当前位置:首页>>教材培训>>学科培训>>高中物理>>课程教材研究>>课程研究

  摘要:本文通过课堂教学案例的分析阐明物理探究教学遵循原则、操作过程、及实施效果,旨在促进高中物理课堂探究教学能更加有效实施。

 

  关键词:探究教学 原则 操作   效果 

 

  我省新课标实施三年,摸着石子过河,一轮已经结束。反思过去的教学行为,有许多经验值得总结和推广,但是,也有很多问题需要我们去改进和思考,如探究形式化、程序化、自由化等问题。为使探究教学更加有效,在总结归纳过去教学基础上,对物理课堂探究教学进行新的思考,笔者对高中物理探究教学遵循原则,操作过程,实施效果谈一点看法。

 

  一、原则──探究教学遵循原则

 

  为了有效实施探究式教学,首先要明确探究教学遵循原则,因为原则制约着探究教学的目标、形式、内容和方法。笔者把高中物理探究教学归纳为以下四个基本原则。

 

  1.渐进性原则

 

  探究教学应该遵从循序渐进的原则,因此,创设探究情境应当是递进式的、有节奏的、前后呼应、相互衔接和逐步深化。教师提出的问题不应是简单问题的流水账,也不是疑难问题的集锦,而是具有连贯性、目标性,自始至终渗透反省性思维的情境。探究的每个过程应该成为学生继续讨论的原动力,否则,可能会引起思维的无序状态。教师所设置的探究情境,要利用学生过去的经验或知识的回忆,并且充分结合学生能够接触到的生活实际和社会发展的实际,引起学生的假设、分析、比较、判断和评价,应该在本堂课结束时引导学生对问题或课题有更多的探究等。教师要采用不同的方法,由易到难,由浅入深,由低级到高级地创设具有自身特点的探究情境,引导学生积极参与教学过程,不断生成新资源。

 

  根据循序渐进的原则,我们在具体教学过程中,体现在二个方面,一是在某一个探究问题的设计要具有递进性。例如在磁电式电表教学中,围绕电表,在学生自主探究的基础上,我们由简到难提出如下探究的问题:①线圈的转动是如何产生的?②线圈为什么不一直转下去?③如何根据指针的偏转方向来确定电路中电流方向?④为什么指针偏转角的大小可以说明被测电流的强弱?⑤增大电表灵敏度的措施有哪些?⑥若电表读数总比准确值稍小一些,如何改正?⑦使用时要特别注意什么?⑧磁电式电流表怎样保证电流刻度是均匀的?⑨辐向分布磁场的特点?磁感线特点?

 

  二是根据学生知识掌握程度设计不同的探究难度,如高一学生的起步教学中要加强探究意识形成的过度性探究,如探究弹簧伸长量与作用力的关系,我们设计如下简单的探究情景:准备8个相同的钩码和一根弹簧。当弹簧悬挂着一个钩码时,测出它伸长量。其探究过程如下:①测量弹簧上不挂钩码和挂123…6个钩码时,弹簧的长度;②作图表示弹簧长度与钩码重力之间关系;③预测挂7个和8个钩码时,弹簧的长度;④检验你的预测是否正确。分析与结论;⑤描述你得到的弹簧长度与钩码重力的关系图线的形状是怎样的,你如何用这条图线来预测挂7个和8个钩码时弹簧的长度?教学实践证明,这样探究,是符合高一新生认知规律,也深受学生的喜欢。

 

  在课堂教学中,使用高层次、开放性的问题比简单的、封闭性问题更能够生成新的教学资源,因为高层次的、开放性的问题能够鼓励学生进行分析一综合一判断,有利于训练学生的思维,有利于形成抽象概念。特别需要指出的是,教师应该合理使用简单问题和复杂问题,并使之有效匹配。实践证明,适量持续使用复杂问题或开放性问题比集中大量使用它们效果会更好一些。

 

  2.自主性原则

 

  “科学探究”不仅是一种教学方式也是一种学习方式。学生在“科学探究”活动中,通过自主的探究活动,学习物理概念和物理规律,并在探究和获取知识的同时,体会科学家研究科学时的探究过程,培养学生的科学探究能力、科学态度和科学精神。

