課堂教學(xué)中不容忽視的一環(huán)
2008-01-01 00:00:00袁海江
物理教學(xué)探討 2008年5期
探究教學(xué)是高中物理新課程中引入的一種新的學(xué)習(xí)方式，其中對物理習(xí)題的探究是教學(xué)中最常見、最直接、最不容忽視的形式，學(xué)生通過對習(xí)題的探究，改變了學(xué)習(xí)方法，豐富了學(xué)習(xí)生活，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自主性、能動性和創(chuàng)造性，促進學(xué)生形成了良好的認知結(jié)構(gòu)，鍛煉了學(xué)生的物理思維能力，提升了學(xué)生的物理素養(yǎng)。因此課堂應(yīng)當(dāng)高度重視習(xí)題的探究教學(xué)。
1 背景探究——挖掘知識背景，感受物理文化
教育家贊可夫說：“要以知識本身吸引學(xué)生學(xué)習(xí)，使學(xué)生感到認識新事物的樂趣，體驗克服困難的喜悅?！蔽覀兣龅降挠行┝?xí)題往往有深刻的物理文化背景，通過物理背景的挖掘，可促使學(xué)生充分感受物理文化的魅力，從而激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。
例1 已知汽車質(zhì)量為m，行駛速度為v0，汽車安裝有防抱死剎車系統(tǒng)（ABS），制動力恒為f。設(shè)駕駛員的反應(yīng)時間為t0，問駕駛員發(fā)現(xiàn)情況到完全停車，共經(jīng)過多少距離？
這個題目本身并不難，學(xué)生很快就可以得到題目結(jié)論：s=v0t0+mv202f 。
過去我們講習(xí)題，可能就到此罷了，學(xué)生錯誤也不多，很快就過去了，但在新課程的實施過程中，對照我們的三維目標，回頭再審視本結(jié)論，似乎還能再發(fā)現(xiàn)點什么、再講點什么、使學(xué)生再能學(xué)點什么，聯(lián)想一下我們的交通法規(guī)，試問學(xué)生在安全行使中我們應(yīng)注意什么，交通法規(guī)禁止了什么，同學(xué)們都能回答要“三禁”，老師緊接著問：我們能否通過對這一結(jié)論的分析，利用物理學(xué)原理來解讀一下為什么要“三禁”呢？同學(xué)們很快就發(fā)現(xiàn)：因為有m（質(zhì)量） ， 所以要“禁超載”；因為有v0（ 速度），所以要“禁超速”；因為有t0（反應(yīng)時間），所以要“禁酒后開車”；因為有制動力（f），所以要有“雨天路滑，謹慎行使”的溫馨提醒；因為有剎車距離（s），所以有“請保持車距”的警示語。這樣，我們不僅強化了交通法規(guī)，也能讓同學(xué)們領(lǐng)悟到物理離我們生活竟是這樣近，體驗到物理與生活的親近感，既增強了將物理知識應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實踐的意識，又激發(fā)了學(xué)習(xí)物理的興趣。
2 題組探究——實行變式教學(xué)，促進知識遷移
不少習(xí)題中，蘊含著豐富的內(nèi)涵，若能把它們進行挖掘，可以發(fā)現(xiàn)許多規(guī)律性的結(jié)論，因此在課堂中有意識地將相關(guān)問題組合成題組，實行變式教學(xué)，可以幫助學(xué)生探究物理知識之間的內(nèi)在規(guī)律，促進知識的遷移。變式教學(xué)是提高學(xué)生解題能力及整理與歸納能力的重要途徑。
例2 如圖１所示，質(zhì)量為m的木塊A疊放在質(zhì)量為m0，傾角為θ的斜面B上。在水平恒力F作用下，A和B一起沿光滑水平面向左運動，A、B始終保持相對靜止，試定量分析運動中木塊A所受的靜摩擦力。
變題1——變換設(shè)問方式
如圖1所示，質(zhì)量為m的木塊A疊放在質(zhì)量為m0，傾角為θ的斜面B上。木塊A與斜面體B間最大靜摩擦力為fm。在水平恒力作用下，A和B一起沿光滑水平面向左運動，A、B始終保持相對靜止，試求水平恒力的最大值。
變題2——變換題設(shè)條件
如圖1所示，質(zhì)量為m的木塊A疊放在質(zhì)量為m0，傾角為θ的斜面B上。木塊A與斜面體B間接觸面光滑，斜面體與桌面的動摩擦因數(shù)為μ，為了保持木塊A相對斜面體B靜止，試求水平推力F的大小。
變題3——變換題目題型
如圖1所示，質(zhì)量為m的木塊A疊放在質(zhì)量為m0，傾角為θ的斜面B上。在水平恒力作用下，A和B恰能不發(fā)生相對滑動，忽略一切摩擦，則A對B的壓力大小應(yīng)為（ ）。
