探究性教學在物理課堂中的應用

摘要：：探究性教學活動有兩個顯著特征，一是以問題為中心組織教學內容，將教學內容問題化；二是為學生創設學習情境、提供解決問題的依據材料，由學生獨立探究、發現知識和解決問題。

關鍵詞：探究性教學；課堂教學；應用

探究是新課標的核心理念，探究性教學是在教學中以問題為載體，創設一種科學研究的情景和途徑，讓學生通過自己收集、分析和處理信息，感受并體驗知識產生和應用過程的一種學習活動。探究性教學的關鍵是不直接告知學生什么，而要經過師生雙方的努力，用各種方法，通過一定途徑去獲得答案。探究強調的是過程和滲透。探究教學能為學生創造親身經歷的條件，使學生對所追求的問題有深刻的印象，在生命的過程中刻下痕跡，為今后的學習和工作留下智力和能力的背景。探究性教學不是一種模式，不一定有固定的程序，而是由一些探究片斷浸潤在課堂上師生之間智力的、情感的活動之中。筆者根據幾個探究片段，意在用案例來說明探究的含義。

一、 用探究建立概念

片段1：位移的定義

情境：一支考古隊，在一望無際的沙漠考察，事先安扎好營地，如圖1所示。隊員離開營地，經一段時間隊長要知道隊員的位置，即已知初位置怎樣確定末位置？假設隊員有辦法測量通過的路程和直線距離，并帶有指南針，問：隊員應告訴隊長什么？

問題：路程嗎？時間嗎？

學生思考——小組討論——發表意見——歸納總結

正確結論：直線距離和方向，如圖1所示。

定義：為了表示位置的變化，人們引入位移這個物理量，定義為“初位置指向末位置的有向線段”。

評：創設情境，引起學生的注意；產生問題，引發學生思考——隊員怎么辦？討論后得出結論。位移的概念不是輕松獲得的，是經過自身的活動得到的，概念被內化為學生的長時記憶。

二、 用探究發現規律

片段2：開普勒第三定律

問：這些數據有沒有什么規律呢？R和T有什么比例關系呢？

學生討論提出方案：求以下比值，看是否為常量

RT、R2T、RT2、R3T、R3T2、R4T3、R2T、3R2T…

為了節約時間，讓每4人為一組求其中一種比例，如甲組求RT乙組求R2T等

最后一組求出的R3T2=k，發現了規律。再討論k的意義，k是各行星共有的，為什么這些行星會有共同的東西？學生思考后回答：它們圍繞共同的太陽旋轉，或者說它們是同一“娘”生的。

評：重復了開普勒的工作，學生進入科學家的角色，在探究未知世界的過程中學習，有科學實踐活動的積淀，有成功愉快的體驗。R3T2=k的數學模型會刻印在學生的記憶中。

片段3：自由落體運動是什么性質的運動

問題：是a保持不變的運動嗎？是a增加或減小的運動嗎？

猜想：可能是a不變的運動

設計實驗：你有哪些辦法檢驗猜想

學生提出方案

（1） Δs=aT2

（2） 測出v和t，畫出vt圖像

（3） 由h=12at2求a，取不同的h，看a是否相等

選定方案進行實驗：選方案（1）剪下相同時間內的紙帶，貼在一張紙上，如圖2，連接各段的頂點，如果是一條直線，說明是自由落體是勻變速直線運動。

這個設計方案有多種，表現出開放性，學生在廣闊的思維空間尋求研究方案，這一教學過程拓展了學生的思路，催生了學生思維的創造和創新，在選擇方案的過程中，有一個客觀和優化的問題，這就是科學態度和價值觀的學習歷程。

三、 用探究突破難點

片段4：平拋運動是勻變速運動

問題：你什么理解或用什么辦法說明平拋運動是勻變速運動？

思考→討論→方案

在教師的引導下設計出以下方案：

（1） 從動力學的角度看a=Fm=mgm=g，力不變，所以a不變；

（2） 從運動的獨立性理解，水平方向速度不變，豎直方向是自由落體運動，而自由落體的加速度是不變的；

（3） 從數學向量差的角度理解，求相等的時間內的Δv1=Δv2=Δv3，如圖3，則a=ΔvΔt=恒量。

評：學生對勻變速運動的認識，停留在直線運動模型，理解為相同的時間內速度的增加或減小相同。平拋運動是曲線運動，相同時間速度大小增加不同，怎么是勻變速運動呢？這里就有一個認識的臺階，學生理解有很大的難度，如何讓學生克服這個思維障礙，只有讓學生在思想矛盾中經歷較多的思考較量，才可以使認識深化和內化。

