將問題導(dǎo)學(xué)法融入科學(xué)探究教學(xué)中

【關(guān)鍵詞】問題導(dǎo)學(xué)法 科學(xué)探究 單擺 簡諧振動

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）12B-0040-01

2012年秋季學(xué)期，廣西高中新課程改革開始全面實施。通過學(xué)習(xí)與實踐，我對新課程改革有了初步的認(rèn)識，如進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，要改變過去急于得出結(jié)果，忽略知識的形成、發(fā)展過程及其中蘊含的思想方法、科學(xué)研究方法等的做法，留給學(xué)生足夠的空間和時間，讓學(xué)生經(jīng)歷思辨、討論、探究、實驗等過程，從中體驗科學(xué)研究，體會知識魅力，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

“科學(xué)探究”是物理新課程改革提出的一種重要的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，它讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問題，在實踐、感悟和理解中形成科學(xué)知識與技能，體驗科學(xué)探究的艱辛。具體來說，科學(xué)探究就是對一個未知問題探尋其科學(xué)結(jié)論的過程，這個過程一般是從貼近學(xué)生生活的現(xiàn)象、實例出發(fā)，引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生經(jīng)歷“提出問題—做出猜想—設(shè)計探究方案—實施探究方案—分析論證—交流評估”等環(huán)節(jié)完成探究，其中經(jīng)常要進(jìn)行科學(xué)實驗。

“問題導(dǎo)學(xué)”則是教師創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生在教師設(shè)置的問題引導(dǎo)下，通過思考、討論、分析來解決問題。在這個過程中，實現(xiàn)知識、方法、能力的綜合建構(gòu)。把“問題導(dǎo)學(xué)”融入“科學(xué)探究”的教學(xué)過程中，對于控制課堂探究的自由度、提高課堂探究的有效性、提升教學(xué)質(zhì)量能起到很大的促進(jìn)作用。

下面以“單擺是否簡諧振動，什么條件下可視為簡諧振動”這一問題的教學(xué)為例，采用問題導(dǎo)學(xué)開展探究教學(xué)。

師：前面我們學(xué)習(xí)了簡諧運動，什么樣的運動屬于簡諧運動？它具有什么特征？

生：滿足F回=-kx這個關(guān)系的運動屬于簡諧運動，簡諧運動的圖象是正弦（或余弦）曲線。

師：單擺的運動是簡諧運動嗎？你打算如何證明你的觀點？

（學(xué)生分小組討論，做出猜想，設(shè)計方案，進(jìn)行分析論證）

生甲：可以通過實驗觀察單擺的振動圖象是不是正弦（或余弦）曲線。用細(xì)線懸吊一個小漏斗，漏斗裝滿砂子，下方放一塊長木板，將漏斗拉開一定角度后讓其擺動，同時在與擺動方向垂直的方向上勻速拉動木板，看漏斗漏出的砂子在木板上留下的軌跡是否一條正弦（或余弦）曲線。

（教師出示相關(guān)的實驗器材，讓學(xué)生上講臺演示自己設(shè)計的實驗）

師：木板為什么要勻速拉動？它是用來顯示什么的？

生：木板勻速拉動時，經(jīng)過相等的距離所用的時間相等，所以可以用來顯示時間。木板上砂子的軌跡顯示砂擺的振動圖象。

師：現(xiàn)在同學(xué)們得出什么結(jié)論？

生：單擺的運動是簡諧運動。

師：（點評）甲組同學(xué)的設(shè)計方案很好，可以初步得出單擺的運動是簡諧運動的結(jié)論。但是只做一次實驗不能直接得出一個普遍性的結(jié)論，上述結(jié)論如果成立是否需要滿足一定的條件呢？我們可以進(jìn)一步通過大量的實驗進(jìn)行研究，此外，是不是也可以嘗試從理論上進(jìn)行分析論證？

師：研究物體的運動情況，可以從什么入手？

生：對物體進(jìn)行受力分析，看回復(fù)力是否滿足F回=-kx的關(guān)系。

（學(xué)生對運動到某一位置的單擺進(jìn)行受力分析，尋找回復(fù)力F回的來源，很容易得出F回=mgSinθ，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步尋找F回與位移x的關(guān)系）

師：F回=mgSinθ中不含位移x，能否用位移x來表示Sinθ呢？

（學(xué)生分小組討論如何運用數(shù)學(xué)知識來推導(dǎo)）

生乙：可以。因為Sinθ=xCosθ/L，所以Sinθ/Cosθ=x/L=tanθ。

師：很好！從數(shù)學(xué)可知，什么情況下可以認(rèn)為Sinθ/Cosθ≈Sinθ，即tanθ≈Sinθ？

生丙：當(dāng)θ很小時，可以認(rèn)為Sinθ/Cosθ≈Sinθ。此時，Sinθ=x/L，則有F回=mgSinθ=mgx/L。

生?。河捎趚表示位移，而F回的方向總是與x方向相反，所以回復(fù)力F回與位移x的關(guān)系滿足F回=-mgx/L=-kx，其中k=mg/L，在擺角θ很小時，單擺的運動可以認(rèn)為屬于簡諧運動。

師：（點評）同學(xué)們的分析非常完整！在物理學(xué)中，一般認(rèn)為單擺的運動在θ≤5°時，屬于簡諧運動。

師：同學(xué)們，經(jīng)歷了前面的對單擺運動特點的探究，除了對單擺運動是否簡諧運動得出比較科學(xué)的結(jié)論外，你還學(xué)到了什么？

生甲：我體會到不能根據(jù)一兩個實驗就簡單地得出結(jié)論，應(yīng)通過大量實驗或理論分析來進(jìn)一步論證。

生丙：我體會到運用數(shù)學(xué)知識分析解決物理問題是一種很有用的方法。

師：是的，前面這種“近似處理”的方法，是物理學(xué)研究問題的一種重要方法。

本課例采用“問題導(dǎo)學(xué)”，通過精心設(shè)計問題情境，以問題的趣味性、指向性激發(fā)學(xué)生的探究欲望，同時根據(jù)學(xué)生的實際能力、教學(xué)狀況和實驗設(shè)備條件等，設(shè)計難度適中、耗時合適的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效探究，并在探究中體現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生在知識、能力方面都得到發(fā)展。所以，“問題導(dǎo)學(xué)”與“科學(xué)探究”相結(jié)合是高中物理教學(xué)中一種值得推廣的教學(xué)方式。

（責(zé)編 王學(xué)軍）