探究性教學(xué)在物理課堂中的應(yīng)用

摘要：：探究性教學(xué)活動(dòng)有兩個(gè)顯著特征，一是以問(wèn)題為中心組織教學(xué)內(nèi)容，將教學(xué)內(nèi)容問(wèn)題化；二是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境、提供解決問(wèn)題的依據(jù)材料，由學(xué)生獨(dú)立探究、發(fā)現(xiàn)知識(shí)和解決問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：探究性教學(xué)；課堂教學(xué)；應(yīng)用

探究是新課標(biāo)的核心理念，探究性教學(xué)是在教學(xué)中以問(wèn)題為載體，創(chuàng)設(shè)一種科學(xué)研究的情景和途徑，讓學(xué)生通過(guò)自己收集、分析和處理信息，感受并體驗(yàn)知識(shí)產(chǎn)生和應(yīng)用過(guò)程的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)。探究性教學(xué)的關(guān)鍵是不直接告知學(xué)生什么，而要經(jīng)過(guò)師生雙方的努力，用各種方法，通過(guò)一定途徑去獲得答案。探究強(qiáng)調(diào)的是過(guò)程和滲透。探究教學(xué)能為學(xué)生創(chuàng)造親身經(jīng)歷的條件，使學(xué)生對(duì)所追求的問(wèn)題有深刻的印象，在生命的過(guò)程中刻下痕跡，為今后的學(xué)習(xí)和工作留下智力和能力的背景。探究性教學(xué)不是一種模式，不一定有固定的程序，而是由一些探究片斷浸潤(rùn)在課堂上師生之間智力的、情感的活動(dòng)之中。筆者根據(jù)幾個(gè)探究片段，意在用案例來(lái)說(shuō)明探究的含義。

一、 用探究建立概念

片段1：位移的定義

情境：一支考古隊(duì)，在一望無(wú)際的沙漠考察，事先安扎好營(yíng)地，如圖1所示。隊(duì)員離開(kāi)營(yíng)地，經(jīng)一段時(shí)間隊(duì)長(zhǎng)要知道隊(duì)員的位置，即已知初位置怎樣確定末位置？假設(shè)隊(duì)員有辦法測(cè)量通過(guò)的路程和直線距離，并帶有指南針，問(wèn)：隊(duì)員應(yīng)告訴隊(duì)長(zhǎng)什么？

問(wèn)題：路程嗎？時(shí)間嗎？

學(xué)生思考——小組討論——發(fā)表意見(jiàn)——?dú)w納總結(jié)

正確結(jié)論：直線距離和方向，如圖1所示。

定義：為了表示位置的變化，人們引入位移這個(gè)物理量，定義為“初位置指向末位置的有向線段”。

評(píng)：創(chuàng)設(shè)情境，引起學(xué)生的注意；產(chǎn)生問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考——隊(duì)員怎么辦？討論后得出結(jié)論。位移的概念不是輕松獲得的，是經(jīng)過(guò)自身的活動(dòng)得到的，概念被內(nèi)化為學(xué)生的長(zhǎng)時(shí)記憶。

二、 用探究發(fā)現(xiàn)規(guī)律

片段2：開(kāi)普勒第三定律

問(wèn)：這些數(shù)據(jù)有沒(méi)有什么規(guī)律呢？R和T有什么比例關(guān)系呢？

學(xué)生討論提出方案：求以下比值，看是否為常量

RT、R2T、RT2、R3T、R3T2、R4T3、R2T、3R2T…

為了節(jié)約時(shí)間，讓每4人為一組求其中一種比例，如甲組求RT乙組求R2T等

最后一組求出的R3T2=k，發(fā)現(xiàn)了規(guī)律。再討論k的意義，k是各行星共有的，為什么這些行星會(huì)有共同的東西？學(xué)生思考后回答：它們圍繞共同的太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，或者說(shuō)它們是同一“娘”生的。

