關(guān)注物理探究過(guò)程 創(chuàng)新多元探究方法

摘要：本文以“探究改變摩擦力大小的方法”這節(jié)課為例，提出如何關(guān)注探究過(guò)程與方法，拓展探究思路，培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：探究過(guò)程；探究方法；創(chuàng)新

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2008)11(S)-0010-3

《初中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)：“新課程物理教學(xué)必須使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，培養(yǎng)科學(xué)的探究精神、實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)?！爆F(xiàn)行初中物理新教材的編寫(xiě)踐行著這一基本課程思想。在教材的每個(gè)章節(jié)內(nèi)容中提供了相應(yīng)的物理探究活動(dòng)，旨在讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中拓展探究思維，創(chuàng)新探究方法，提高探究能力；讓學(xué)生在掌握并應(yīng)用物理知識(shí)及有關(guān)規(guī)律的同時(shí)，更要經(jīng)歷探究物理知識(shí)產(chǎn)生的過(guò)程，并學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法。

一方面，教師應(yīng)充分利用好現(xiàn)有的物理實(shí)驗(yàn)器材，有效組織探究活動(dòng)的開(kāi)展；另一方面，則要拓展思維，因陋就簡(jiǎn)地開(kāi)展多種形式的探究活動(dòng)，以培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力。在探究活動(dòng)中，教師還應(yīng)有意識(shí)地發(fā)揮其認(rèn)知指導(dǎo)、方法引導(dǎo)等作用，讓學(xué)生有目的地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究。下面以初中物理蘇教版中“探究改變摩擦力大小的方法”這節(jié)探究性教學(xué)為例，談?wù)劰P者的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程及認(rèn)識(shí)體會(huì)。

1 提出問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想假設(shè)

在探究活動(dòng)開(kāi)展之前，教師應(yīng)該讓學(xué)生對(duì)探究活動(dòng)做必要準(zhǔn)備，即引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生活中與摩擦有關(guān)的一些實(shí)例進(jìn)行觀察和體驗(yàn)，從而對(duì)摩擦力有初步的認(rèn)識(shí)和了解；然后通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生閱讀、理解教材中的“信息快遞”，讓他們知道：用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)物體在水平面上作勻速直線(xiàn)滑動(dòng)時(shí)，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)大小就等于物體受到的摩擦力大小。

在此基礎(chǔ)上，圍繞“摩擦力大小的改變可能跟哪些因素有關(guān)”的問(wèn)題，教師鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、大膽猜想。根據(jù)學(xué)生對(duì)日常生活中有關(guān)摩擦現(xiàn)象的觀察和體驗(yàn)，從而得出以下幾種猜想：

（1）摩擦力的大小改變和接觸面粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙，摩擦力就越大；

（2）摩擦力的大小改變與物體對(duì)接觸面的壓力有關(guān)，物體對(duì)接觸面的壓力越大，摩擦力就越大；

（3）摩擦力的大小改變和物體間的接觸面積有關(guān)，物體間的接觸面越大，摩擦力就越大；

（4）摩擦力的大小改變和物體是否與作滑動(dòng)或滾動(dòng)有關(guān)，物體由滑動(dòng)變成滾動(dòng)時(shí)，摩擦力就會(huì)變小。

在學(xué)生得到上述幾種猜想后，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生思考是否還有其它方法能改變摩擦力大小，比如改變物體勻速直線(xiàn)滑動(dòng)的速度大小時(shí)，摩擦力大小是否會(huì)發(fā)生改變等。

2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，明確探究過(guò)程，有效組織探究活動(dòng)

學(xué)生在形成猜想后，怎樣才能證實(shí)上述幾種猜想是否正確呢？經(jīng)過(guò)討論知道：必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，觀察探究結(jié)果與猜想結(jié)論是否吻合。接下來(lái)，師生共同面對(duì)的任務(wù)是如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案，包括選擇什么方法、選用什么器材、采取哪些步驟、收集哪些數(shù)據(jù)、如何分析論證等活動(dòng)。由于初二學(xué)生是初學(xué)物理，對(duì)上述方面知識(shí)與技能的積累相對(duì)較少，存在一定的困難，這時(shí)教師對(duì)探究活動(dòng)具體方法的引導(dǎo)就顯得十分重要。教師要組織學(xué)生先以學(xué)習(xí)小組形式展開(kāi)互動(dòng)討論，然后全班學(xué)生再討論交流，從而形成明確、統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)探究方案。

例如，可設(shè)計(jì)如下探究方案：第一，可采用控制變量法，在上述幾種可改變摩擦力大小的因素中，分別突出對(duì)某個(gè)因素的實(shí)驗(yàn)探究。第二，對(duì)某個(gè)突出因素的探究，結(jié)合教材P50中所提供的實(shí)驗(yàn)器材引導(dǎo)學(xué)生有針對(duì)性的加以選用。第三，根據(jù)每項(xiàng)探究活動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格，并收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第四，分析交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并歸納論證，從而得出探究結(jié)論。