 

  在探究教学中,学生是学习的主人,教师应尽量将时间和空间留给学生,让学生自主思考,积极讨论,突出学生的亲自感悟能力,培养学生的多向思维。但探究的关键不在于探究所用时空的数量,而在于学生自主思维的广度和深度。根据教学内容和学生的探究能力水平,通常我们可以采用教师引导学生探究和学生自主探究两种形式或两种形式相结合的方式。很多时候,教师在探究活动中既是引导者也是合作者,教师的作用就是设计、组织、协调和点拨学生自主探索与合作交流,激励学生的探究兴趣。如《机械波》教学后,我们尝试学生自主性相对较大的探究学习的问题,设计如下问题情景:▲你能找出生活中振动物体的振源吗?▲你能根据学过知识设计一个机械波的实验吗?

 

 

  学生带着“探究问题”,自主找到了很多振源:如敲锣,打鼓,声带振动……;在设计机械波的实验过程中,有位同学非常巧妙的把学过知识进行迁移,设计如下实验:把棉线一端缚在打点计时器的振针上,另一端缚在铁架台上,当打点计时器工作时,在线上形成一列波,当波传到铁架台后发生反射,结果看到棉线分段振动效果如图所示,这个实验引起同学们的极大兴趣;另外二胡演奏《二泉映月》,学生被美妙的音乐陶醉。学生通过自主学习,自主探究大大提高了学习的积极性。

 

  当然,我们强调探究式教学的自主性并不是任学生自由发展,而应是整个探究活动在教师的合理调控之中。最关键的是自主性不仅体现在时间上,而且要体现在学生思维的主动扩展上。

 

  3.灵活性原则

 

  《新课标》指出:“在学生的科学探究中,其探究过程可以涉及所有的要素,也可以只涉及部分要素”,因此,我们可以称前一种情况为探完整究,后一种情况为部分探究。通常一堂课仅40分钟,要涉及所有探究要素有一定的困难,特别是高一学生刚开始实施阶段,让学生自主完成每个探究要素是不现实。因此,采用部分探究还是完整探究,主要应根据所探究的问题来决定。学生在各个探究要素中的能力是不一样的,在有些探究要素中,学生自主性较强能独立驾驭,在有些探究要素中,学生不能独立进行,需要教师作必要的引导或点拨。因此,教师需要灵活地选择探究的侧重点和相对应的探究要素,开展探究式教学;例如:探究自由落体的运动性质时,我们对教学内容作如下灵活处理,实验后,让学生探究利用纸带求加速度的方法,学生分组讨论后得到:(1)求出各点的瞬时速度,然后描点作图,由图象的斜率求加速度;(2)连续相等时间内的位移差相等,利用逐差法求解加速度;(3)若第一个点迹清晰,利用连续相等时间位移比是否符合135:……的规律。探究出求加速度的方法,具体求解我们让学生在课后进行,课本中的“问题与练习”第四小题频闪照片,作为处理的范例来分析。这样做突显了实验和分析两个要素,而实际上不同的课题可分别突显不同的要素,这样学生所得到的知识就有深度。

 

  我们不能将“探究”二字生搬硬套,根据学生的认知水平和探究能力,我们还可以采取随堂探究或专题探究的形式学习不同课型的物理知识。随堂探究就是指在常规物理课堂教学中渗透“科学探究”的理念,对某一个具体物理问题或学生易混淆的物理概念随堂展开探究;专题探究是指根据教学内容和学生的认知水平,对学生最困惑的或最难理解的有探究价值和探究必要性的问题(如探索性的物理知识、探索性的物理实验、新科技问题等等),专门在课堂上展开深入研究,可以是一个课时或几个课时合并在一起完成的探究活动。例如,在能力训练型的课程学习中,教师可以就某个关键环节的特殊技巧展开探究;而在探索性物理知识的课程学习中,教师则可以对某一个具有探究价值或比较抽象的具体问题展开深入的专题探究。

 

  4.多元化、多样性原则

 