四、 用探究強化重點

片段5：用牛頓定律列方程

問題：牛頓第二定律F=ma，其中F是合外力，具體解決問題時等式左邊是求合力的表達式，你能用多少不同的例子列出多少個F=ma的方程。

學生：各自獨立書寫→小組討論補充→代表交流，可能會有以下這些（圖4）：

評：對一些重點問題，經專題研究，使學生通過回顧、歸類、總結的思維程序，不僅加深了理解，也提高了思維的清晰度，經歷過程建構、信息強化、重構知識構架、激活思維、提高了知識儲備的靈敏度，就可以達成應用知識的自覺性和自動化的學習目標。

五、 用探究法練習知識的應用

片段6：平拋運動應用

問題：用平拋運動知識可以解決哪些問題或能編什么題？

學生活動：思考、討論、隨機發言

生成的問題有：（1）測物體速度；（2）測當地重力加速度；（3）已知一段軌跡求初速度；（4）已知v和t求位置和速度；（5）已知速度v和水平方向的夾角求時間t；（6）讓平拋物體落到斜面上；（7）讓平拋物體落到臺階上；（8）在斜面上做類平拋運動。endprint

評：一個問題開發性越大，學生思維的自由度越大，創造機遇就越多，越具有探究性。給出一個知識點，讓學生用知識去設計各種應用問題，題目是他們想出來的，自然也能解決。不然教師出題讓他做，學生是被動的，不知道哪來的題，不知道還有多少題，不容易理解命題的意圖，解題存在一定的困難；而且做了這個題，也不知道能不能做其他題，學生不自信，這就是題海戰術低效率的原因。

六、 用探究法評講作業

例：已知地球質量為5.98×1024kg，赤道半徑6378 km，極半徑6357 km，求質量為1 kg的物體在兩極和赤道上的向心力。

學生錯解：F極=GMmR2極=9.87 N，

F赤=GMmR2赤=9.80 N。

我帶的班，錯誤率達90%左右

評講：教師板書錯誤解法

提出問題：有哪些辦法證明以上解法是錯誤的

學生：獨立思考——討論——準備——交流

得出如下證明方法：（1） 從運動學角度，兩極物體沒有運動，是平衡的，所以a=0，F=0，赤道物體F=mω2R=1×2π864002×6.4×106=0.034 N。

（2） 從動力學角度：兩極物體受到的支持力和引力的合力為零，赤道物體受到的支持力與引力差不多，合外力很小。

（3） 反證法，設赤道物體的向心加速度為9.8 m/s2，而近地衛星的加速度也為9.8 m/s2，則兩者角速度應該相等，實際上近地衛星的角速度比赤道物體大得多。

評：如果教師說錯在哪里，應該怎樣解？學生過一段時間就會忘記，這就是學生上課聽得懂，課后不會做題的原因。如果經過學生自己反復地思考論證，在探究錯誤原因的過程中追尋記憶的空白、發現思維的盲點、糾正思考的方向；使他們的心智得到不斷地操練，這樣就能優化思維品質，提高心智技能。

新課改倡導多樣化的教學方式，探究是其中的一種學習方式，但基于這種認識還是不夠的，探究還是一種精神，一種育人的理念，每一種學習方式都可以滲透探究的思想。新課引入可以用探究、物理量的定義可以用探究、規律的發現可以用探究，學生接受某種知識也應包含探究因素?；鈱W習的困難、提煉知識的內核、疏通思維的障礙、點燃智慧的火花等等都可以用探究。故說，探究性教學理應是物理教學的常態。

參考文獻：

[1] 高文.教學模式論[M].上海教育出版社，2002.

[2] 中學物理[M].2007.

[3] 中學物理教與學[M].2008.

作者簡介：

劉芝兵，江蘇省宿遷市，宿遷高等師范學校。endprint