創設問題情境 培養探究能力
2011-12-31 00:00:00陳永平
中學教學參考·理科版 2011年12期
一、引言
探究式教學是新課程大力提倡的教學理念。作為新的教學方式，探究式教學具有優于傳統教學方法的顯著特點，但作為新生事物，探究式教學對于廣大教師而言，在實際應用時也存在著一定的問題。許多探究式教學的課堂氣氛看起來常常是非常活躍，師生互動交流，但實際上學生收獲并不大。長此以往，不但教學質量提不高，還會使學生產生厭學的思想，從而影響學生的發展。
科學探究過程是圍繞著所探究的問題展開的，所以提出問題是各個探究環節的核心。
在課堂教學過程中，我們應適當創設問題情境，充分發揮教師的引導作用，不斷引導學生發現問題；提高學生分析解決實際問題的能力；促進學生的創新精神和創新能力的發展；同時使學生感受到成功的體驗，提高學習興趣；通過師生互動交流，形成一個真正的“學習共同體”， 促進學生自主發展，從根本上解決探究式課堂教學中存在的問題。
二、創設問題情境，引導學生積極探究
筆者結合自己教學實踐，以《單擺》一節作為教學案例與同行們探討。
（一）創設問題情境，引入課題
首先，教師提及學生做游戲的秋千，讓學生判斷擺動的秋千是否作機械振動？秋千擺動時，有哪些主要因素值得研究?
對于第一個問題，學生根據機械運動的定義一般都能準確無誤地回答。第二個問題，學生根據機械運動的特征能想得到(平衡位置、回復力、振動周期)。
通過提出問題，引起學生探究欲望，由此引入課題。
（二）精心設計問題，學生自主探究
1.實驗器材：單股橡皮筋、長細繩、粗繩索、直徑2cm的有孔小鋼球、直徑5dm的有孔空心塑料球、鐵架臺。請用上述器材組成一個物理意義的單擺，并說明選擇器材的理由。
2． 試分析小球的受力情況；從圓周運動和機械振動的角度說明各力的作用效果及特征；表示回復力的大小及方向。
3． 單擺做簡諧運動的周期與哪些因素有關？單擺的周期用公式如何表示？公式中各字母表示什么物理意義？
4． 如何設計實驗探究影響單擺周期的因素？
第一個問題使學生從本質上理解單擺模型，學會根據要求選擇實驗器材。
第二個問題可培養學生運用已學知識分析復雜運動的能力；知道單擺做簡諧運動時回復力的大小及方向。
對于第三個問題，學生雖然通過自學知道影響單擺周期的因素，但很多學生仍然對結論心存疑惑。為了消除學生的疑惑，有必要安排探究實驗。
（三）實驗探究影響單擺周期的因素
進行實驗探究時，許多學生常常不知道探究實驗如何進行？如何選擇器材？這是完成探究實驗的一個重要的問題，解決這個問題關鍵在于教師要引導學生事先設計實驗方案。方案一般分設“初始方案設計”和“實驗方案改進”兩個階段進行引導。其中“初始方案設計”階段，僅要求學生設計出最簡單、最基本的實驗方案，其目的主要在于引導學生明白實驗方案設計是如何入手的；“實驗方案改進”階段則在初始實驗方案基礎上，引導學生對實驗原理進行周密的思考，包括思考如何減小誤差、提高精度、簡化操作等，從而進一步改進實驗，最終得出較合理的實驗方案。
第一階段：初始方案設計階段。
1．提出猜想
首先讓學生猜想可能有哪些因素對單擺的周期有影響；學生結合自學內容和自身經驗可以提出以下這些因素：擺球質量、擺線長度、擺角大小。然后提問學生:如何判斷因素有無影響或如何影響。引導學生得出測周期的大小或用兩個單擺對比的方
法。
再提問學生：當實驗要討論多個因素對探究影響時，如何處理這些因素影響？教師可以用探究牛頓第二定律的方法提示學生。
2．方法確定
通過教師引導，學生總結得出：用控制變量法和比較法確定影響單擺周期的諸多因素。
最后讓學生設計實驗探究方案：
(1)用等長細繩連接質量不同、半徑相同的擺球，討論擺球的質量對單擺周期的影響。
(2)用等長細繩連接相同擺球，討論擺球的擺角對單擺周期的影響。
(3)用長度不同的細繩連接相同的擺球，討論擺長對單擺周期的影響。
3．器材的選擇
學生根據實驗方案確定器材：
穿有細線的小球 (兩個半徑相等的金屬球、一個塑料球) ，擺線(每相隔10cm有一標記)，一個鐵架臺及木夾、秒表、米尺。
4．分組探究
根據探究的內容，將學生分成三大組進行，每組完成一個探究內容。對于第二組教師應注意提醒θ的大小不同分為簡諧與非簡諧振動，其他課題只要求研究簡諧振動情況。
5．得出初步結論
當猜想檢驗基本結束后，可選擇一個完成假設的實驗組闡述本組意見，其他實驗組補充討論的形式，展開組與組之間的交流和探究。最后對實驗現象和數據進行比較、分類、歸納和綜合，發現規律和結論。
每組由一位簡要介紹獲得的結論：（1）當θ＞10°時，T與θ有關，簡諧振動；當θ<10°時，T與θ無關（等時性）；（2）T與m無關；（3）T與r無關；（4）T與L有關，L越大T越大。
第二階段：實驗方案改進階段。
教師引導學生：實驗中不可避免地存在誤差，那么本探究實驗中哪些因素會給實驗帶來誤差呢？
結合教師引導和自身經驗，學生一般能提出下面的因素：擺線的長度、擺的周期、空氣阻力。對于學生提出的因素，教師應予充分的肯定；同時還引導學生思考小球半徑產生的影響。
最后，讓學生討論如何減小測量擺線長度和測量周期的誤差。學生一般都能應用前期的經驗知識，提出方案：多次測量，取平均值。
對于小球半徑的影響，先提問學生：如何測量小球的半徑？小球半徑如何處理？
對于空氣阻力的影響，讓學生課后思考、討論，給學生自由發揮的空間。
由于實驗是教師適當引導和學生主動參與共同完成的，所以在實驗中，學生通過手的操作、眼的觀察，使思維始終處于積極的探索狀態，充分感受到解決問題過程中的愉悅感和成就感；實驗后學生對實驗所揭示的結論和實驗的設計思想均留下了深刻認識，實驗情景的再設計使學生在獲取知識的同時，培養了他們的觀察和思維能力。
綜上所述，在物理探究教學中，通過創設問題情境，使學生獲得有意義的學習經歷，
在發現問題、提出問題和獨立解決問題的過程中，培養了學生的思維能力和實踐能力，使學生逐步實現由學會到會學的轉變。
參考文獻
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