評(píng)：重復(fù)了開(kāi)普勒的工作，學(xué)生進(jìn)入科學(xué)家的角色，在探究未知世界的過(guò)程中學(xué)習(xí)，有科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的積淀，有成功愉快的體驗(yàn)。R3T2=k的數(shù)學(xué)模型會(huì)刻印在學(xué)生的記憶中。

片段3：自由落體運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)

問(wèn)題：是a保持不變的運(yùn)動(dòng)嗎？是a增加或減小的運(yùn)動(dòng)嗎？

猜想：可能是a不變的運(yùn)動(dòng)

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：你有哪些辦法檢驗(yàn)猜想

學(xué)生提出方案

（1） Δs=aT2

（2） 測(cè)出v和t，畫(huà)出vt圖像

（3） 由h=12at2求a，取不同的h，看a是否相等

選定方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：選方案（1）剪下相同時(shí)間內(nèi)的紙帶，貼在一張紙上，如圖2，連接各段的頂點(diǎn)，如果是一條直線，說(shuō)明是自由落體是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

這個(gè)設(shè)計(jì)方案有多種，表現(xiàn)出開(kāi)放性，學(xué)生在廣闊的思維空間尋求研究方案，這一教學(xué)過(guò)程拓展了學(xué)生的思路，催生了學(xué)生思維的創(chuàng)造和創(chuàng)新，在選擇方案的過(guò)程中，有一個(gè)客觀和優(yōu)化的問(wèn)題，這就是科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀的學(xué)習(xí)歷程。

三、 用探究突破難點(diǎn)

片段4：平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)

問(wèn)題：你什么理解或用什么辦法說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)？

思考→討論→方案

在教師的引導(dǎo)下設(shè)計(jì)出以下方案：

（1） 從動(dòng)力學(xué)的角度看a=Fm=mgm=g，力不變，所以a不變；

（2） 從運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性理解，水平方向速度不變，豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，而自由落體的加速度是不變的；

（3） 從數(shù)學(xué)向量差的角度理解，求相等的時(shí)間內(nèi)的Δv1=Δv2=Δv3，如圖3，則a=ΔvΔt=恒量。

評(píng)：學(xué)生對(duì)勻變速運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，停留在直線運(yùn)動(dòng)模型，理解為相同的時(shí)間內(nèi)速度的增加或減小相同。平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，相同時(shí)間速度大小增加不同，怎么是勻變速運(yùn)動(dòng)呢？這里就有一個(gè)認(rèn)識(shí)的臺(tái)階，學(xué)生理解有很大的難度，如何讓學(xué)生克服這個(gè)思維障礙，只有讓學(xué)生在思想矛盾中經(jīng)歷較多的思考較量，才可以使認(rèn)識(shí)深化和內(nèi)化。

四、 用探究強(qiáng)化重點(diǎn)

片段5：用牛頓定律列方程

問(wèn)題：牛頓第二定律F=ma，其中F是合外力，具體解決問(wèn)題時(shí)等式左邊是求合力的表達(dá)式，你能用多少不同的例子列出多少個(gè)F=ma的方程。

學(xué)生：各自獨(dú)立書(shū)寫(xiě)→小組討論補(bǔ)充→代表交流，可能會(huì)有以下這些（圖4）：

評(píng)：對(duì)一些重點(diǎn)問(wèn)題，經(jīng)專(zhuān)題研究，使學(xué)生通過(guò)回顧、歸類(lèi)、總結(jié)的思維程序，不僅加深了理解，也提高了思維的清晰度，經(jīng)歷過(guò)程建構(gòu)、信息強(qiáng)化、重構(gòu)知識(shí)構(gòu)架、激活思維、提高了知識(shí)儲(chǔ)備的靈敏度，就可以達(dá)成應(yīng)用知識(shí)的自覺(jué)性和自動(dòng)化的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

五、 用探究法練習(xí)知識(shí)的應(yīng)用

片段6：平拋運(yùn)動(dòng)應(yīng)用

問(wèn)題：用平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可以解決哪些問(wèn)題或能編什么題？

