一種開展物理探究性教學(xué)活動的巧妙方法

陸球

在初高中物理新課程標準的課程總目標中，都把“科學(xué)探究”作為新課程理念的一個重要載體.初中階段要讓學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過程，具有初步的科學(xué)探究能力，樂于參加與科學(xué)技術(shù)有關(guān)的活動，有運用研究方法的意識”；高中階段要讓學(xué)生“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題”.這一課程目標要求廣大教師在日常教學(xué)活動中要將科學(xué)探究的要素靈活滲透在教材和教學(xué)課程內(nèi)的各個方面.在這種探究性教學(xué)活動中，讓學(xué)生以類似于科學(xué)研究的方式學(xué)習(xí)學(xué)科知識與技能、獲得科學(xué)方法、感受科學(xué)思想，體驗科學(xué)樂趣.

1 目前物理探究性教學(xué)活動中存在的問題

由于種種原因，目前物理課堂探究性活動的落實程度和實施效果都存在不少問題.具體來說體現(xiàn)在以下四個方面：

（1）廣大教師在多年應(yīng)試壓力的影響下，新課程理念意識淡薄，在教學(xué)過程中往往將“探究”簡化為“告知”.如此“重結(jié)果輕過程”的安排，只為留出盡可能多的時間，讓在學(xué)生對知識規(guī)律一知半解的情況下進行大量的習(xí)題訓(xùn)練.

（2）規(guī)律結(jié)論的呈現(xiàn)需要大量實驗素材來支撐，加上學(xué)生探究能力薄弱的制約，往往一次完整的探究活動難以在短時間內(nèi)有效的完成.在課時有限的情況下，廣大教師大都只能減少探究性教學(xué)活動的安排數(shù)量.

（3）在一些實驗探究活動中，為了讓學(xué)生不犯錯誤，順利地得到預(yù)期的實驗結(jié)果，教師往往會過于詳細地講解實驗的原理、步驟和注意事項，將充滿發(fā)現(xiàn)樂趣的“探究”變成按部就班的“驗證”，乃至索然無味的“走過場”.

（4）學(xué)生探究活動的模式普遍會采用分組討論或分組實驗，但是組內(nèi)的分工往往只是為了便于完成任務(wù)，且難以保證全員參與；組與組之間更只是零互動的彼此重復(fù)，且缺乏競爭激勵機制.

以上的問題，不同程度地制約了學(xué)生好奇心與求知欲的發(fā)展，弱化了學(xué)生良好思維習(xí)慣和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，違背了新課程理念.針對這種情況，筆者在日常教學(xué)教研和聽課學(xué)習(xí)過程中，摸索總結(jié)了一種開展物理探究性教學(xué)活動的巧妙方法，現(xiàn)通過三個實際案例來闡述.

2 一種開展物理探究性教學(xué)活動巧妙方法的案例介紹

2.1 教學(xué)案例1

（1）探究內(nèi)容

同一個力在沒有條件限制的情況下，可以分解為無數(shù)對大小，方向不同的分力；而若確定了兩個分力的方向，力的分解也就成了唯一解.

（2）探究過程

①給每位學(xué)生分發(fā)一張透明投影片，一半學(xué)生（第一組）投影片上只有一個力F（如圖1所示），而另一半學(xué)生（第二組）投影片上除了有力F，還用虛線規(guī)定了兩個分力的方向（如圖2所示）.

②每位學(xué)生各自利用力的平行四邊形定則將力F分解.

③在第一組中選取若干位學(xué)生的分解結(jié)果，將各張投影片疊在一起（注意將力F所對應(yīng)的對角線重合），然后放上投影儀，呈現(xiàn)結(jié)果如圖1所示.引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：同一個力在沒有條件限制的情況下可以分解為無數(shù)對大小，方向不同的分力.

（4）在第二組中也選取若干位學(xué)生的投影片，用相同的方法[HJ1.45mm]放在投影儀上，呈現(xiàn)結(jié)果如圖2所示.引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：若確定了兩個分力的方向，力的分解也就成了唯一解.

（3）效果分析

在這個教學(xué)設(shè)計中，每位學(xué)生分到的任務(wù)都是完成一次力的分解，復(fù)習(xí)前知，且有很高的可完成度.在將個人貌似毫無關(guān)聯(lián)的分解結(jié)果重疊展示時，規(guī)律自然呈現(xiàn)，讓學(xué)生完成了一次不一樣的合作，加深了對教學(xué)內(nèi)容的理解，同時人人都能體驗到參與探究過程的樂趣.

2.2 教學(xué)案例2

（1）探究內(nèi)容：探究單擺周期與擺長的關(guān)系

（2）探究過程：

①各組學(xué)生在自己單擺細線上的任意位置打個結(jié)作為標記點（記為O點），以O(shè)點為懸點開展實驗，按照教材上的實驗要求測得此單擺的周期T；與此同時教師在黑板上用兩個吸盤固定、繃直一根細鋼絲，沿著細鋼絲畫一根時間軸，并標注好單位長度（如圖3所示）.

