“牛頓第二定律”探究式教學方法及應用實踐探究

楊元昌

【摘 要】隨著新的課程標準不斷深入，各個學科都面臨著重要的改革，物理學科作為教育階段的必修課程也不例外，傳統的教學方法已經不能滿足現階段學生的需求，對此，物理教師可以嘗試針對不同的教學內容使用不同的教學方法進行教學，本文針對物理教學內容中較為重要的“牛頓第二定律”相關內容，提出與其相適應的教學方法——探究式教學方法，并對其設計及實踐應用進行探究。

【關鍵詞】“牛頓第二定律” 探究式教學 應用 實踐

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）17-0113-02

探究式教學，顧名思義是學生以探究的模式進行自主學習的教學方式。具體內容是，在教師的啟發下，學生以獨立自主探究的學習模式為主，按照新課標的要求，對周圍事物進行細心的觀察，結合教師提出的問題，給學生打造提出問題、分析問題、解決問題、探究問題、討論問題的空間，使學生養成善于用科學的眼光解決實際問題的習慣。對于物理課堂上的探究式教學方法來說，是一種使教師和學全部參與其中的教學方法，不僅可以充分調動學生的積極性，而且還可以使學生進行自主學習，從而加深學生對知識點的印象。

一、物理“探究式教學”的意義

物理“探究式教學”是指從物理學科領域或現實社會生活中選擇和確定研究主題，在教學中創設一種類似于學術（或科學）研究的情境，通過學生自主、獨立地發現問題、實驗、操作、調查、信息搜集與處理、表達與交流等探索活動，獲得知識、技能，發展情感與態度，特別是探索精神和創新能力發展的學習方式和學習過程。具體的說它是指教學過程在教師的啟發誘導下，以學生獨立自主學習和合作討論為前提，以現行物理教材為基本探究內容，以學生周圍世界和生活實際為參照對象，為學生提供充分自由表達、質疑、探究、討論問題的機會，讓學生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑嘗試活動，將自己所學知識用于解決實際問題的一種學習形式。與傳統的“接受式”教學相比，“探究式教學”中教師不是將學習的內容以定論的形式呈現給學生，學生必須通過其研究活動從各種途徑獲取知識，并對獲取的知識進行拓展。

二、“牛頓第二定律”探究式教學方法設計與實踐應用

（一）教學目標設計

教學目標主要有三點：第一點，教師通過引導，使學生自主探究出加速度與質量的關系、加速度與力的關系，并結合兩者之間的機體關系推導出牛頓第二定律。第二點，通過實驗，使學生觀察生活能力、數據分析能力、自主探究能力得到提升。第三點，通過探究式教學，讓學生參與到實驗中來，從而激發學生對學習的熱情，挖掘學生對物理世界的好奇心，使學生更加熱愛物理這一學科。

（二）準備實驗器材

實驗所需要的器材有：長木板（木板的一端需要有滑輪）、細繩、小車、砝碼（包括砝碼盤）、帶有刻度的尺子、秒表、小夾子。這些器材在實驗中都有不同的作用，在課前要盡量準備齊全，缺一不可。

（三）教學過程設計

教師需要將學生分成兩部分，每個部分再細分成三個小組，一個小組進行實驗，一個小組對實驗數據進行記錄，一個小組對數據進行合理的計算，最后針對兩部分學生的實驗結果進行分析和討論。根據這兩個實驗結果引導學生提出問題。教師根據以上兩個實驗對學生進行進一步的提問：加速度是如何產生的？可以影響加速度的因素有哪些？根據這些問題，做出猜想：物體的加速度與其自身質量和受到的外力有關。進而引導學生繼續探究a與F、m兩個變量之間的關系。

（四）根據設計進行實驗探究

1、實驗步驟

教師可以根教材中的實驗內容，設計兩個實驗，讓學生仔細觀察實驗過程，并提出相應的問題。實驗一：探究加速度與力的關系。使用控制變量法，使用兩個質量相同的小車A和B，分別對這兩個小車施以不同的力，記為F1和F2并使F1>F2，讓小車在兩個力的作用下做勻速直線運動，經過相同的時間后停下來，記錄下運動時間t和小車運動的總路程記作x，使用 進行計算，得出加速度a1和a2的值。

實驗二，探究加速度與質量的關系。使用兩個質量不同的小車丙和丁，使M丙>M丁使用相同的力F1和F2，使兩個小車進行勻速直線運動，經過相同的時間后停止，將運動時間記為t路程記作x，使用 進行計算，得出兩個小車的加速度a1和a2。