學(xué)生活動(dòng)：思考、討論、隨機(jī)發(fā)言

生成的問(wèn)題有：（1）測(cè)物體速度；（2）測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣?；?）已知一段軌跡求初速度；（4）已知v和t求位置和速度；（5）已知速度v和水平方向的夾角求時(shí)間t；（6）讓平拋物體落到斜面上；（7）讓平拋物體落到臺(tái)階上；（8）在斜面上做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)。endprint

評(píng)：一個(gè)問(wèn)題開(kāi)發(fā)性越大，學(xué)生思維的自由度越大，創(chuàng)造機(jī)遇就越多，越具有探究性。給出一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生用知識(shí)去設(shè)計(jì)各種應(yīng)用問(wèn)題，題目是他們想出來(lái)的，自然也能解決。不然教師出題讓他做，學(xué)生是被動(dòng)的，不知道哪來(lái)的題，不知道還有多少題，不容易理解命題的意圖，解題存在一定的困難；而且做了這個(gè)題，也不知道能不能做其他題，學(xué)生不自信，這就是題海戰(zhàn)術(shù)低效率的原因。

六、 用探究法評(píng)講作業(yè)

例：已知地球質(zhì)量為5.98×1024kg，赤道半徑6378 km，極半徑6357 km，求質(zhì)量為1 kg的物體在兩極和赤道上的向心力。

學(xué)生錯(cuò)解：F極=GMmR2極=9.87 N，

F赤=GMmR2赤=9.80 N。

我?guī)У陌啵e(cuò)誤率達(dá)90%左右

評(píng)講：教師板書(shū)錯(cuò)誤解法

提出問(wèn)題：有哪些辦法證明以上解法是錯(cuò)誤的

學(xué)生：獨(dú)立思考——討論——準(zhǔn)備——交流

得出如下證明方法：（1） 從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度，兩極物體沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，是平衡的，所以a=0，F(xiàn)=0，赤道物體F=mω2R=1×2π864002×6.4×106=0.034 N。

（2） 從動(dòng)力學(xué)角度：兩極物體受到的支持力和引力的合力為零，赤道物體受到的支持力與引力差不多，合外力很小。

（3） 反證法，設(shè)赤道物體的向心加速度為9.8 m/s2，而近地衛(wèi)星的加速度也為9.8 m/s2，則兩者角速度應(yīng)該相等，實(shí)際上近地衛(wèi)星的角速度比赤道物體大得多。

評(píng)：如果教師說(shuō)錯(cuò)在哪里，應(yīng)該怎樣解？學(xué)生過(guò)一段時(shí)間就會(huì)忘記，這就是學(xué)生上課聽(tīng)得懂，課后不會(huì)做題的原因。如果經(jīng)過(guò)學(xué)生自己反復(fù)地思考論證，在探究錯(cuò)誤原因的過(guò)程中追尋記憶的空白、發(fā)現(xiàn)思維的盲點(diǎn)、糾正思考的方向；使他們的心智得到不斷地操練，這樣就能優(yōu)化思維品質(zhì)，提高心智技能。

新課改倡導(dǎo)多樣化的教學(xué)方式，探究是其中的一種學(xué)習(xí)方式，但基于這種認(rèn)識(shí)還是不夠的，探究還是一種精神，一種育人的理念，每一種學(xué)習(xí)方式都可以滲透探究的思想。新課引入可以用探究、物理量的定義可以用探究、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)可以用探究，學(xué)生接受某種知識(shí)也應(yīng)包含探究因素。化解學(xué)習(xí)的困難、提煉知識(shí)的內(nèi)核、疏通思維的障礙、點(diǎn)燃智慧的火花等等都可以用探究。故說(shuō)，探究性教學(xué)理應(yīng)是物理教學(xué)的常態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高文.教學(xué)模式論[M].上海教育出版社，2002.

[2] 中學(xué)物理[M].2007.

[3] 中學(xué)物理教與學(xué)[M].2008.

作者簡(jiǎn)介：

劉芝兵，江蘇省宿遷市，宿遷高等師范學(xué)校。endprint