②請先后完成測量的各組學(xué)生依次上臺，找到本組所測周期T在時間軸上的對應(yīng)位置，將單擺細線于O點系到細鋼絲上，待各組依次懸掛的小球數(shù)量足夠多后，呈現(xiàn)的小球排布效果如圖3所示；

③引導(dǎo)學(xué)生按照圖3所示的實驗結(jié)果驗證、探究單擺周期與擺長的關(guān)系：ⅰ.驗證之前猜想，得出周期和擺長的關(guān)系成非線性關(guān)系；ⅱ.再次猜想：周期和擺長的關(guān)系為T2∝l；

④教師提問引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計下一步實驗方案：將原來的時間軸換成時間平方軸，并重新標注好單位長度（如圖4所示），各組將測得的周期換算成周期的平方，用和上一步類似的方法重新懸掛小球.

⑤最終呈現(xiàn)的小球排布效果如圖4所示，證實先前的猜想：周期和擺長的關(guān)系為T∝，完成實驗?zāi)康?

（3）效果分析

“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”這個實驗，若按照傳統(tǒng)的實驗步驟，需要測定多組數(shù)據(jù)，學(xué)生實驗操作的嫻熟程度較弱導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集時間過長，同時在數(shù)據(jù)處理、圖像擬合環(huán)節(jié)中，教材上建議在計算機上軟件處理數(shù)據(jù)，不少地區(qū)存在著硬件落后的問題，也給實驗?zāi)繕说淖罱K完成帶來了困難.

而在這個設(shè)計中一個小組只要測一次周期T，并且通過“懸掛”的方法，擺長L用直觀的呈現(xiàn)代替了測量，大大減少了數(shù)據(jù)測量的數(shù)量，提高了數(shù)據(jù)采集的效率.其次，在各組分別完成的實驗結(jié)果通過一個巧妙的設(shè)計匯總展示時，各小球的位置分布等效于常規(guī)實驗方案中數(shù)據(jù)采集后的“描點”，而無需采用軟件處理數(shù)據(jù)，為硬件配備落后的學(xué)校完成這個實驗提供了另一種有效的方式.另外，加入了小組間競爭環(huán)節(jié)，讓探究過程更加生動有趣.

2.3 教學(xué)案例3

（1）探究內(nèi)容：探究凸透鏡成像規(guī)律

（2）探究過程

①各組學(xué)生任意調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏兩兩間距離，直到光屏上呈現(xiàn)清晰的像，記錄下此時的物距u及成像特征（倒立/正立、縮小/放大），重復(fù)若干次.與此同時教師將兩把刻度尺固定在黑板上，分別在旁邊標記“倒立縮小實像”“倒立放大實像”字樣，并且在合適的位置畫上凸透鏡示意圖（如圖5所示）

②請先后完成操作的各組學(xué)生依次上臺，按照實驗記錄的物距u及對應(yīng)成像的特征，將提前分發(fā)的燭焰圖樣小貼紙貼到黑板上刻度尺旁的相應(yīng)位置，待貼紙數(shù)目足夠多后，呈現(xiàn)的貼紙分布效果如圖5所示；

③教師利用圖5所示的實驗結(jié)果來引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律，完成實驗?zāi)康?

（3）效果分析

“探究凸透鏡成像的規(guī)律”這個實驗，教材上要求學(xué)生在不同的物距下，通過調(diào)節(jié)像距，分別成“倒立縮小”和“倒立放大”的像多次，對于初次接觸該內(nèi)容的學(xué)生來說，這個任務(wù)的難度和工作量還是偏大的.

而在這個設(shè)計中每個小組只需要得到清晰的像，不再要求細分“倒立縮小”和“倒立放大”，而且如果時間有限，每個小組最少只需記錄一組實驗結(jié)果.通過上臺貼標簽這種方式將各組實驗結(jié)果匯總，為引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律提供了直接的素材，同時也增加了競爭性和趣味性.

3 對物理探究性教學(xué)活動的一些思考

上述的三個教學(xué)案例中，都用到了這樣一種方法：教師經(jīng)過巧妙的教學(xué)設(shè)計，讓學(xué)生先分組各自“進行實驗與收集數(shù)據(jù)”，再將各組數(shù)據(jù)匯總并借此來引導(dǎo)學(xué)生“分析和論證”得出結(jié)論.這樣的設(shè)計就把科學(xué)探究的要素靈活的滲透在教學(xué)活動中，具體來說，有以下幾個特點和作用：

（1）教師在探究過程中的作用不再是各環(huán)節(jié)的包辦者，而僅僅是一個物理環(huán)境的創(chuàng)設(shè)者，讓學(xué)生回歸探究的主體地位，真正參與到探究過程.

（2）各個探究小組之間的關(guān)系不再是簡單的彼此重復(fù)，而是相互合作的有機整體，可以在不沖淡探究本真的前提下，加快探究進程，提高探究效率，為課內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)提供了可能.

（3）物理探究性教學(xué)活動不再是枯燥乏味的走過場式驗證，通過分析由集體合作采集匯總的實驗數(shù)據(jù)，自行得出結(jié)論，能讓大部分學(xué)生真正體驗探究成功的喜悅.

（4）在探究過程中同時強化組內(nèi)和組間分工合作，且引入競爭激勵機制，可以提高學(xué)生科學(xué)探究的積極性和參與度，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)熱情.

總之，通過本文所介紹的這種巧妙方法的運用，讓物理探究性教學(xué)更加切實可行，行之有效，在此過程中讓學(xué)生真正參與到科學(xué)探究過程，切實提高科學(xué)探究的能力，真正科學(xué)探究的艱辛和喜悅.