培養學生自主探究能力的物理教學案例

凌智鋼

【摘 要】通過超重與失重的自主探究，注重學生的體驗，讓學生通過感知身邊的現象，去發現并解決問題；共點力平衡條件的應用探究，注重學生思維過程的呈現。通過這兩個自主探究的教學案例，旨在培養學生良好的思維習慣，形成較強的物理思維模式，提高學生的學習能力。教學案例把物理核心素養運用于課堂的教學之中。

【關鍵詞】自主探究；物理思維；核心素養

物理核心素養是學生在接受物理教育過程中，逐步形成的適合個人終生發展和社會發展需要的關鍵能力和必備品格。要培養學生的物理核心素養，就需要引導學生主動學習，幫助他們發展探究知識、獲取信息和自主學習的能力。對教科版物理必修一的兩節內容深入研究，采用自主探究的方式進行教學。

一、超重與失重的自主探究

在新課教學之前，從實驗室借出彈簧秤和勾碼，或者學生用自己家里的電子秤。讓學生在自己小區的電梯里面，測量勾碼的重力或者自己的體重。記錄如下：學生在電梯里測量勾碼（體重）的情況。

（靜止、加速上、勻速上、減速上、加速下、勻速下、減速下的第一次、第二次、第三次）。

通過以上數據，分析下面四個問題：

1.讀數有時大有時小，難道我的體重（勾碼的重力）在發生變化嗎？

2.如果我的體重（勾碼的重力）沒有發生變化，那么體重計直接測量的還是我受到的重力（勾碼的重力）嗎？

3.如果體重計直接測量的不是我受到的重力（勾碼的重力），那么它直接測量的是什么力呢？

4.究竟是什么原因引起了體重計讀數（彈簧秤）的變化呢？

從教學實際中的反饋情況：第一、二兩題學生都能知道結果，問題主要出在第三、四問。統計發現，第三題大部分學生認為，直接測量的是豎直方向的合力，也有學生認為是壓力。第四題大部分學生認為是運動狀態的變化，也有學生回答超重和失重，甚至還有一個學生的答案是同一位置，高度增大，g變小，所以不同，但也有通過認真預習，回答的是加速度的改變。雖然學生的答案多種多樣，甚至有個別同學的回答有些離奇，但這能直接反應學生在自我探究后對于這部分知識的理解情況，對于教師的教學有促進作用。

大部分學生在自我探究的基礎上，再通過課堂上老師的教學，能很好地理解超重與失重的本質。此部分內容對于高一學生，很容易認為彈簧稱的示數與物體的重力相等，因為學生在初中只學習了力的平衡的情況，對于加速運動和減速運動沒有研究。由于在活動中學生有親身體驗，故對彈簧秤的示數既可以與物體的重力相等，也可以比物體重力大或者小就有了較為深刻地理解。

二、共點力平衡條件的應用自主探究

活動1：關于移動貨物箱的疑問。工人在移動放在水平面上的貨物箱時，通常會采用“推”與“拉”的兩種方法。這兩種方法的作用力方向不同：推力斜向下，而拉力則斜向上。實踐證明，“推”往往要比“拉”費力，這是為什么呢？

活動2：如何選擇繩子的粗細。為了使插入地面的排球網架的直桿能垂直于地面，需要用繩子把桿拉住。假設繩子OA、OB、OC在同一平面內，OA與OB兩繩的拉力大小相同，夾角60°。

畫出O點的受力示意圖。

根據共點力的平衡條件，建立坐標，列出平衡方程。

解出三個力之間的關系。

如果繩能承受的拉力跟繩橫截面積成正比，那么OC繩的直徑至少應是OA（OB）繩的幾倍才合理？

該節內容有兩個活動，在課堂展示之前，讓學生以小組為單位進行自主學習，老師準備紙條，紙條上面有上臺講題的順序和小組內幾號同學上臺講解，每個小組隨機抽取紙條，每個同學都可能被抽中，從而督促每個學生在自主學習時認真思考，做好充分的準備。每個上臺講解的同學限時10分鐘。

學生講解記錄如下：

第一組：板書很差，在講解習題時，沒有面對全班同學，思路不清晰。

第二組：畫圖都用去30秒的時間，上了講臺1分鐘還未開始講話，物理表達式書寫不規范。

第三組：講解清楚，氣氛較好，但動作慢，導致超時，到最后也沒有推導出最終結果。

第四組：表達清楚，過程簡潔，順利地完成了習題的講解。

對于活動1，教材上已經進行了部分分析，學生只需要把水平向前，地面的支撐力，摩擦力和拉（推）動貨物箱的條件的表達式寫出來，即可完成該活動的理解。拉（推）動貨物箱的條件表達式學生只寫了水平向前的分力等于摩擦力，而沒有考慮大于的情況。學生能分步驟地寫出表達式，但對于“推”往往要比“拉”費力的原因沒有進行分析，不能寫出最終的表達式。移動貨物的模型在高中物理的教學中出現的頻率極高，也是斜面上拉（推）物體模型的基礎，高中學生必須熟練掌握的一個知識點，學生自主探究對于掌握該知識點是行之有效的教學方法。

對于活動2，建立坐標，列出方程最為關鍵，直徑之比由于計算的原因，對于學生來說比較難。

比較四組同學的課堂展示，后面組學生比前面組學生講解得好一些，最后一組講解最好，有部分原因在于后面的組聽取了前面組的講解，有了一定的經驗，對內容理解也越深刻，講解就越來越好。采用這樣的方式教學，讓學生充分地參與到活動中，從活動去領會物理知識，不再是枯燥地老師講，學生學。另一方面，學生上講臺講課，也是對學生膽量的鍛煉，有部分學生心態不好，遇到大型考試，就會發揮失常，主要是學生的心理素質不好。通過這樣的方式，鍛煉學生的心理素質，學生在遇到重要考試時，心理承受能力更強。學生在講解后，教師對學生進行合理地點評，記錄學生所欠缺的方面，在以后的教學中，多培養學生這些方面的能力。

自主探究的物理教學，能夠幫助學生逐漸形成物理核心素養，有利于學生能力的培養。兩個教學案例，超重與失重的教學，注重把抽象的超重與失重通過實驗的方式讓學生去體驗，實現課前的自主探究。共點力平衡條件的應用，對學生要求更高，除了課前的自主學習以外，還需要學生在課堂上，通過有限的時間，展示學生的學習情況，提高學生的學習能力。