探究互動法在天體運動中的教學嘗試

張錦

摘 要： 新的課程理念就是要打破以講授、灌輸為主的教學方式，構建以學生主動參與、師生雙向互動、探究創新為主的教學模式，讓學生掌握學習方法與途徑，在學習過程中體會樂趣。

關鍵詞： 探究互動 問題解決 天體運動

一、學生現狀

高一物理必修二第六章第四節“萬有引力理論的成就”教材內容給出了如下描述：“地球的質量是多少？這不可能用天平稱量。若不考慮地球自轉的影響，則地面上質量為m的物體所受的重力為mg等于地球對物體的引力。”本節內容理論性較強，空間邏輯能力要求較高，屬于高考中的核心考點和熱點，學生普遍反映難以理解，只能達到了解和識記的層次，不能深入掌握這一理論，不能靈活應用。

二、方法依據

我試圖采用探究互動法讓學生對于理論性較強的知識點能更容易接受。探究互動法是指課堂教學中要突出學生主體地位和教師主導作用，在“提出問題—解決問題”的學生自主探究過程中，通過師生之間的合作與互動，從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等方面培養學生，從而達成教學目標和任務所形成的穩定而簡明的課堂教學結構、程序及方式。本教學方法是在借鑒心理學家澳勒斯提出的關于創造性學習的三個過程（孕育、明朗、檢驗）和前蘇聯教科院院士M·N·馬赫穆托創立的“問題解決教學法”（問題情境的創設、問題的提出、問題的解決）而提出的。

三、教學案例

師：現在我們探究如何利用萬有引力定律稱量地球的質量。若將一物體放置在地球表面，則該物體受到幾個力的作用？

生：受到重力和支持力兩個力的作用。

師：這兩個力的關系如何？

生：是一對平衡力。

師：若考慮地球自轉，則該物體做什么運動？

生：隨地球自轉而做圓周運動。

師：那么，物體所受的這兩個力還是平衡力嗎？

生：若是平衡力，則物體做圓周運動的向心力來源是什么？若不是平衡力，則與已有的認知相矛盾。

師：按照萬有引力定律，地球與物體之間應該存在萬有引力，那么為什么物體只受重力與支持力呢？重力產生的原因是由于地球的吸引，重力和萬有引力之間的關系如何？

生：原來我們沒有萬有引力方面的知識，認為物體只受重力和支持力。現在我們知道地球表面的物體實際受到地球對它的引力和地面對它的支持力。這兩個力的合力提供物體隨地球自轉做圓周運動的向心力。

師：非常正確，現在我們定量計算一下萬有引力、支持力和向心力。不妨假設一個質量為1kg的物體放置在地球表面，地球是一個橢球體，極地半徑為6357km，赤道半徑為6378km，可見，在計算要求不太高的情況下，可以將地球看成半徑為6400km的球體。當物體放置在地球表面不同位置時，受力會有哪些差異？

生：物體放在地球表面不同緯度處，受到地球的萬有引力大小相同，但隨地球自轉做圓周運動的軌道半徑不同，所需向心力也不同。

師：若設物體放置在地球表面某一任意緯度處，則物體所受萬有引力和向心力的關系如何？

師：物體處在地球不同位置，萬有引力大小和向心力大小如何？萬有引力的另一個分力具有什么物理意義？

生：將地球可近似看做球體，物體在地球不同位置，所受萬有引力大小均相等；而物體在地球表面不同位置，角速度相等，越靠近赤道，圓周運動的半徑越大，所需向心力越大。萬有引力的另一個分力則應為物體受到的重力。

師：當物體處在赤道上時，所受到的向心力、萬有引力和重力之間的關系又如何？

=且生：物體在赤道上時，如圖2所示，萬有引力、向心力和重力在同一條直線上，他們之間的關系就是：F引+Fn+G且滿足F引=Fn+G.

