高中物理微探究教學(xué)設(shè)計與思考①
——以“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”為例

(江蘇省南京市第二十九中學(xué)，江蘇 南京 210036)

1 引言

“微探究”是指在教學(xué)中，甄選某個“微”知識點或“微”問題而進行的探究，可以是學(xué)生獨立完成，亦可合作探究。微問題設(shè)計的優(yōu)劣是微探究教學(xué)成敗的關(guān)鍵，也關(guān)乎整節(jié)課的成敗。

在高中物理教學(xué)中有必要讓學(xué)生知道一般的探究過程要經(jīng)歷的階段，深諳其中蘊含的科學(xué)思維和各階段起承轉(zhuǎn)合的聯(lián)系。我們可以在一個大的探究過程中鑲嵌一些“微探究”活動，成為化解重難點的利器，成為深度學(xué)習的可靠途徑，成為整節(jié)課璀璨的亮點，讓學(xué)生記憶猶新、言猶在耳，讓探究有落腳點、著力點和突破點，以小見大、以小促大。本文以“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”為例，予以說明。

2 微探究內(nèi)容的選擇與設(shè)計

微探究1：如何設(shè)計實驗，測得小車的加速度?

本實驗?zāi)康氖翘骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系，獲得實驗數(shù)據(jù)是開展實驗的基礎(chǔ)、是必備條件，這種看似尋常又簡單的問題有什么探究價值呢？殊不知，“于無疑處有疑”才能有令人意想不到的收獲,才能設(shè)計出好的“微問題”，才能讓重點內(nèi)容的學(xué)習有深度。

按照課本設(shè)計的實驗，小車的加速度是通過打點計時器打出的紙帶獲得的，能夠通過處理紙帶求加速度是基本要求，必須熟練掌握。以此出發(fā)，類比發(fā)散，給學(xué)生以啟示，立足課本而又不拘泥于課本，像頻閃照片、光電門、傳感器等都可成為學(xué)生探究的工具。

微探究2：力F指的是哪個力？

要把這個問題想清楚，需對小車進行受力分析，小車受重力、支持力、拉力和摩擦力。重力和支持力是一對平衡力，那F究竟是拉力，還是拉力和摩擦力的合力呢？正常情況下，不會有學(xué)生說F是摩擦力。學(xué)生就會探討:如果是拉力會怎樣？如果是合力會怎樣？最終得到F是合力的結(jié)論。

微探究3：如何測量力F？

然而，只是鸚鵡學(xué)舌的記住結(jié)論是遠遠不夠的，并不是遇到所有問題只要照搬結(jié)論就可以解決，關(guān)鍵還是讓學(xué)生學(xué)習分析問題的方法、養(yǎng)成樂于探究和善于思考的習慣。比如，在這個實驗中，稍作改進，在車前連上力傳感器，可以直接得到小車所受拉力。而不再需要拉力近似等于重物的重力，當然也就不需要滿足M?m，又如，把長木板換成氣墊導(dǎo)軌，此時滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運動，所受摩擦力可忽略，自然也就不存在平衡摩擦力之說。學(xué)生不假思索地照葫蘆畫瓢把導(dǎo)軌一端抬高，反而造成錯誤操作。

微探究4：如何直觀得出a與M成反比的結(jié)論？

實驗中，在控制M一定時，發(fā)現(xiàn)a隨著F的增大而增大，于是猜想a∝F、a∝F2、a∝F3……，然后逐一驗證?？墒?，當控制F不變時，a會隨著M的增大而減小，于是，我們可以猜想a與M成反比、a與M2成反比、a與M3成反比……，可是驗證起來就非常困難。思維的品質(zhì)體現(xiàn)在思考問題時能否靈活變化角度，如此不行，那就換個角度。a與M成反比就是a與1/M成正比，直線的驗證要比曲線更容易、直觀。

微探究5:在作a-F圖像時，發(fā)現(xiàn)當F較大時，圖像會彎曲，為什么？

圖1

微探究6:在作a-1/M圖像時，圖像會彎嗎?

圖2

3 微探究教學(xué)的思考與啟示

高中物理課程標準要求學(xué)生能正確觀察和如實記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)精神。會用正確的方法處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。并能對實驗方案和實驗結(jié)果進行評估和反思。微探究教學(xué)正是著力培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想、探究質(zhì)疑、解決問題的能力，進而培養(yǎng)學(xué)生探究的意識。

關(guān)于微探究內(nèi)容的選擇，以激勵學(xué)生思考、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維為原則。微探究的頻率不宜過高，一節(jié)課可以選擇兩到三個重點內(nèi)容展開探究，這樣既可以確保時間充裕，也可讓探究全面展開，探究的內(nèi)容也更有深度，同時也可以讓教學(xué)內(nèi)容重點突出。微探究內(nèi)容的選擇深度要適宜，過簡單會讓學(xué)生覺得沒有挑戰(zhàn)性，進而失去探究的興趣，使得微探究活動無法正常開展；過難會讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，打擊學(xué)生探究的積極性。

微探究教學(xué)是生本觀的鮮明體現(xiàn)，微問題的設(shè)計從學(xué)生角度出發(fā)，尊重學(xué)生的主體地位，一切設(shè)計以為學(xué)生的學(xué)服務(wù)為出發(fā)點展開，充分考慮學(xué)生的實際需求和認知水平，堅持“跳一跳，夠得著”的設(shè)計理念，關(guān)注學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，發(fā)揮學(xué)生的潛能和主觀能動性，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。