培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力的物理教學(xué)案例

凌智鋼

【摘 要】通過(guò)超重與失重的自主探究，注重學(xué)生的體驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)感知身邊的現(xiàn)象，去發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題；共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用探究，注重學(xué)生思維過(guò)程的呈現(xiàn)。通過(guò)這兩個(gè)自主探究的教學(xué)案例，旨在培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，形成較強(qiáng)的物理思維模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。教學(xué)案例把物理核心素養(yǎng)運(yùn)用于課堂的教學(xué)之中。

【關(guān)鍵詞】自主探究；物理思維；核心素養(yǎng)

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中，逐步形成的適合個(gè)人終生發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格。要培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，就需要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，幫助他們發(fā)展探究知識(shí)、獲取信息和自主學(xué)習(xí)的能力。對(duì)教科版物理必修一的兩節(jié)內(nèi)容深入研究，采用自主探究的方式進(jìn)行教學(xué)。

一、超重與失重的自主探究

在新課教學(xué)之前，從實(shí)驗(yàn)室借出彈簧秤和勾碼，或者學(xué)生用自己家里的電子秤。讓學(xué)生在自己小區(qū)的電梯里面，測(cè)量勾碼的重力或者自己的體重。記錄如下：學(xué)生在電梯里測(cè)量勾碼（體重）的情況。

（靜止、加速上、勻速上、減速上、加速下、勻速下、減速下的第一次、第二次、第三次）。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)，分析下面四個(gè)問(wèn)題：

1.讀數(shù)有時(shí)大有時(shí)小，難道我的體重（勾碼的重力）在發(fā)生變化嗎？

2.如果我的體重（勾碼的重力）沒(méi)有發(fā)生變化，那么體重計(jì)直接測(cè)量的還是我受到的重力（勾碼的重力）嗎？

3.如果體重計(jì)直接測(cè)量的不是我受到的重力（勾碼的重力），那么它直接測(cè)量的是什么力呢？

4.究竟是什么原因引起了體重計(jì)讀數(shù)（彈簧秤）的變化呢？

從教學(xué)實(shí)際中的反饋情況：第一、二兩題學(xué)生都能知道結(jié)果，問(wèn)題主要出在第三、四問(wèn)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，第三題大部分學(xué)生認(rèn)為，直接測(cè)量的是豎直方向的合力，也有學(xué)生認(rèn)為是壓力。第四題大部分學(xué)生認(rèn)為是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，也有學(xué)生回答超重和失重，甚至還有一個(gè)學(xué)生的答案是同一位置，高度增大，g變小，所以不同，但也有通過(guò)認(rèn)真預(yù)習(xí)，回答的是加速度的改變。雖然學(xué)生的答案多種多樣，甚至有個(gè)別同學(xué)的回答有些離奇，但這能直接反應(yīng)學(xué)生在自我探究后對(duì)于這部分知識(shí)的理解情況，對(duì)于教師的教學(xué)有促進(jìn)作用。

大部分學(xué)生在自我探究的基礎(chǔ)上，再通過(guò)課堂上老師的教學(xué)，能很好地理解超重與失重的本質(zhì)。此部分內(nèi)容對(duì)于高一學(xué)生，很容易認(rèn)為彈簧稱的示數(shù)與物體的重力相等，因?yàn)閷W(xué)生在初中只學(xué)習(xí)了力的平衡的情況，對(duì)于加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)沒(méi)有研究。由于在活動(dòng)中學(xué)生有親身體驗(yàn)，故對(duì)彈簧秤的示數(shù)既可以與物體的重力相等，也可以比物體重力大或者小就有了較為深刻地理解。

二、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用自主探究

活動(dòng)1：關(guān)于移動(dòng)貨物箱的疑問(wèn)。工人在移動(dòng)放在水平面上的貨物箱時(shí)，通常會(huì)采用“推”與“拉”的兩種方法。這兩種方法的作用力方向不同：推力斜向下，而拉力則斜向上。實(shí)踐證明，“推”往往要比“拉”費(fèi)力，這是為什么呢？

活動(dòng)2：如何選擇繩子的粗細(xì)。為了使插入地面的排球網(wǎng)架的直桿能垂直于地面，需要用繩子把桿拉住。假設(shè)繩子OA、OB、OC在同一平面內(nèi)，OA與OB兩繩的拉力大小相同，夾角60°。

