探究式活動輔助高一物理教學的初探

（浙江省杭州市蕭山區第九高級中學）

摘 要：高一物理有不少重點和難點知識，許多老師會選擇重復操練或多講解幾次作為鞏固。但往往效率低下，同時，學生的學習興趣會逐漸走下坡路。在常規做法中學生的許多智能也無法有效的被挖掘和培養。本課題主要是研究如何開展一些活動探究來突破高一物理的難點。我們借助活動探究來彌補傳統物理課堂的不足，激發學生多種智能的發展！

關鍵字：活動探究；多元智能；高一物理難點；物理情境

一、提出問題

在高一物理中，會有許多難點知識出現，許多老師會選擇題海戰術或者重復灌輸的做法，但效率低下，久而久之，學生的厭學情緒嚴重。在新一輪課改的背景下，許多課堂的教學形態發生了翻天覆地的變化。但許多課程仍然局限在教室內開展，物理課也是如此。更多時候，學生無法親身體驗物理情景或生活實例，“紙上得來終覺淺”。 如果錯過了最佳體驗時機，效果就會差很多。雖然，有時也有實驗或者課件視頻，但學生往往是被動的接受或只是平面的觀察。學習的生成性不高，也很難有拓展性可言。這就迫切需要一種“開放式”平臺存在，讓學生走出教室，拓展知識，認知社會！

再者，每個學生的個性不盡相同，某些學生擅長言語，即語言智能；有些擅長邏輯，既數理智能；而有些則擅長視覺、空間關系或自我反省智能或自然觀查智能等其他智能。我們目前的課堂無法充分發揮所有學生的智能。這就導致課堂的活躍分子集中在幾位同學上，長期下去打擊了有其他智能特長的同學，有失教學的公平性。這也迫切需要開設課外活動來彌補這一漏洞，激發更多學生學習物理的熱情。

借助學校活動探究的平臺，開發一種新型的物理活動模式。從而，學生可以走出教室，親身體驗課堂中的一些物理情景，體會生活實例。同時，也為了幫助不同智能特長的學生找到更多的發展機會，從而產生更多的物理學習熱情。

1.該活動開發的基本步驟：

（1）提出課題（2）確定探究活動的目標（3）活動開發的情景分析、資源評估及前期準備工作（4）活動探究的開發實施（5）學生學業成績評價（6）活動探究的實施評價和調整

2.活動的組織模式

學校每周二、四下午最后一節課作為高一、高二年級的全部活動探究的設置時間。每門校本課程根據開班的總人數平均向每個班投放，如開班人數為100人，一個年級目前是14個班，則每個班平均分到的人數為7人，學生自愿報名，最后根據報名人數作一定的微調。每個班所有人都必須參加校本課程，原來的教室和班級將全部打亂。每個班的教室作為新的校本課程的活動場所，其他場所可以是實驗室、圖書館、電腦房、操場、報告廳甚至是校外。

活動的探究也在這樣的機制下開展的，活動的探究可以選擇一個場地作為基地，通常是實驗室或者操場。更多的活動場所是隨課題的開展而變化的。

初步的流程安排是：

（1）成立小組：針對物理學習過程中出現難點的可以通過活動探究而設立若干小組。

（2）分工合作：

（3）開展的途徑和支持：①教師的指導和幫助

②網絡查詢、書籍考證

③實地考查和訪問

（4）評價：①自評（組內）

②互評（組內）

③其他小組評價

④教師評價

二、實踐研究

（一）探究內容的分類

1.對高一物理概念進行活動探究，為明確概念，對概念加以辨析。

案例一：對自由落體運動概念的探究

伽利略在研究中分析了下落快慢與物體的輕重無關。而是由空氣阻力影響引起的。實際情況到底如何呢？一小組設計這樣一個方案.

不同石塊從5層樓高空下落，測其下落的時間。

實施過程：

a組：一個同學在5樓窗口同時放下2個輕重不同的石塊，一個重約10克，一個重約20克。樓下的同學用秒表計時，一個同學負責記錄。多做幾次，石塊從橫豎不同角度下落，發現結果均差不多。

