探究互動(dòng)法在天體運(yùn)動(dòng)中的教學(xué)嘗試

張錦

摘 要： 新的課程理念就是要打破以講授、灌輸為主的教學(xué)方式，構(gòu)建以學(xué)生主動(dòng)參與、師生雙向互動(dòng)、探究創(chuàng)新為主的教學(xué)模式，讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法與途徑，在學(xué)習(xí)過程中體會(huì)樂趣。

關(guān)鍵詞： 探究互動(dòng) 問題解決 天體運(yùn)動(dòng)

一、學(xué)生現(xiàn)狀

高一物理必修二第六章第四節(jié)“萬有引力理論的成就”教材內(nèi)容給出了如下描述：“地球的質(zhì)量是多少？這不可能用天平稱量。若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，則地面上質(zhì)量為m的物體所受的重力為mg等于地球?qū)ξ矬w的引力。”本節(jié)內(nèi)容理論性較強(qiáng)，空間邏輯能力要求較高，屬于高考中的核心考點(diǎn)和熱點(diǎn)，學(xué)生普遍反映難以理解，只能達(dá)到了解和識(shí)記的層次，不能深入掌握這一理論，不能靈活應(yīng)用。

二、方法依據(jù)

我試圖采用探究互動(dòng)法讓學(xué)生對(duì)于理論性較強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)能更容易接受。探究互動(dòng)法是指課堂教學(xué)中要突出學(xué)生主體地位和教師主導(dǎo)作用，在“提出問題—解決問題”的學(xué)生自主探究過程中，通過師生之間的合作與互動(dòng)，從知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等方面培養(yǎng)學(xué)生，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)所形成的穩(wěn)定而簡(jiǎn)明的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、程序及方式。本教學(xué)方法是在借鑒心理學(xué)家澳勒斯提出的關(guān)于創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的三個(gè)過程（孕育、明朗、檢驗(yàn)）和前蘇聯(lián)教科院院士M·N·馬赫穆托創(chuàng)立的“問題解決教學(xué)法”（問題情境的創(chuàng)設(shè)、問題的提出、問題的解決）而提出的。

三、教學(xué)案例

師：現(xiàn)在我們探究如何利用萬有引力定律稱量地球的質(zhì)量。若將一物體放置在地球表面，則該物體受到幾個(gè)力的作用？

生：受到重力和支持力兩個(gè)力的作用。

師：這兩個(gè)力的關(guān)系如何？

生：是一對(duì)平衡力。

師：若考慮地球自轉(zhuǎn)，則該物體做什么運(yùn)動(dòng)？

生：隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)。

師：那么，物體所受的這兩個(gè)力還是平衡力嗎？

生：若是平衡力，則物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來源是什么？若不是平衡力，則與已有的認(rèn)知相矛盾。

師：按照萬有引力定律，地球與物體之間應(yīng)該存在萬有引力，那么為什么物體只受重力與支持力呢？重力產(chǎn)生的原因是由于地球的吸引，重力和萬有引力之間的關(guān)系如何？

生：原來我們沒有萬有引力方面的知識(shí)，認(rèn)為物體只受重力和支持力?，F(xiàn)在我們知道地球表面的物體實(shí)際受到地球?qū)λ囊偷孛鎸?duì)它的支持力。這兩個(gè)力的合力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。

師：非常正確，現(xiàn)在我們定量計(jì)算一下萬有引力、支持力和向心力。不妨假設(shè)一個(gè)質(zhì)量為1kg的物體放置在地球表面，地球是一個(gè)橢球體，極地半徑為6357km，赤道半徑為6378km，可見，在計(jì)算要求不太高的情況下，可以將地球看成半徑為6400km的球體。當(dāng)物體放置在地球表面不同位置時(shí)，受力會(huì)有哪些差異？

生：物體放在地球表面不同緯度處，受到地球的萬有引力大小相同，但隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不同，所需向心力也不同。

師：若設(shè)物體放置在地球表面某一任意緯度處，則物體所受萬有引力和向心力的關(guān)系如何？

師：物體處在地球不同位置，萬有引力大小和向心力大小如何？萬有引力的另一個(gè)分力具有什么物理意義？

生：將地球可近似看做球體，物體在地球不同位置，所受萬有引力大小均相等；而物體在地球表面不同位置，角速度相等，越靠近赤道，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越大，所需向心力越大。萬有引力的另一個(gè)分力則應(yīng)為物體受到的重力。

師：當(dāng)物體處在赤道上時(shí)，所受到的向心力、萬有引力和重力之間的關(guān)系又如何？

=且生：物體在赤道上時(shí)，如圖2所示，萬有引力、向心力和重力在同一條直線上，他們之間的關(guān)系就是：F引+Fn+G且滿足F引=Fn+G.