  探究式教学形式要是多样的,即可以是实验式的探究也可以是理论式的探究。前者是指在科学探究过程中主要通过实验提出的问题,后者则是主要通过演绎、归纳等推理提出的问题。同时,探究式教学的内容可以是《新课标》要求的内容,也可以是与《新课标》科学内容相关的交叉学科的内容,还可以是贴近学生生活、联系社会实际的内容等。如我们在放射性衰变教学中,设计模拟探究放射性衰变的探究情景,准备100个硬币代表100个放射性同位素原子。用正面向上的硬币表示还没衰变掉的核。其探究过程如下:

 

  记录100个正面向上的硬币,作为衰变起点。在一个大的杯子里摇晃全部硬币,然后将它们倒出,把所有反面向上的硬币放至一边。清点并记录正面向上的硬币的数目。用上一次倒出的正面向上的硬币重复步骤2,每倒一次模拟一个半衰期。

 

  分析与结论:作图显示硬币数与半衰期之间的关系。收集其他同学的实验结果,并利用所有数据再作出一幅图。比较这两幅图,哪幅与理论图更为接近。把抽象深奥的衰变,用简单熟悉的方式模拟探究,深受学生喜欢。

 

 

  《新课标》明确指出“教学方式要多样化,任何走极端的做法都是不对的。”探究式教学就是一种富有创新性和实效性的教学方法之一,它与其它的教学方式一样都有其优点和不足。因此,探究式教学应该与多种教学方法相结合,才能优势互补,有助于学生的自主学习,有利于学生的全面发展,也有助于教学效率的提高。一节优秀的物理课,肯定有几种教学方法同时存在,相辅相成。

 

  二、操作──探究教学操作过程

 

  《普通高中物理课程标准》对科学探究提出了明确要求,并指出:高中物理课程应促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。一般来讲,我们进行科学探究都要遵循以下步骤或流程,下面结合单摆教学对流程的每一步进行论述。

 

  1.提出问题

 

  爱因斯坦曾指出:提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的技能而已,而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的进步。问题是创造的先导,是思维的起点,具有问题意识是一个人有所创新的前提与基础,是否具有问题意识,能否提出有价值的问题,是因循守旧之人与开拓创新之人的分水岭。我们提出的问题首先应该是有价值的、有意义的、可以探究的、值得探究的。依据学生现有的知识,我们所能提出的问题应根源于生活,但又高于生活,却不能脱离生活和实际经验,提出的问题应在其力所能及范围之内,即有能力应用已有的物理知识,加上部分未知的物理知识,利用科学的方法与思想,或独立或协作地予以解决。提出问题后我们还必须明确问题,明确问题是为提出假设或大胆猜想奠定基础,从物理学的角度较为明确地阐述该问题。【单案例】一位杭州人冬天去哈尔滨旅游,在一家超市以高价购买了一台精致的摆钟,买的时候发现它走时很准。回到杭州不到两天就走时相差一分钟。于是大呼上当,心里极其气愤。后来,他求助了“消费者权益保护协会”,准备与该超市打一场索赔官司,消费者协会调查研究发现产品货真价实,那问题出在哪呢?

 

  2.猜想和假设

 

  让学生做假设和猜想,就是根据已有的物理知识和实验经验,对解决问题的方式和问题的答案提出猜想与假设,对实验结果进行预测。

 

  爱因斯坦说过:想象比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力却概括世上的一切,推动着科技的进步,并且是知识进化的源泉,严格地讲,想象力是科学研究中的实在因素。郅庭瑾先生认为,高中生业已具备以理论型为主的抽象逻辑思维能力,具体体现在:学生可以通过假设进行思维。按照提出问题、明确问题、提出假设、验证假设的途径,经过一系列的抽象逻辑过程,达到目的。学生思维已具备预设性,在解决问题之前,学生已采取了一定的方式和手段。学生思维已渐进形式化。中学生开始逐步地由具体运算思维占优势发展为形式思维占优势,不仅能够进行从特殊到一般的归纳,而且能进行从一般到特殊的演绎。高中生在他们的实践与学习中,已能够完成从具体上升到理论,再由理论指导去获得具体知识的完整过程。高中生思维活动中自我意识或监控能力的明显化。学生思维能跳出旧框框,创造性思维已获得迅速发展,开始追求新颖、独特的东西,形成了自己对事物的独特见解。为此,教师要鼓励学生们大胆猜想,只有想象,才能尽可能多地突破旧有知识的羁索,打破时空的限制,对自己提出的问题尽可能地全方位思考。合理的或大胆的猜想往往闪烁着智慧的火花,无意中的直觉往往可以打开解决问题的大门,激发创造的灵感,发挥自己的想象能力,一种大胆而有根有据的判断往往也可以突破层层迷团,实现探究的目的。【单案例】学生猜想:可能与温度、摆长、地理位置、重力、重力加速度等有关。