2、注意事項

小車運動的距離不宜過長，適當的長度就可以，而且一定要控制變量。小車在剎車時要及時，不能拖拖拉拉的耽誤時間。數據的測量要精準，同一小組的同學要相互配合默契，做到實驗一次成型，這對提高課堂效率有很大的幫助。

（五）對實驗結果進行分析與探究

教師需要引導學生對實驗結果進行分析與討論，最終推導出自己的實驗結論，這是一個非常重要環節，是學生將實驗結論結合到理論基礎的過程，在這個過程中教師需要給予學生充分自由探究的時間，使學生學會獨立分析與推理，進而得出實驗的結論。此外，各個小組需要對試驗過程進行檢查，討論實驗的嚴謹性、周密性和科學性，基于此，對實驗結果做出分析與評價。

（六）對實驗進行總結歸納，得出實驗結論

引導學生對實驗結果與猜想進行對比，發現實驗結果與之前的理論猜想相吻合。讓學生對整個實驗過程進行細致的歸納與總結，就會得出加速度與質量和力之間的關系，即在對物體使用相同的作用力時，物體的質量越大加速度越小，在控制物體質量不變時，對物體的作用力越大其加速度也越大。這就是著名的牛頓第二定律，以公式的形式表達就是：F=ma。

（七）理論的推廣

以上的實驗結果是針對物體受一個力的情況，教師可以繼續引導學生思考：如果一個物體在同時受到幾個不同的力作用時，是否牛頓第二定律也適用呢？針對這個問題，讓學生分組探討，探討出的結果以課堂發言的形式表達出來，當然，學生的結果不一定相同且正確，這時就需要教師加以指導和提示，鍛煉學生舉一反三的發散性思維。經過學生與教師之間的探討與研究可以得出一個結論：無論物體受幾個作用力，牛頓第二定律都適用。而在公式中F就代表著幾個作用力的合力。這樣就可以將牛頓第二定律進一步總結為：物體的加速度與受到的合力成正比，并且加速度方向與合力方向一致，物體的加速度與質量成反比。數學公式是：F合=ma。

三、“牛頓第二定律”探究式教學方法效果總結

首先，牛頓第二定律的探究式教學方法主要由七個步驟構成：教學目標設計、準備實驗器材、教學過程設計、實驗探究、對實驗結果進行分析與探究、對實驗進行總結歸納、理論的推廣。這些步驟基本涵蓋了探究式教學方法的主要內容，通過探究式教學方法，整堂課程下來學生對知識點有著全方位的了解，并結合具體實驗讓學生體會出“實踐出真知”的道理，在對實驗結果進行探究時，也讓學生充分對問題進行的思考，經過思考得出自己結論，這個過程就是學生自主學習的過程，使學生的獨立學習能力得到了提高，進而完成提升課堂教學質量的目標。

其次，探究式教學方法最具代表性的特點是讓學生掌握課程學習的進度，以學生的自主探究為主體，給學生充分地時間實踐空間和互相探討的時間，使學生接受到不同的思維觀點，并在這些觀點中尋找實驗的正確結論。從某種程度上說，這種教學方法給學生帶來了極大的自信心和來自各方的尊重，另外，對學生的人格培養也有一定的好處。探究式教學方法摒棄了傳統教學中以教師為中心的模式，使學生真正成為學習的主人，在課堂上可以積極發言、主動思考，從而形成了一個良好的課堂學習環境。

四、結束語：

綜上所述，將探究式教學方法應用到物理課的牛頓第二定律課程中是一個大膽且新穎的嘗試，根據結果來看，這個嘗試是具有實際意義的，不僅可以使學生的學習興趣得到了極大地提高，而且活躍了課堂的氣氛，使學生在實驗活動中體會到學習的樂趣，在探究知識的過程中既完成了學生的自主學習，也增進了學生與學生之間、學生與教師之前的友誼，進而促進了學生的全面發展，提高了物理課程的教學質量。

參考文獻：

[1]畢國麗.習題探究式教學在牛頓第二定律的應用--以超重和失重教學為例[J].物理通報，2014（z2）：79-80，81.

[2]陳忠平.基于探究的高中物理課堂調控策略的研究與實踐[D].浙江師范大學，2011.

[3]王景志.牛頓第二定律探究式教學設計[J].新課程·中學，2013（9）：129-129.

[4]陳野.精心創設問題情境激發學生主動探究——“牛頓第二定律”教學設計[J].物理通報，2013（3）：31-33.

[5]辛雪麗.物理社團實踐教學方式探究——以改進牛頓第二定律實驗教學為例[J].天津商務職業學院學報，2014，2（4）：40 -41.