師：由此可見，越靠近兩極，物體隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力越小，萬有引力的大小越接近物體受到的重力。在精度要求不太高的前提下，我們可以得出什么結(jié)論，這一結(jié)論的前提是什么？

生：若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，則地面上質(zhì)量為m的物體所受到的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力。

師：那么，物體在地球表面所受到的力嚴(yán)格意義上如何？在近似情況下又如何？

生：在考慮地球自轉(zhuǎn)的情況下，物體在地球表面受到萬有引力和地面的支持力，二者的合力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力。這種情況下重力是萬有引力的一個(gè)分力。在不考慮地球自轉(zhuǎn)的情況下，物體在地球表面受到的萬有引力和地面支持力，二者的合力為零。這一狀態(tài)下也可以說物體受到的重力等于萬有引力。這一問題得到解決。

四、實(shí)施“探究互動(dòng)法”的感想和反思

本節(jié)課以問題的發(fā)現(xiàn)、探究及解決為主要線索，突出教師“啟導(dǎo)”和學(xué)生“探究”過程中的合作與互動(dòng)，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。在運(yùn)用時(shí)，有以下兩點(diǎn)操作要求。

1.從教師主導(dǎo)看：其主導(dǎo)作用主要體現(xiàn)在“設(shè)境、啟發(fā)、導(dǎo)撥、調(diào)控”四個(gè)過程之中。要求教師善于把握“啟導(dǎo)”環(huán)節(jié)，通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生引起認(rèn)知沖突，激發(fā)探求欲望，促使他們主動(dòng)地尋求解決問題的方法和途徑，并在嘗試與探索中取得成功。對(duì)教師來說，我認(rèn)為關(guān)鍵要把好四個(gè)度。

（1）“境要新”。所謂“新”，就是有新意、有吸引力。即要求教師在深研教材、熟悉學(xué)生的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)，使呈現(xiàn)出的問題情境和矛盾事件，能夠激起學(xué)生對(duì)自己原先的態(tài)度、目標(biāo)及知識(shí)的挑戰(zhàn)，從而引發(fā)真正的探究興趣。

（2）“啟要巧”。所謂“巧”就是要求教師運(yùn)用恰當(dāng)?shù)难哉Z(yǔ)和態(tài)勢(shì)，恰到好處地進(jìn)行啟發(fā)。既要“啟而有法”，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和興趣，又要“開而弗達(dá)”，不直接提供現(xiàn)成的結(jié)論或解決問題的方法。

（3）“導(dǎo)要法”。所謂“法”，就是要求教師把握時(shí)機(jī)。什么時(shí)候該導(dǎo)，什么時(shí)候不該導(dǎo)，什么學(xué)生該用什么導(dǎo)法，等等，都要精心設(shè)計(jì)。否則，效果就會(huì)不好，甚至適得其反。

（4）“控要穩(wěn)”。所謂“穩(wěn)”，有兩個(gè)含義，一是調(diào)控好學(xué)生的探索方向；二是調(diào)控好學(xué)生的探索進(jìn)程。因?yàn)檎n堂40分鐘，有一個(gè)時(shí)間和任務(wù)的限制，既要使每個(gè)學(xué)生在課堂上有所得，提高單位時(shí)間的效率，又要求教師按時(shí)完成教學(xué)任務(wù)。

2.從學(xué)生主體看：學(xué)生的主體地位主要體現(xiàn)在“質(zhì)疑、思考、探索、評(píng)價(jià)”四個(gè)學(xué)習(xí)過程之中。即要求學(xué)生以最優(yōu)化解決問題和提高能力為終極目標(biāo)，在教師的指導(dǎo)下，經(jīng)過自己不斷思考、嘗試、探索與評(píng)價(jià)，挖掘創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)，提高創(chuàng)造能力。

五、結(jié)語(yǔ)

諸如教材中此類內(nèi)容，若教師僅按教材所描述的內(nèi)容一帶而過，就只能將這些知識(shí)告訴給學(xué)生，學(xué)生只能學(xué)到這些正確結(jié)論，但學(xué)生對(duì)此類知識(shí)的掌握僅僅停留在記住層面，缺乏方法支撐，學(xué)生獲得的能力是有限的。若要鞏固這些知識(shí)只能通過大量習(xí)題訓(xùn)練完成，這就是無視教學(xué)方法采用單一的授受式教學(xué)產(chǎn)生的后果。而探究互動(dòng)法的教法通過教師的啟發(fā)誘導(dǎo)作用，其目的在于引起學(xué)生的探索。從某種意義上說，學(xué)生探索的愿望越強(qiáng)烈，探索性行為越多，探索的結(jié)果越好，則表明教師的啟發(fā)誘導(dǎo)越有成效，教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體積極性相結(jié)合得越圓滿。這種做法更貼近學(xué)生實(shí)際，適應(yīng)學(xué)生的接受能力，能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和思維的活躍性，訓(xùn)練思維的縝密和邏輯的推理，達(dá)到啟智益學(xué)、循序漸進(jìn)、不斷發(fā)展的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐學(xué)福.探究學(xué)習(xí)教學(xué)策略[M].北京師范大學(xué)出版社（第一版），2010.7.1.

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