A.mgcosθ B.Fm(m+m0)cosθ
C.Fm(m+m0)sinθD.mgcosθ
3 方法探究——倡導(dǎo)一題多解，培養(yǎng)思維品質(zhì)
由于受教材的限制，所以許多例習(xí)題往往不能求得最佳的解法。但是在學(xué)生系統(tǒng)、全面地獲得有關(guān)知識后，教師可引導(dǎo)學(xué)生從多種角度對題目進行解答，探究題目可能的變化情況及其解決方法，橫向溝通，縱向聯(lián)系，多方位探究不同的解法，擇優(yōu)選解，以培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性、靈活性和變通性。
例3 一做勻加速直線運動的物體，它在兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)所通過的位移分別為24m和64m，若每一時間間隔為4s，則物體運動的初速度為_________m/s，運動的加速度為________m/s2。
思路分析：
解法1如圖2，設(shè)物體通過圖2中A點的速度為初速度v0，加速度a。由題意有：
sAB=v0t+12at2，①
sAC=v0·2t+12a(2t)2。②
將t=4s代入①、②兩式，化簡整理得：
v0+2a=6，③
v0+4a=11。④
由④－③解得：a=2.5m/s2，v0=1m/s。
解法2運用勻變速直線運動的基本推論得到的Δs=s2-s1=aT2式，可得到a=s2-s1T2=64-2416=2.5m/s2。再將a=2.5m/s2代入sAB=v0t+12at2中，得到v0=1m/s。
解法3B點速度vB=v0+at，再運用
s=v0t+12at2有sAB=v0t+12at2和sBC=vBt+12at2，代入數(shù)據(jù)同樣可以解得：v0=1m/s，a=2.5m/s2。
解法4利用“中點時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度”得A、B中點時刻得速度v1和B、C中點時刻得速度v2，再運用v2=v1+at和sAB=v0t+12at2解得v0=1m/s，a=2.5m/s2。
以上幾種做法，溝通了不同知識點間的內(nèi)在聯(lián)系，達到了深化知識，融會貫通的目的，當(dāng)然列出了各種做法后。教師還要畫龍點睛，如要學(xué)生明確同一勻加速直線運動中，連續(xù)相等的時間間隔的含義和間隔之間與速度、加速度的聯(lián)系，其中解法１的關(guān)鍵是把兩段連續(xù)位移作為一個整體，列出第二個位移方程是②式；解法３的關(guān)鍵針對兩段位移列出兩個位移方程式，但他們的初速度不同；而解法２和解法４的關(guān)鍵則是能熟練運用勻變速直線運動的基本推論。在教學(xué)過程中我們要求學(xué)生篩選出最優(yōu)方法。培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性、靈活性。這也是多向探究的最終目的。
4 結(jié)論探究——拓展結(jié)論應(yīng)用，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
課本中有些內(nèi)容，看似平常，實際上內(nèi)涵豐富，有著不尋常的功能和應(yīng)用價值。如果我們能注意應(yīng)用這些結(jié)論所提供的信息，對其進行必要的探究，不僅可以獲得許多巧妙解法，而且可以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用課本知識解決實際問題的能力。因此在利用教材過程中，教師應(yīng)當(dāng)有意識地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自主地拓展、推廣和應(yīng)用結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力。
例4 （新課標人教版《必修２》第４３頁）一個物體以10m/s的速度從10m的高度水平拋出，落地時速度方向與地面的夾角θ是多少（不計空氣阻力）。
原題解答略，在這里筆者以這一例題為背景，在備課時準備了兩個預(yù)設(shè)性提問:①落地時速度方向與地面（水平方向）的夾角θ和位移方向與水平方向的夾角α之間的關(guān)系？②平拋運動末速度的反向延長線與平拋運動水平位移的交點和平拋運動水平位移的關(guān)系?