 

  教师引导:钟摆计时是利用了摆钟的周期性,为什么摆钟到了不同的地方周期发生了变化呢?影响摆钟周期的因素是什么呢?

 

  生活中的一些现象蕴含了丰富的物理知识,要想解释其中的奥妙,就要了解其中的物理道理。而我们研究物理问题都是由简单到复杂,要经历一个有浅入深的过程。所以,这节课我们先来探究单摆(这个最简单的摆)的周期与哪些因素有关。

 

  3.制定实验方案

 

  方案是种思想,是个预设,只有经过多次尝试才能完善;方案是盏街灯,是座灯塔,指引着我们有目的有步骤地完成实验或既定目标。方案设计的好坏,直接关系到实验步骤是否井然有序,关系到实验数据是否真实可靠、是否切实可信,关系到实验结论是否有代表性、是否具有普遍性。伽利略理想斜面实验好就好在实验设计的巧妙,设计的合理,设计的浑然天成。为此:方案中的仪器应选材合理,便于准备,不能要求过高。在确定实验方案之前,应首先学会正确操作和熟练操作,特别要注意应该注意的事项。探究过程应尽量清晰,各步骤间衔接流畅,表格设计合理,应尽可能多地确定实验方案,尽可能多地进行实验,并由此比较各个方案的优缺点,确定最佳方案,同时若其中某个实验被确认失败的话,也可以尽快选择其他实验方案。【单案例】教师引导:那么我们如何探究单摆的振动周期与摆球的振幅、质量、摆长的关系呢?

 

  学生讨论确定实验方法──控制变量法

 

  课题分类:a:探究单摆的振动周期T与摆角θ的关系;b:探究单摆的振动周期T与摆球质量m的关系;c: 探究单摆的振动周期T与摆长L的关系;d:探究单摆的振动周期T与重力加速度g的关系。

 

  (2)方案设计:各组先选定一个课题,小组讨论,设计实验方案。

 

  (3)方案确定:各组学生汇报设计的方案,如课题a,取Lmg一样,而θ不同的两个单摆,比较两单摆T的大小。在教学中,关于课题d的方案设计学生会有一定困难,教师应加以指导,为模拟g的变化,可采用铁质摆球下放磁铁,将摆球放在水中,将单摆放在光滑斜面上等方法。

 

  (4)初步探究:每组选择任一课题进行研究。

 

  4.进行实验

 

  根据实验方案,按照说明书正规操作,操作时应注意安全(包括仪器安全和人身安全),实验中要如实记录数据和实验现象等,利用观察、实验或其他方式方法,多渠道多形式地收集实验数据和信息。

 

  尽可能地收集实验数据与信息,目的是尽量减少偶然误差的干扰。收集到的信息越多,越有利于我们做定性分析;数据越多,越有利于我们做定量的计算。当然,为了更好地逼近实验结论,我们除了实验手段外,还可以从多种信息源上采集和获取信息,以弥补实验手段的不足。【单案例】课题组a:探究单摆的振动周期T与摆角θ的关系;

 

 

  取两摆长,质量均相同的两单摆,将两摆拉到不同高度同时释放。

 

  现象:两摆球同步振动。

 

  分析:两摆摆角不同即振幅不同,两摆球振动同步,说明单摆的周期和振幅A无关。

 

  结论:单摆的振动周期和振幅A无关。

 

  课题组b:探究单摆的振动周期T与摆球质量m的关系;

 

  取两摆长相同,质量不同的摆球,在摆角很小的情况下将两摆拉到相同的高度同时释放。

 

  现象:两摆振动同步。

 

  分析:振动同步说明单摆振动周期和摆球质量无关。

 