b組：對上述條件進行改變，一石塊上綁上塑料泡沫板，總質量仍不超過20克，另一個石塊保持不變，重約20克進行比較，兩者的差別明顯。

石塊平均時間/s高度

約10克2.135樓窗口

約20克2.075樓窗口

綁上塑料泡沫板共重約20克3.455樓窗口

由此分析下落快慢的確與空氣阻力有關。

為了使這個探究更具挑戰性和趣味性，在老師的指導下，同學們共同商議下對此探究進行了拓展。

拓展：把一雞蛋用自備材料的處理下，從高空下落（5層樓），要求：

①包裝+蛋不超多100克。②保證蛋落地后不碎，若破了即失敗。③以時間最長為佳，總質量最少為佳。

組內進行了制作：

方案1 ：直接用舊報紙包裹，報紙舊后比較柔軟，包裹性好，下落時阻力較大，但要保證雞蛋不破，包了多層報紙。

方案2：用線包住蛋，外面用紙盒包裹，并把蛋用繩子進行架在紙盒中央。

方案3：用塑料空氣膜包裹，外面再用舊報紙包裹。

結果方案2試驗時，蛋破了，成績最佳的是3號方案。從驗證到拓展的過程中看，都有這樣一個流程：即設計方案、尋找材料和設備、動手制作并探究、記錄并總結、最后反思。

分析與總結：由于概念類型的探究本身難以有較大的發揮余地，所以這個案例設計的有點簡單，但學生都能參與到其中，能親身去感受影響下落快慢的因素，這已是難能可貴的。如果沒有給學生這種活動平臺，學生根本不會去探究這個過程。如果沒有活動探究的實施，有些概念被學生掌握也只是個表象。探究活動比死記硬背肯定要有用的多，也要快樂的多。很多時候，在輕輕松松中就學好了物理，就突破了一些物理的難點知識。

高空落蛋是這種類型的探究的拓展，更能激發學生的興趣。他們從探究中收獲成功的快樂，甚至能跳出書本這個框框，用到了更多的知識，真正做到學以致用。這種充滿挑戰的活動，可以讓學生對物理產生持續的學習動力。

2.對物理規律進行活動探究，從實際模擬中加深對物理規律的理解和認識。

案例二 拋體運動的規律探究

斜拋運動從物理規律中可以通過分解得到：水平方向上是勻速直線運動，豎直方向上是豎直上拋運動。一個學生對斜拋進行推導后得到：

豎直向上的分速度：vy=vosinθ

豎直向上的分運動的時間：t= vosinθ/g

豎直向下的分運動的時間：t= vosinθ/g

所以，總時間為：t總=2t=2 vosinθ/g

水平的分速度為：vx= vocosθ

水平的位移：x= vocosθ*t=vocosθ*2vosinθ/g=（2sinθcosθ）vo^2/g=sin（2θ）vo^2/g

所以，當θ=450射程最遠。

同時，y=vyt-gt^2/2 y=（x/tanθ）-gx^2/2 （vocosθ） ^2，是一條拋物線的軌跡。

研究思路：當時有小組表示可以通過標槍的運動來驗證，但標槍本身長度過長，雖然可以觀察到這種曲線的軌跡，但研究是比較困難的，后來就選擇了水火箭。

小組內部分同學查閱到水火箭的資料：

水火箭：水火箭又稱氣壓式噴水火箭、水推進火箭。是利用廢棄的飲料瓶制作成動力艙、箭體、箭頭、尾翼、降落傘。灌入一定數量的水，利用打氣筒充入空氣到達一定的壓力后發射。是利用水和空氣的質量之比（水的質量是空氣的816倍），壓力空氣把水從火箭尾部的噴嘴向下高速噴出，在反作用下，水火箭快速上升，加速度、慣性滑翔在空中飛行，像導彈一樣有一個飛行軌跡，最后達到一定高度，在空中打開降落傘徐徐降落的火箭模型。

發射原理：用橡皮塞緊的瓶子，形成一個密閉的空間.把氣體打入密閉的容器內，使得容器內空氣的氣壓增大，當超過橡皮塞與瓶口接合的最大程度時，瓶口與橡皮塞自由脫離，箭內水向后噴出，獲得反作用力射出.水火箭和火箭最大的不同，在於其推進的媒介由高溫空氣變成水而已。在發射水火箭前會灌入空氣達一定壓力，由於高壓會自然向低壓流去，故在噴嘴被打開時，空氣自然向噴嘴流去，但由于水擋在前方，故水會被空氣推出火箭，而火箭也藉此獲得向前的速度。

制作：一個可樂瓶裝上一定的水，塞上橡皮塞，橡皮塞中間穿過一個氣門芯。在瓶底再套上一個被截掉了底部的可樂瓶，中間黏上3片裁下來的塑料片，做成尾翼。

實施：在往氣門芯不斷打氣后，氣壓增加，橡皮塞被彈出，水會噴出來，水的持續噴出成為水火箭的反沖力。結果發現，水火箭朝不同角度飛出去，路線的遠近會不同。理論上是45度最遠，實際是大約是50度左右，查閱資料后發現是受空氣阻力的影響。

