一種開展物理探究性教學活動的巧妙方法

陸球

在初高中物理新課程標準的課程總目標中，都把“科學探究”作為新課程理念的一個重要載體.初中階段要讓學生“經歷科學探究過程，具有初步的科學探究能力，樂于參加與科學技術有關的活動，有運用研究方法的意識”；高中階段要讓學生“學習科學探究方法，發展自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題”.這一課程目標要求廣大教師在日常教學活動中要將科學探究的要素靈活滲透在教材和教學課程內的各個方面.在這種探究性教學活動中，讓學生以類似于科學研究的方式學習學科知識與技能、獲得科學方法、感受科學思想，體驗科學樂趣.

1 目前物理探究性教學活動中存在的問題

由于種種原因，目前物理課堂探究性活動的落實程度和實施效果都存在不少問題.具體來說體現在以下四個方面：

（1）廣大教師在多年應試壓力的影響下，新課程理念意識淡薄，在教學過程中往往將“探究”簡化為“告知”.如此“重結果輕過程”的安排，只為留出盡可能多的時間，讓在學生對知識規律一知半解的情況下進行大量的習題訓練.

（2）規律結論的呈現需要大量實驗素材來支撐，加上學生探究能力薄弱的制約，往往一次完整的探究活動難以在短時間內有效的完成.在課時有限的情況下，廣大教師大都只能減少探究性教學活動的安排數量.

（3）在一些實驗探究活動中，為了讓學生不犯錯誤，順利地得到預期的實驗結果，教師往往會過于詳細地講解實驗的原理、步驟和注意事項，將充滿發現樂趣的“探究”變成按部就班的“驗證”，乃至索然無味的“走過場”.

（4）學生探究活動的模式普遍會采用分組討論或分組實驗，但是組內的分工往往只是為了便于完成任務，且難以保證全員參與；組與組之間更只是零互動的彼此重復，且缺乏競爭激勵機制.

以上的問題，不同程度地制約了學生好奇心與求知欲的發展，弱化了學生良好思維習慣和科學探究能力的培養，違背了新課程理念.針對這種情況，筆者在日常教學教研和聽課學習過程中，摸索總結了一種開展物理探究性教學活動的巧妙方法，現通過三個實際案例來闡述.

2 一種開展物理探究性教學活動巧妙方法的案例介紹

2.1 教學案例1

（1）探究內容

同一個力在沒有條件限制的情況下，可以分解為無數對大小，方向不同的分力；而若確定了兩個分力的方向，力的分解也就成了唯一解.

（2）探究過程

①給每位學生分發一張透明投影片，一半學生（第一組）投影片上只有一個力F（如圖1所示），而另一半學生（第二組）投影片上除了有力F，還用虛線規定了兩個分力的方向（如圖2所示）.

②每位學生各自利用力的平行四邊形定則將力F分解.

③在第一組中選取若干位學生的分解結果，將各張投影片疊在一起（注意將力F所對應的對角線重合），然后放上投影儀，呈現結果如圖1所示.引導學生得出結論：同一個力在沒有條件限制的情況下可以分解為無數對大小，方向不同的分力.

（4）在第二組中也選取若干位學生的投影片，用相同的方法[HJ1.45mm]放在投影儀上，呈現結果如圖2所示.引導學生得出結論：若確定了兩個分力的方向，力的分解也就成了唯一解.

（3）效果分析

在這個教學設計中，每位學生分到的任務都是完成一次力的分解，復習前知，且有很高的可完成度.在將個人貌似毫無關聯的分解結果重疊展示時，規律自然呈現，讓學生完成了一次不一樣的合作，加深了對教學內容的理解，同時人人都能體驗到參與探究過程的樂趣.

2.2 教學案例2

（1）探究內容：探究單擺周期與擺長的關系

（2）探究過程：

①各組學生在自己單擺細線上的任意位置打個結作為標記點（記為O點），以O點為懸點開展實驗，按照教材上的實驗要求測得此單擺的周期T；與此同時教師在黑板上用兩個吸盤固定、繃直一根細鋼絲，沿著細鋼絲畫一根時間軸，并標注好單位長度（如圖3所示）.