確定了探究方案，學(xué)生就比較容易進(jìn)行具體探究實(shí)驗(yàn)的操作。

探究活動(dòng)一：探究接觸面的粗糙程度對(duì)改變摩擦力大小的影響作用，控制物體的壓力大小和接觸面積大小不變。

實(shí)驗(yàn)器材選用：彈簧測(cè)力計(jì)、木板、木塊、棉布、毛巾。

實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)記錄：

用彈簧測(cè)力計(jì)分別拉動(dòng)木塊，使其在木板、棉布、毛巾上作水平方向的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)每次的讀數(shù)，即為對(duì)應(yīng)的摩擦力的大小，并記入實(shí)驗(yàn)表格。

數(shù)據(jù)分析比較：經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)表格中記錄數(shù)據(jù)的分析比較，可知道接觸面變得越粗糙，摩擦力就越大。

探究活動(dòng)二：探究物體壓力大小對(duì)改變摩擦力大小的影響，控制粗糙程度和接觸面積不變。

實(shí)驗(yàn)器材選用：彈簧測(cè)力計(jì)、木板、木塊、鉤碼若干。

實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)記錄：

用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊在木板上作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，觀察測(cè)力計(jì)讀數(shù)，即為摩擦力的大小，并記入實(shí)驗(yàn)表格。連續(xù)兩次分別在木塊上加壓鉤碼，再拉動(dòng)木塊，使其作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，分別觀察兩次彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)大小，記入實(shí)驗(yàn)表格。

數(shù)據(jù)分析比較：根據(jù)對(duì)表格中摩擦力大小數(shù)值的比較，可知道摩擦力的大小隨著壓力的增大而增大。

探究活動(dòng)三：探究接觸面積大小對(duì)改變摩擦力的影響，控制粗糙程度和壓力大小不變。

實(shí)驗(yàn)器材選用：彈簧測(cè)力計(jì)、木板、木塊。

實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)記錄：

用彈簧測(cè)力計(jì)分別拉動(dòng)木塊（平放和側(cè)放），使其在木板上作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，觀察這時(shí)測(cè)力計(jì)每次的讀數(shù)，即可知道摩擦力大小，并記入實(shí)驗(yàn)表格。

數(shù)據(jù)分析比較：根據(jù)對(duì)摩擦力大小數(shù)值的比較，可知道摩擦力的大小與物體平放或側(cè)放時(shí)的接觸面積大小無(wú)關(guān)。

3 分析交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納論證并總結(jié)

在完成上述這一系列探究活動(dòng)后，教師繼續(xù)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較、論證歸納，使他們初步知道影響摩擦力大小的各種因素，接下來(lái)教師引導(dǎo)學(xué)生深入探究下面兩種情況下摩擦力大小改變的情況。

（1）用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊由勻速滑動(dòng)變成滾動(dòng)時(shí)（啟發(fā)學(xué)生在木塊下面墊上圓珠筆芯或鉛筆）的摩擦力大小改變情況，學(xué)生比較容易得出結(jié)論：物體滾動(dòng)時(shí)的摩擦力比勻速滑動(dòng)時(shí)的摩擦力大大減小。

（2）用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊在不同傾角的木板上作不同速度的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，觀察測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，記錄后比較得出結(jié)論：摩擦力大小跟物體作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度大小無(wú)關(guān)。

在對(duì)上述幾種探究活動(dòng)歸納形成正確結(jié)論后，教師還可以讓學(xué)生充分想象、感知生活中利用改變接觸面粗糙程度以及壓力大小來(lái)改變摩擦力大小的各種實(shí)例，從而加深學(xué)生對(duì)影響摩擦力大小因素的理解。這樣就更容易讓學(xué)生歸納總結(jié)出：滑動(dòng)摩擦力的大小只跟接觸面的粗糙程度和物體對(duì)接觸面的壓力大小有關(guān)，而跟物體的接觸面積無(wú)關(guān)，而且接觸面越粗糙、摩擦力就越大；壓力越大、摩擦力就越大。

經(jīng)歷了上述過(guò)程，不僅讓學(xué)生驗(yàn)證了在活動(dòng)開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的各種猜想是否正確，更重要的是讓學(xué)生掌握了探究改變摩擦力大小的思路和方法。選擇探究方案、選用器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作、收集數(shù)據(jù)、分析論證、歸納總結(jié)這一系列環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)師生合作互動(dòng)、討論交流完成，學(xué)生的探究能力在實(shí)踐活動(dòng)中得到了培養(yǎng)和提高，這正是本節(jié)課的重點(diǎn)，也是新課程關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程和方法的重要體現(xiàn)。

4 拓展探究思路，創(chuàng)新多元探究方法，培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力

在對(duì)改變摩擦力大小方法的探究活動(dòng)中，應(yīng)充分利用實(shí)驗(yàn)器材，通過(guò)學(xué)生分組互動(dòng)探究，或者師生合作演示探究，達(dá)到探究教學(xué)的目的。