探究過程中發現：不同的裝水量，也會導致水火箭的射程有差別，但軌跡幾乎都是一條拋物線。同學們詢問老師和資料考證以后，知道裝水量會決定水火箭出射時的初速度。

反思：在此類案例中，要求各成員分工合作，各自發揮特長，從理論推導到最終設備制作完成，都體現了各成員的辛勤勞動。通過該類型的探究，全體學生在制作和探究過程中，不經意間就掌握了規律的特點。物理基礎較差的同學也在潛移默化中熟練了規律，這比在不理解的基礎上死記硬背、重復推導規律要好很多。這樣對基礎差的同學就有一種幫帶作用；對于基礎好而實踐能力弱的同學也有一種促動作用，在制作過程中，也鍛煉了其動手能力。

3.對習題進行活動探究，可以看清題型的變化和條件，做到立體式的讀題。

案例三 制作勻速圓周運動的演示儀

圓周運動中常見的兩類題型：

習題1.如圖所示，半徑為r的圓柱形轉筒，繞其豎直中心軸OO′轉動，小物體a靠在圓筒的內壁上，它與圓筒間的動 摩擦因數為μ，要使小物體不下落，圓筒轉動的角速度至少為（ ）

A. B.

C. D.

解：要使物體不下落，則摩擦力需要與重力平衡，也可以看成物體和轉筒是粘連的，N=mrω2 （N為水平彈力）

fmax=μN 重力與摩擦力恰好平衡時：mg=μN= mrω2 得到ω=

習題2.在光滑的圓錐漏斗的內壁，有兩個質量相等的小球A、B，它們分別緊貼漏斗，在不同水平面上做勻速圓周運動，如圖所示，則下列說法正確的是：（ ）

A.小球A的速率大于小球B的速率

B.小球A的速率小于小球B的速率

C.小球A對漏斗壁的壓力大于小球B對漏斗壁的壓力

D.小球A的轉動周期小于小球B的轉動周期

錯誤分析：很多學生的錯誤是受第一題的思維定勢，誤認為：ωA=ωB=ω筒

正解；兩者受力情況一樣，但與容器的角速度不等。

研究思路：

1.先選用較為粗糙的兩個物體，在勻速圓周的容器內進行演示，如圖所示，物體與容器可以一起相對靜止的轉，甚至可以到豎直面C上轉。

分析：這個和第一題是同一個道理。在足夠粗糙的情況下，物體沿切面的摩擦力會帶動物體運動。運動過程中，如摩托車的“飛檐走壁”表演，速度加快的過程中會逐漸往上走，因為轉速增大后，向心力增大，最大靜摩擦力也增大，最后最大靜摩擦力可以超過重力，然后就是靜摩擦力和重力二力平衡，最后，ω物=ω筒

2.選擇相對光滑的球，當轉速慢時，會滑下來，因為最大靜摩擦力不足以平衡重力，最終滑落下來，物體和轉筒間有相對運動了，滑落到斜面上仍會有一段相對運動，這就和習題二一樣，轉筒和物沒有完全粘連，然后就可以得出結論。

制作和操作步驟：

1.為了既有斜面又有豎直面，小組截取了大可樂瓶的上半部分作為轉筒。

2.為了得到勻速的效果，在瓶口裝上小電動機，并用橡皮泥黏上去來調節可樂瓶的重心。

3.用一個滑動變阻器來改變電流，從而控制轉速，如圖所示。

4.先用較快的轉速，把相對粗糙的塑料小球和相對光滑的小鋼球都轉上豎直面，模擬習題1，為了看清楚小球，小球應當選擇多種不同顏色。

5.當轉速慢慢減小并控制適當可以做到：小塑料球還能停留在豎直面，而相對光滑的小鋼球則慢慢降下來，回到斜面上，且球和容器間有相對轉動。雖然無法看到像題2中這種一個在A轉，另一個在B轉的情景，但可以看到從A逐漸轉動到B的過程。可以看到的現象是：

①ω筒<ω球

②鋼球在A和B處的轉速時不同的，明顯是越到下面轉速越快。

結論：可想而知，在光滑的圓錐漏斗的內壁必然存在著至少一處的物體和容器是相對運動，則ωA=ωB=ω筒一定是錯誤的。所以，需要借助受力分析來分析此題，由于光滑，所以其在A和B 處的受力是一樣的。

反思：此類習題的活動探究探究對一些易錯題、易混淆型的題特別有意義。我們可以通過現象看本質。物理難點知識被具體化后，學生自然就有底了。我們就能有效突破這些難點知識了。