通過對預(yù)設(shè)性問題的分析、探究、論證，我們證明了平拋運動中的兩個有用推論：
①平拋運動的物體經(jīng)時間t后，其末速度vt方向與水平方向的夾角θ（俗稱速度角）和位移方向與水平方向的夾角α（俗稱位移角）滿足速度角的正切值為位移角正切值的兩倍。即tanθ=2tanα。
②平拋運動的物體經(jīng)時間t后，其末速度vt的反向延長線交平拋運動水平位移x的中點。
通過對這兩個推論來龍去脈的分析，對解決諸如“一質(zhì)量為m的小物體從傾角為30°的斜面頂點A水平拋出，落在斜面上B點，若物體到達B點時的動能為35J，試求小物體拋出時的初動能為多大?(不計運動過程中的空氣阻力)”這類問題時就可以避免煩瑣的計算，提高效率；同時也為新課標人教版《選修３－１》——“靜電場”中有關(guān)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)及解決示波管有關(guān)問題埋下了伏筆，起到知識預(yù)備的作用（有備無患）。
5 實驗探究——重視活動操作，增強實踐能力
新課程改革的核心是改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，新教材在為改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式層面上也做出了更多努力，不僅提供了許多既與學(xué)生生活背景相關(guān)又富有時代氣息的素材，而且也設(shè)計許多相關(guān)欄目，如：“做一做”、“科學(xué)技術(shù)與社會（STS）”、“課題研究”等等。通過這些教學(xué)資源，可以引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)活動，親身體驗探索、主動探究，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，促使學(xué)生不斷地關(guān)注社會、關(guān)注生活、關(guān)注自己身邊發(fā)生地事物，培養(yǎng)了學(xué)生觀察、思辨能力，從而為終身學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。
例5 新課標人教版《必修１》第４６頁欄目：做一做——測定反應(yīng)時間
筆者在教學(xué)過程中受這一欄目的啟發(fā)，以我校研究性學(xué)習(xí)契機，給所任班級確定了一個研究性課題——初探人體反應(yīng)時間的影響因素。
在課題完成過程中，同學(xué)經(jīng)歷了科學(xué)探究過程：發(fā)現(xiàn)問題——進行猜想——設(shè)計實驗——運用實驗采集數(shù)據(jù)——匯總分析數(shù)據(jù)——得出結(jié)論這六個過程。在探究過程中我們制作了簡單實用的反應(yīng)尺對測試對象進行測定，獲得大量原始數(shù)據(jù)，進行匯總分析后，我們得到人體反應(yīng)時間與性別、年齡和所從事的職業(yè)等因素有關(guān)。
通過課題完成，培養(yǎng)學(xué)生收集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力，并在評比中獲獎，這不僅是對學(xué)生成績的肯定，同時給予他們極大的鼓舞，鼓舞他們主動參與、樂于探究、勤于動手。使我們的三維教學(xué)目標落到了實處。
類似例５的探究性案例，在新教材中皆是。通過初中課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對科學(xué)探究的過程有了一定的體驗，并具有了初步的科學(xué)探究能力。高中階段的物理課，應(yīng)該在這個基礎(chǔ)上更加關(guān)注學(xué)生在科學(xué)探究過程中的學(xué)習(xí)質(zhì)量，進一步加深他們對科學(xué)探究的理解，提高他們科學(xué)探究的能力。為了達此目的，新教材更加強調(diào)學(xué)生參與和體驗性的學(xué)習(xí)方式，通過多種方式將演示實驗改為學(xué)生動手實驗，將驗證性實驗轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫嶒灐Ｎ覀冊诮虒W(xué)時一定要引導(dǎo)學(xué)生多動手操作，多探究，從培養(yǎng)學(xué)生的探究能力出發(fā)，精心地創(chuàng)設(shè)問題情景，開展豐富多彩的探究性活動，讓學(xué)生把所學(xué)的知識應(yīng)用到實踐中去，再從實踐中獲取新的知識，對新教材中編排的有較強思考性的討論題和練習(xí)題，如新課標人教版《必修１》第２７頁問題與練習(xí)——“自制模擬打點計時器”，也要能夠引導(dǎo)學(xué)生通過合作、討論、探究等途徑予以分析解決。
(欄目編輯羅婉華)
注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。