然而對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材比較匱乏的少數(shù)鄉(xiāng)村學(xué)校而言，物理老師如何開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究去驗(yàn)證猜想假設(shè)呢？這就要求教師在自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮教學(xué)智慧，創(chuàng)造性地指導(dǎo)學(xué)生拓寬探究思路和方法，充分利用教室里的或?qū)W生手中的一些簡(jiǎn)單而方便的物件，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，來(lái)驗(yàn)證猜想。比如沒(méi)有彈簧測(cè)力計(jì)，我們可以用具有相同性質(zhì)的橡皮筋來(lái)替代，沒(méi)有木塊可以用黑板擦來(lái)代替（黑板擦的正反面可以改變接觸面的粗糙程度，它的平放和側(cè)放亦可以改變接觸面積的大?。瑳](méi)有鉤碼可用一些書(shū)籍或文具盒來(lái)替代，沒(méi)有木板可直接使用課桌面。

對(duì)于橡皮筋的使用操作，教師可指導(dǎo)學(xué)生用手中的塑料直尺先測(cè)量橡皮筋處于自然狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度（記下數(shù)值），再把橡皮筋和直尺配合使用。然后再按照上述所設(shè)計(jì)的幾種探究活動(dòng)方案逐一開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)。

探究活動(dòng)一：探究摩擦力的大小改變與接觸面粗糙程度的關(guān)系。



如上圖，用細(xì)線(xiàn)把黑板擦栓好并系在皮筋上，拉動(dòng)皮筋隨直尺一起勻速滑動(dòng)（探究前可讓學(xué)生觀察黑板擦的正反面粗糙程度明顯不同）。先把黑板擦包有鐵皮的光滑一面平放在水平桌面上，然后拉動(dòng)皮筋使黑板擦作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，觀察并用直尺測(cè)量此時(shí)皮筋的長(zhǎng)度，并記下數(shù)值大小，填入實(shí)驗(yàn)表格。然后再把黑板擦粗糙的棉毛一面平放在桌面上，同樣拉動(dòng)皮筋使黑板擦作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，用直尺測(cè)量皮筋的變化長(zhǎng)度，記下數(shù)值大小。此時(shí)引導(dǎo)學(xué)生比較黑板擦先后兩次滑動(dòng)時(shí)皮筋長(zhǎng)度的變化。不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)拖動(dòng)粗糙一面滑動(dòng)時(shí)，皮筋的長(zhǎng)度變化量大，表明受到拉力越大，即得出了接觸面越粗糙，摩擦力就越大的結(jié)論。

探究活動(dòng)二：探究摩擦力大小改變與物體的壓力大小關(guān)系。

演示用皮筋拖動(dòng)黑板擦的粗糙一面在水平桌面上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，把課本或文具盒先后兩次加在黑板擦上，觀察此時(shí)拉動(dòng)黑板擦勻速滑動(dòng)時(shí)皮筋的長(zhǎng)度變化，并用直尺測(cè)量。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，增大了壓力后，皮筋的伸長(zhǎng)量明顯變大，然后指導(dǎo)學(xué)生思考黑板擦受到的摩擦力發(fā)生了怎樣的改變，物體壓力對(duì)摩擦力改變有什么影響，學(xué)生很容易分析歸納得出結(jié)論。

探究活動(dòng)三：探究摩擦力大小改變與物體間接觸面積的關(guān)系。

將黑板擦分別平放和側(cè)放在水平桌面上，用皮筋拉動(dòng)黑板擦在水平桌面上作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，觀察皮筋的長(zhǎng)度變化并用刻度尺測(cè)量，比較分析得出結(jié)論：皮筋的伸長(zhǎng)量沒(méi)有改變。這就證明了黑板擦受到的摩擦力與它和水平桌面的接觸面積沒(méi)有關(guān)系。

利用探究活動(dòng)三，同樣還可以得出“黑板擦作滾動(dòng)時(shí)的摩擦力比其滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力要小得多”和“黑板擦作勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小改變對(duì)摩擦力大小改變沒(méi)有任何影響”的結(jié)論。

分析歸納：根據(jù)上述探究活動(dòng)，師生經(jīng)過(guò)討論交流，仍然可以得到結(jié)論：滑動(dòng)摩擦力大小跟接觸面的粗糙程度和物體的壓力大小有關(guān)，而和接觸面積無(wú)關(guān)，并且接觸面越粗糙，摩擦力越大，物體的壓力越大，摩擦力就越大。

在上述三個(gè)探究活動(dòng)中，我們針對(duì)實(shí)驗(yàn)器材缺乏的情況，就地取材讓學(xué)生經(jīng)歷探究活動(dòng)，同樣達(dá)到了驗(yàn)證各種猜想正確與否的效果。需要指出的是，我們?cè)谶@里不僅僅討論如何解決實(shí)驗(yàn)器材缺乏的問(wèn)題，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題中如何去拓展多元思路、創(chuàng)新方法，并不斷提升學(xué)生自主探究創(chuàng)新能力，這比完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作更為重要。

(欄目編輯趙保鋼)