該類型的探究對高一學生來說是最容易收集到素材的，因為物理題中本身包含著一個物理情境。但就因為如此，也是更具挑戰性的。因為，習題中很多情況是理想化的或者忽略一些次要因素的。所以，某些特殊情況下，指導教師要給予一定的說明和幫助。

（二）小組活動的設計

新課程理論要求因材施教，注重每個學生的發展。每個學生的個性不盡相同，某些學生擅長言語，即語言智能；有些擅長邏輯，既數理智能；而有些則擅長視覺、空間關系或自我反省智能或自然觀查智能等其他智能。為了發展學生的個性，以小組為單位最為合適，并在組內進行分工與合作，發揮每人所長，取長補短。

本活動探究的開展實際上分理論和實踐兩部分，只有事先提出方案，并對方案不斷完善和修正，才能為后期的實踐打好基礎。于是，我們在平時的活動中設計了這樣的表格。

活 動 設 計

時間 地點 人員

主題（內容）

預期目標

活動準備與注意事項反思總結

小組發言和記錄總結

教師點評反思總結

這樣的活動設計可以讓大家明確計劃和目標，也能記錄平時的思考和討論，從而可以做到不斷的完善方案，為后來的探究和實踐打下重要的基礎。活動中，學生的表現也是我們評價的一個方向。我們在過程中，也可以培養學生的動手能力、交際能力等多種智能。然而，這些正是我們平常物理教學中最為欠缺的。

（三）評價和推廣

在評價中，分為自我評價、組內評價和教師評價三部分。標準不是以單獨的某項技能作為依據，而是根據平時課程中表現綜合評議。在小組活動中每個環節都可以發現優秀者，每個環節的表現都是都是我們評價的依據。主要涉及的內容有：積極參與、意志毅力、方法態度、團隊精神、組織能力、社交能力、創造發現、成果表述等8項。評價也不是打分，而是ABCD四個等級。

對一些好的探究我們給予推廣：主要是制成科技小論文，發表在校刊或者張貼在宣傳欄中；也可以在全班進行闡述等，探究實踐部分可以制成相冊和視頻。

這些活動都會讓參加實踐的同學，熱情無比上漲。有時候他們會為此驕傲，有了成果又得到表彰，這是無比快樂的事。對老師和課程會非常熱愛，在活動中也能加深師生感情。真正做到了“親其師，信其道，樂其學！”

三、成效與反思

在課題實踐中，我以活動探究為平臺，努力實踐課外活動來突破物理難點知識，取得了初步成果，但也有些許困惑。

首先，課題實踐的教學效果明顯。學生學習的積極性高、主動性強、思維活躍、學習能力不斷提高，成績上升明顯。

在2012—2013學年度高一年級期末測試中，我把參與實驗的一個小組的成員物理成績進行分析。這個小組只參與第二學期的活動探究，并且是同一位老師任教物理。

從兩個學期的成績對比中可以看出，大部分成員成績有了提升。并且高分段和低分段學生的進步幅度都比較明顯。

其次，我對高一參與該活動探究的學生進行了教學調查。統計結果表明：在課外活動的探究下，不同層次的學生都認為自己從中受益匪淺，特別是自己在平時課堂上無法施展的才能也有所發掘；同時提高了自己對物理問題的綜合分析能力；很多學生表示與老師更親近了，也更喜歡物理這門學科了，同時覺得物理變得簡單了。

另外，在實踐中也發現了一些問題，比如：

首先、要配合平時課堂的教學，而有些課探究難度較大，學生活動的效率就比較低下。教師需要加強探究內容的挖掘，以便找到素材。在探究實施過程中，教師要對小組加以指導和監管，注意其分工與合作的開展。

其次、這種教學模式雖然解放了學生、解放了教材，照亮了課堂，使課堂教學煥發出了生命活力。但是課堂更開放了，就可能出現“無序”的狀態，這就給教師帶來了挑戰。

再次、由于學生的思考的時間和準備的器材有限，廣泛參與度還不夠，教師和學校要給予一定的保障。

總之，這樣的活動探究能吸引學生的注意，使學生的學習方式和學習能力得到優化，體驗科學探究活動與建構知識的過程，才會更好地實現教師對學生在知識與技能上的指導，過程與方法上的輔導，情感、態度、價值觀上的引導，提高課堂教學效率，達到教學效益的最大化。

參考文獻：

[1]徐柏興《發展個性，創造成功——綜合教育在蕭山九中》浙江人民出版社2002.7

[2]袁振國《教育研究方法》高等教育出版社2000.7

注：2012年區級立項課題20120325