頭去挖土，需要撿些石頭或磚頭砌灶臺，砌成的灶臺不一定穩(wěn)固．如果我們帶去“隨意伸縮”(如圖1所示)，就方便多了．

圖1

2.2 介紹裝置 提出問題

教師讓學生觀察及動手操作，然后讓學生介紹“隨意伸縮”裝置的構(gòu)造和使用方法．“隨意伸縮”是由1個支架、3根空心桿(豎桿1、豎桿2、橫桿)、1根繩索、1口鍋和兩個掛鉤構(gòu)成.豎桿1的上端通過掛鉤固定在支架頂端，另一端套在豎桿2上，豎桿2穿過橫桿的孔吊起一口鍋，繩索的一端套在豎桿1上，另一端套在橫桿上．通過這個裝置，我們可以隨意調(diào)節(jié)豎桿2的長度，從而隨意調(diào)節(jié)鍋的高低，使鍋離火焰達到適當?shù)木嚯x．

學生饒有興趣地玩弄著這個裝置，首先提出一個問題.

問題1：鍋和豎桿2為什么不會掉下來？

教師引導學生再提出下面兩個問題.

問題2：能使豎桿2隨意伸縮的條件是什么？

問題3：此裝置能吊起多重的物體？

2.3 探究問題1：鍋和豎桿2為什么不會掉下來

學生猜想：

(1) 豎桿2受到壓力的作用；

(2) 豎桿2受到摩擦力的作用；

(3) 豎桿2受到的摩擦力與桿2和鍋的重力平衡．

教師提示：因為豎桿2的質(zhì)量很小，可以忽略不計．

分析證明：

學生通過仔細觀察，發(fā)現(xiàn)豎桿2與橫桿接觸的地方不是整個接觸面，而是一部分接觸，另一部分沒有接觸．學生對豎桿2進行簡化，受力分析如圖2所示.豎桿2受到的力,有橫桿對它的摩擦力F1、F2及壓力N1、N2；豎桿1對它的摩擦力F3及壓力N3；鍋對它施加的拉力G．

圖2 圖3

得出結(jié)論：

當F1+F2+F3=G時，豎桿不會往下落．

2.4 探究問題2：豎桿2隨意伸縮的條件是什么

學生猜想：影響豎桿2隨意伸縮的因素,有繩索的張角、橫桿的長短、豎桿1的粗細、物體的重量．

學生實驗：通過控制變量法，用下列實驗來驗證他們的猜想

(1)當繩子的下端固定不動，上端在豎桿1上移動，改變繩子與橫桿的張角θ，觀察鍋和豎桿2是否會掉下來(圖3)？

(2)繩子上端固定不動，下端沿橫桿移動，改變橫桿的長度OA(圖4)，觀察鍋和豎桿2是否掉下來？

(3)改變繩子兩端點的位置，使OA長和θ角同時改變，觀察鍋和豎桿2是否掉下來？

(4)把豎桿1換上一根細木桿，使豎桿2套在木桿的外面，觀察鍋和豎桿2是否掉下來？

(5)改變物體的重量(往鍋里加石塊)，觀察鍋和豎桿2是否掉下來？

學生觀察下述實驗現(xiàn)象.

實驗1：當θ角小到一定的程度時，鍋和豎桿2掉了下來；

實驗2：當OA小到一定程度時，鍋和豎桿2掉了下來；

實驗3：當OA越短，θ角越小，鍋和豎桿2越容易掉下來．

而第 (4)、(5)兩種情況，鍋和豎桿2并沒有掉下來．

學生問這是為什么？

教師引導學生分析橫桿處于臨界平衡狀態(tài)的情況，對橫桿受力分析.橫桿受到的力有，豎桿1對它的摩擦力及壓力，繩子對它的拉力F(圖4)．

圖4

因為橫桿總是處于平衡狀態(tài)，所以滿足平衡方程

∑MO(F)=0

即

F2′=μN2′

解得

圖5

教師引導學生對豎桿1進行受力分析(圖5).因為豎桿1處于平衡狀態(tài)，以C為矩心列平衡方程

F3′=μN3′N3=N3′

解得

2.5 探究問題3：豎桿2能吊起多重的物體

學生猜想：

只要該裝置強度足夠，不管重物多重，豎桿2不會下滑．

學生做實驗來驗證：

(1)什么都不掛，豎桿2不下落；

(2)把鍋掛上去，不斷地往鍋里加石塊，觀察現(xiàn)象．

學生描述實驗現(xiàn)象：

不斷地往鍋里加石塊，重量越大，桿的變形越大，但豎桿2和鍋不下落．

教師引導學生分析原因：

當所吊的物體重量增大時，桿的變形增大，說明豎桿2受到的壓力增大，要維持它們平衡所需的摩擦力增大．所以只要該裝置所有的器材都良好，強度足夠，不管物體多重，豎桿2不下滑．

3 教學效果

教學實踐表明,在課外采取探究學習的教學模式,可以激發(fā)學生學習的興趣，較大地提高學生學習的主動性；學生的綜合素質(zhì)也有較大的提高，無論是合作能力，還是適應能力、交流能力、分析問題的能力、解決實際問題的能力等都得到進一步的提高．這種方式不僅僅使學生在力學課業(yè)方面取得長足的進步 , 更重要的是幫助他們了解自己的潛力 ,養(yǎng)成獨立探究的良好習慣以及勇于創(chuàng)新的精神，這些都將使學生終身受益．

參考文獻

1 教育部.教育部關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學質(zhì)量的若干意見.北京:中華人民共和國教育部,2006

2 科學探究附屬讀物編委會.科學探究與國家科學教育標準——教與學的指南.羅星凱等，譯.北京:科學普及出版社，2004

3 靳玉樂.探究教學論.重慶:西南師范大學出版社,2001.87-93

4 鄧澤民，陳慶合，劉文卿.職業(yè)能力的概念、特征及其形成規(guī)律的研究.煤炭高等教育,2002(2):104-107

5 陳宇.職業(yè)能力以及核心技能.職業(yè)技術(shù)教育.2003(33):26