師：由此可見，越靠近兩極，物體隨地球自轉做圓周運動所需向心力越小，萬有引力的大小越接近物體受到的重力。在精度要求不太高的前提下，我們可以得出什么結論，這一結論的前提是什么？

生：若不考慮地球自轉的影響，則地面上質量為m的物體所受到的重力mg等于地球對物體的引力。

師：那么，物體在地球表面所受到的力嚴格意義上如何？在近似情況下又如何？

生：在考慮地球自轉的情況下，物體在地球表面受到萬有引力和地面的支持力，二者的合力提供物體隨地球自轉所需的向心力。這種情況下重力是萬有引力的一個分力。在不考慮地球自轉的情況下，物體在地球表面受到的萬有引力和地面支持力，二者的合力為零。這一狀態下也可以說物體受到的重力等于萬有引力。這一問題得到解決。

四、實施“探究互動法”的感想和反思

本節課以問題的發現、探究及解決為主要線索，突出教師“啟導”和學生“探究”過程中的合作與互動，最終達到培養學生發現問題及解決問題的能力。在運用時，有以下兩點操作要求。

1.從教師主導看：其主導作用主要體現在“設境、啟發、導撥、調控”四個過程之中。要求教師善于把握“啟導”環節，通過問題情境的創設，讓學生引起認知沖突，激發探求欲望，促使他們主動地尋求解決問題的方法和途徑，并在嘗試與探索中取得成功。對教師來說，我認為關鍵要把好四個度。

（1）“境要新”。所謂“新”，就是有新意、有吸引力。即要求教師在深研教材、熟悉學生的基礎上，精心設計，使呈現出的問題情境和矛盾事件，能夠激起學生對自己原先的態度、目標及知識的挑戰，從而引發真正的探究興趣。

（2）“啟要巧”。所謂“巧”就是要求教師運用恰當的言語和態勢，恰到好處地進行啟發。既要“啟而有法”，激發學生的求知欲望和興趣，又要“開而弗達”，不直接提供現成的結論或解決問題的方法。

（3）“導要法”。所謂“法”，就是要求教師把握時機。什么時候該導，什么時候不該導，什么學生該用什么導法，等等，都要精心設計。否則，效果就會不好，甚至適得其反。

（4）“控要穩”。所謂“穩”，有兩個含義，一是調控好學生的探索方向；二是調控好學生的探索進程。因為課堂40分鐘，有一個時間和任務的限制，既要使每個學生在課堂上有所得，提高單位時間的效率，又要求教師按時完成教學任務。

2.從學生主體看：學生的主體地位主要體現在“質疑、思考、探索、評價”四個學習過程之中。即要求學生以最優化解決問題和提高能力為終極目標，在教師的指導下，經過自己不斷思考、嘗試、探索與評價，挖掘創造潛能，培養科學素質，提高創造能力。

五、結語

諸如教材中此類內容，若教師僅按教材所描述的內容一帶而過，就只能將這些知識告訴給學生，學生只能學到這些正確結論，但學生對此類知識的掌握僅僅停留在記住層面，缺乏方法支撐，學生獲得的能力是有限的。若要鞏固這些知識只能通過大量習題訓練完成，這就是無視教學方法采用單一的授受式教學產生的后果。而探究互動法的教法通過教師的啟發誘導作用，其目的在于引起學生的探索。從某種意義上說，學生探索的愿望越強烈，探索性行為越多，探索的結果越好，則表明教師的啟發誘導越有成效，教師的主導作用與學生的主體積極性相結合得越圓滿。這種做法更貼近學生實際，適應學生的接受能力，能更好地調動學生學習的積極性和思維的活躍性，訓練思維的縝密和邏輯的推理，達到啟智益學、循序漸進、不斷發展的效果。

參考文獻：

[1]徐學福.探究學習教學策略[M].北京師范大學出版社（第一版），2010.7.1.

[2]李亦非.三維目標整合教學策略[M].北京師范大學出版社（第一版），2011.8.1.