物理課堂理論探究型研究性教學的實踐分析

徐麗若

摘要：研究性學習是我國教育改革的一大亮點，通過具體事例和對不同課型進行進一步的分析，總結研究性學習在高中物理教學中實施的優越性。

關鍵詞：研究性學習；中學物理；理論研究性教學

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）05-0060

研究性學習的學習方法和課程作為一個獨具特色的學習領域，首次成為我國教育體系的有機構成，這被公認為我國當前學習改革的一大亮點。在實踐中，研究性學習需要結合學生的創新意識，讓學生學會學習，同時研究性學習也是學生主體參與的一種學習方式。物理課堂規律的教學，往往還是沿襲著“是什么？為什么？怎么樣？”的三部曲，如果我們將程式化的“三步曲”倒過來，先引導學生解“怎么樣”，再探討“為什么”，最后才得出“是什么”，則將收到事半功倍的效果。物理概念的教學也是如此，教學中應該體現物理學科的研究方法，再現知識的發展過程。筆者以中學物理課《超重和失重》為例，論述理論探究型研究性教學的實踐。

一、課題選擇，設計研究方案

教師首先要分析教材教法，給學生創設物理情境和探究學習的機會。如《牛頓運動定律》有牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律、超重和失重等內容，其中B層次要求是第二定律和第三定律，超重和失重是屬A層次要求，但實質上是牛頓第二定律和牛頓第三定律的應用，并且超重和失重以及完全失重在現代航天科技中是常見的物理現象，所以對本節課的理解要全面深刻。而教材中既沒有學生實驗也沒有演示實驗，更談不上動手探究，基于此，教師應為學生創設物理情境和動手探究的機會。

二、探索研究，檢驗過程

1.觀察現象提出問題。讓乘坐過電梯的學生談談，從底層開始到上升到最高層停下這個過程中的感受（即整個過程三個階段——加速上升、勻速上升、減速上升的感覺），體會人對升降機底板的壓力變化情況，使學生發現在不同階段人對底板壓力的不同，從而引導學生明白：人若站在處于升降機中的測力計上，則在上述物理過程中，測力計上的示數會有所變化。那么，如何能直觀形象地將上述過程中的示數變化在課堂上顯現出來呢？

2.進行實驗。教師在課堂上要創設使學生研究、動手的機會，為每位學生準備一些彈簧秤、鉤碼和橡皮條，有條件的可開放實驗室，讓學生自己選擇儀器進行操作。在教師創設的與電梯中類似的物理情境中，引導學生觀察彈簧秤懸掛鉤碼靜止不動時的示數，以及由靜止開始上升時秤的示數和由運動到停下來時秤的示數變化情況（與靜止時比較），使學生在動手過程中，體會到同一個鉤碼用彈簧秤拉它時，在不同運動階段會有不同的示數，說明鉤碼在不同階段對秤的拉力不同（牛頓第三定律）。同時，通過讓學生交流、討論，使學生明白：彈簧秤拉著物體，在加速上升的一段時間內，物體對懸掛它的彈簧秤的拉力大于物體重力；在減速上升的一段時間內鉤碼對懸掛它的彈簧秤的拉力小于物體重力。前者為超重現象，后者為失重現象。這樣教學，使學生對超重和失重現象有了形象直觀的認識。在此基礎上，讓學生用一條橡皮條兩端各系一個鉤碼，使橡皮條剛好伸直（無拉力），然后由靜止同時釋放兩鉤碼，觀察自由下落過程中橡皮條長度是否變化，不變化說明橡皮條對下面的鉤碼無拉力也無推力，若是彈簧秤，則示數應為零。這樣操作，既不損壞彈簧秤又能使學生觀察到完全失重的物理情境。

三、分析概括，提出假設

引導學生將上述動手操作的現象根據牛頓第三定律和牛頓第二定律上升到理論分析，具體如下。

1.彈簧秤懸掛鉤碼靜止不動時，彈簧秤示數F′=2N，說明鉤碼對彈簧秤拉力為2N，根據牛頓第三定律，彈簧秤對鉤碼拉力F=F′=2N，∵平衡，∴F=G。

2.當彈簧秤懸掛鉤碼由靜止開始上升時，現象：彈簧秤示數F′> G。解釋分析：F=F′（牛頓第三定律），對鉤碼：F-G=ma（取向上為正），由靜止開始上升，a向上，∴a>0，即F-G=ma>0，∴F>G。

3.當彈簧秤懸掛鉤碼由運動到停下來時，現象：彈簧秤示數F′< G。解釋分析：F=F′（牛頓第三定律），對鉤碼：G-F=ma（取向下為正），由靜止開始下降，a向下，∴a>0，即G-F=ma>0，∴G>F，即F

4.當用一條橡皮條兩端各系一個鉤碼，使橡皮條剛好伸直（無拉力），由靜止同時釋放兩鉤碼，現象：下落過程中橡皮條既沒伸長，又無彎曲，即橡皮條對下面鉤碼拉力F=0（若是彈簧秤則示數為零）。解釋分析：G-F=ma，F=0，∴a=g。概括：鉤碼具有向上加速度時，鉤碼對懸掛鉤碼的彈簧秤的拉力大于物體重力為超重現象；鉤碼具有向下加速度時，鉤碼對懸掛鉤碼的彈簧秤的拉力小于鉤碼重力為失重現象；當鉤碼具有重力加速度時，鉤碼對彈簧秤拉力為零，為完全失重現象。

四、表達與交流

通過實驗操作觀察，讓學生分小組對超重和失重、完全失重現象進行歸納概括交流，特別是在完全失重狀態下，讓學生提出自己的設想：即進行生化、物理等一系列實驗，并在分析這種情況下各種科學研究實驗方法的優劣的基礎上，開闊學生思維，提高學生學習興趣。

五、深入研究，理論評定

超重和失重主要比較物體對懸掛它的物體的拉力（或支持它的物體的壓力）是大于物體重力還是小于物體重力，至于其具有向上的加速度還是具有向下的加速度，只是超重和失重的一種情況，不能由物體的加速度方向判斷是處于超重狀態，還是失重狀態。比如，在豎直平面的圓形導軌上，做圓周運動的小車在最高點速度很大時，軌道對車的壓力大于車的重力，車處于超重狀態，但車具有向下的加速度。綜上所述，探究性學習應注重于學習的過程和研究的過程。在這一過程中，教師要通過創設豐富的教學情境，通過指導學生轉變學習方法、改進探究方式，引導學生將知識轉化為能力。

總之，在研究性學習的課堂實施經驗中可以看到，成功的研究性學習應用于課堂是始終把培養“研究型”教師放在突出的地位和重視學生的主體參與，研究性學習課程的實施的目是要帶動各學科的改革，進而推動教育走向開放。

參考文獻：

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[3]陳忠良，王曉燕.關于中學物理研究性學習的思考[J].中學物理教學參考，2002（1）：31.

（作者單位：浙江省溫州市第二十一中學325000）