畫(huà)出O點(diǎn)的受力示意圖。

根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件，建立坐標(biāo)，列出平衡方程。

解出三個(gè)力之間的關(guān)系。

如果繩能承受的拉力跟繩橫截面積成正比，那么OC繩的直徑至少應(yīng)是OA（OB）繩的幾倍才合理？

該節(jié)內(nèi)容有兩個(gè)活動(dòng)，在課堂展示之前，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，老師準(zhǔn)備紙條，紙條上面有上臺(tái)講題的順序和小組內(nèi)幾號(hào)同學(xué)上臺(tái)講解，每個(gè)小組隨機(jī)抽取紙條，每個(gè)同學(xué)都可能被抽中，從而督促每個(gè)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)時(shí)認(rèn)真思考，做好充分的準(zhǔn)備。每個(gè)上臺(tái)講解的同學(xué)限時(shí)10分鐘。

學(xué)生講解記錄如下：

第一組：板書(shū)很差，在講解習(xí)題時(shí)，沒(méi)有面對(duì)全班同學(xué)，思路不清晰。

第二組：畫(huà)圖都用去30秒的時(shí)間，上了講臺(tái)1分鐘還未開(kāi)始講話，物理表達(dá)式書(shū)寫(xiě)不規(guī)范。

第三組：講解清楚，氣氛較好，但動(dòng)作慢，導(dǎo)致超時(shí)，到最后也沒(méi)有推導(dǎo)出最終結(jié)果。

第四組：表達(dá)清楚，過(guò)程簡(jiǎn)潔，順利地完成了習(xí)題的講解。

對(duì)于活動(dòng)1，教材上已經(jīng)進(jìn)行了部分分析，學(xué)生只需要把水平向前，地面的支撐力，摩擦力和拉（推）動(dòng)貨物箱的條件的表達(dá)式寫(xiě)出來(lái)，即可完成該活動(dòng)的理解。拉（推）動(dòng)貨物箱的條件表達(dá)式學(xué)生只寫(xiě)了水平向前的分力等于摩擦力，而沒(méi)有考慮大于的情況。學(xué)生能分步驟地寫(xiě)出表達(dá)式，但對(duì)于“推”往往要比“拉”費(fèi)力的原因沒(méi)有進(jìn)行分析，不能寫(xiě)出最終的表達(dá)式。移動(dòng)貨物的模型在高中物理的教學(xué)中出現(xiàn)的頻率極高，也是斜面上拉（推）物體模型的基礎(chǔ)，高中學(xué)生必須熟練掌握的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生自主探究對(duì)于掌握該知識(shí)點(diǎn)是行之有效的教學(xué)方法。

對(duì)于活動(dòng)2，建立坐標(biāo)，列出方程最為關(guān)鍵，直徑之比由于計(jì)算的原因，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比較難。

比較四組同學(xué)的課堂展示，后面組學(xué)生比前面組學(xué)生講解得好一些，最后一組講解最好，有部分原因在于后面的組聽(tīng)取了前面組的講解，有了一定的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)內(nèi)容理解也越深刻，講解就越來(lái)越好。采用這樣的方式教學(xué)，讓學(xué)生充分地參與到活動(dòng)中，從活動(dòng)去領(lǐng)會(huì)物理知識(shí)，不再是枯燥地老師講，學(xué)生學(xué)。另一方面，學(xué)生上講臺(tái)講課，也是對(duì)學(xué)生膽量的鍛煉，有部分學(xué)生心態(tài)不好，遇到大型考試，就會(huì)發(fā)揮失常，主要是學(xué)生的心理素質(zhì)不好。通過(guò)這樣的方式，鍛煉學(xué)生的心理素質(zhì)，學(xué)生在遇到重要考試時(shí)，心理承受能力更強(qiáng)。學(xué)生在講解后，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理地點(diǎn)評(píng)，記錄學(xué)生所欠缺的方面，在以后的教學(xué)中，多培養(yǎng)學(xué)生這些方面的能力。

自主探究的物理教學(xué)，能夠幫助學(xué)生逐漸形成物理核心素養(yǎng)，有利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。兩個(gè)教學(xué)案例，超重與失重的教學(xué)，注重把抽象的超重與失重通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生去體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)課前的自主探究。共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，對(duì)學(xué)生要求更高，除了課前的自主學(xué)習(xí)以外，還需要學(xué)生在課堂上，通過(guò)有限的時(shí)間，展示學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。