②請先后完成測量的各組學生依次上臺，找到本組所測周期T在時間軸上的對應位置，將單擺細線于O點系到細鋼絲上，待各組依次懸掛的小球數量足夠多后，呈現的小球排布效果如圖3所示；

③引導學生按照圖3所示的實驗結果驗證、探究單擺周期與擺長的關系：ⅰ.驗證之前猜想，得出周期和擺長的關系成非線性關系；ⅱ.再次猜想：周期和擺長的關系為T2∝l；

④教師提問引導學生設計下一步實驗方案：將原來的時間軸換成時間平方軸，并重新標注好單位長度（如圖4所示），各組將測得的周期換算成周期的平方，用和上一步類似的方法重新懸掛小球.

⑤最終呈現的小球排布效果如圖4所示，證實先前的猜想：周期和擺長的關系為T∝，完成實驗目的.

（3）效果分析

“探究單擺周期與擺長的關系”這個實驗，若按照傳統的實驗步驟，需要測定多組數據，學生實驗操作的嫻熟程度較弱導致數據采集時間過長，同時在數據處理、圖像擬合環節中，教材上建議在計算機上軟件處理數據，不少地區存在著硬件落后的問題，也給實驗目標的最終完成帶來了困難.

而在這個設計中一個小組只要測一次周期T，并且通過“懸掛”的方法，擺長L用直觀的呈現代替了測量，大大減少了數據測量的數量，提高了數據采集的效率.其次，在各組分別完成的實驗結果通過一個巧妙的設計匯總展示時，各小球的位置分布等效于常規實驗方案中數據采集后的“描點”，而無需采用軟件處理數據，為硬件配備落后的學校完成這個實驗提供了另一種有效的方式.另外，加入了小組間競爭環節，讓探究過程更加生動有趣.

2.3 教學案例3

（1）探究內容：探究凸透鏡成像規律

（2）探究過程

①各組學生任意調節燭焰、凸透鏡和光屏兩兩間距離，直到光屏上呈現清晰的像，記錄下此時的物距u及成像特征（倒立/正立、縮小/放大），重復若干次.與此同時教師將兩把刻度尺固定在黑板上，分別在旁邊標記“倒立縮小實像”“倒立放大實像”字樣，并且在合適的位置畫上凸透鏡示意圖（如圖5所示）

②請先后完成操作的各組學生依次上臺，按照實驗記錄的物距u及對應成像的特征，將提前分發的燭焰圖樣小貼紙貼到黑板上刻度尺旁的相應位置，待貼紙數目足夠多后，呈現的貼紙分布效果如圖5所示；

③教師利用圖5所示的實驗結果來引導學生總結凸透鏡成像規律，完成實驗目的.

（3）效果分析

“探究凸透鏡成像的規律”這個實驗，教材上要求學生在不同的物距下，通過調節像距，分別成“倒立縮小”和“倒立放大”的像多次，對于初次接觸該內容的學生來說，這個任務的難度和工作量還是偏大的.

而在這個設計中每個小組只需要得到清晰的像，不再要求細分“倒立縮小”和“倒立放大”，而且如果時間有限，每個小組最少只需記錄一組實驗結果.通過上臺貼標簽這種方式將各組實驗結果匯總，為引導學生總結規律提供了直接的素材，同時也增加了競爭性和趣味性.

3 對物理探究性教學活動的一些思考

上述的三個教學案例中，都用到了這樣一種方法：教師經過巧妙的教學設計，讓學生先分組各自“進行實驗與收集數據”，再將各組數據匯總并借此來引導學生“分析和論證”得出結論.這樣的設計就把科學探究的要素靈活的滲透在教學活動中，具體來說，有以下幾個特點和作用：

（1）教師在探究過程中的作用不再是各環節的包辦者，而僅僅是一個物理環境的創設者，讓學生回歸探究的主體地位，真正參與到探究過程.

（2）各個探究小組之間的關系不再是簡單的彼此重復，而是相互合作的有機整體，可以在不沖淡探究本真的前提下，加快探究進程，提高探究效率，為課內完成教學任務提供了可能.

（3）物理探究性教學活動不再是枯燥乏味的走過場式驗證，通過分析由集體合作采集匯總的實驗數據，自行得出結論，能讓大部分學生真正體驗探究成功的喜悅.

（4）在探究過程中同時強化組內和組間分工合作，且引入競爭激勵機制，可以提高學生科學探究的積極性和參與度，激發學生的科學熱情.

總之，通過本文所介紹的這種巧妙方法的運用，讓物理探究性教學更加切實可行，行之有效，在此過程中讓學生真正參與到科學探究過程，切實提高科學探究的能力，真正科學探究的艱辛和喜悅.