  结论:单摆的振动周期和摆球质量无关。

 

  课题组c :探究单摆的振动周期T与摆长L的关系;

 

  取两质量相同摆长不同的单摆,将两摆拉到相同的高度同时释放。

 

  现象:两摆振动不同步,且摆长越长,振动越慢。

 

  分析:振动不同步说明周期和摆长有关,且摆长越长,振动越慢,周期越大。

 

  结论:单摆的周期T和摆长l有关,且摆长l越长,周期T越大。

 

  教师引导学生进一步定量探究单摆的振动周期与摆长的关系

 

  1.提出问题:单摆周期T与摆长L可能有什么样的定量关系呢?

 

  2.引导学生作出猜想与假设

 

  生:单摆周期T与摆长L可能成正比,或者L2成正比,也可能与成正比。

 

  3.引导探究,设计实验(可使用光电计数器测周期)

 

  4.分组实验,记录实验结果

 

  5.分析与论证

 

  引导学生用图象法处理数据,根据实验数据作出TL图象和TL2图像呈非线性,引导学生作出T图象。(计算机作图)

 

 

 

    

 

 

  分析:T图象为直线说明单摆的周期T成正比。得出TL的关系为: T=  k  k为常数) 教师引导同学具体计算k值,同时,引导学生思考这个公式是否在任何情况下都适用。

 

  课题d:探究单摆的振动周期T与重力加速度的关系

 

  展示在摆球下方有强磁场时单摆振动的周期(摆球选铁球)比无磁铁时单摆的周期小的实验,说明振动周期与重力加速度有关。

 

 

  将单摆置于斜面上,在小球摆动的位置处粘一块玻璃(使小球摆动的个过程中,尽可能的减少摩擦力)显然,此时只要改变斜面的倾角α就相当于改变了等效重力加速度,g=g*sinα。

 

  结论:单摆的振动周期和重力加速度有关,重力加速度变小周期变长。

 

  5.归纳总结

 

  整理完所收集到的数据与信息后,就要对数据进行分析和处理,应用科学的思维方法,通过分析和归纳,找出规律,尝试根据实验现象和数据处理得出结论,并对实验结果予以解释和描述,通过对实验数据的处理,能得到哪些反馈呢?

 

  用自己的语言去总结实验结论时,需要注意的是实验结论一般应具有以下特征:条件相当严格,不能任意扩大或缩小;实验方法相当完善,当然也有需要进一步完善的地方;表述简洁而严明,应尽量用严密且准确的科学术语来描述,且具有相当严谨的逻辑。【单案例】教师请各小组代表总结实验过程和结论,并加以点评。

 

  教师引导学生阅读课本,结合实验结论,总结单摆周期公式:   

 

  单摆的振动周期和振幅及摆球的质量无关,和单摆的摆长的平方根成正比,和重力加速度的平方根成反比。

 

  6.心得体会

 

  通过实验,汲取失败的教训,积累成功的经验。实验后要提交实验报告,报告中要科学地表述自己的探究思路、过程、方法和结论。踢过足球比赛的人都知道我们在比赛中,既要注重自己的积极突破,又要注重团队的团结合作的道理,同样在科学探究实验中,自我自主探究与交流协作也一样重要。在合作中注意既要坚持自己的原则,有自己的思考、有自己的观点、有自己的实验方案,也要能够积极听取他人的建议,尊重他人的意见和成果。只有我们亲身亲历科学探究,才能收获一种习惯,养成一种意识,养育一种能力,这对我们今后无论是学业还是事业都是极其重要的。【单案例】教师引导:通过今天的探究活动,请同学们交流今天的收获,为你们今后的探究有哪些启发?

 

  各小组进行交流,总结学到的知识、方法,及对成功与失败的感受……

 

  教师对各组的探究活动──点评,要求学生尊重科学、实事求是、一丝不苟的面对科学问题,无论成功还是失败,鼓励学生勇于提出问题,勇于科学探究,勇于面对自己的错误 

 

  三、效果──探究教学实施效果

 

  在科学教育中的科学探究,是让学生经历与科学工作者进行科学研究时的相近或相似的过程,从中获得知识与技能,体验探究的曲折与乐趣,感受科学思想和树立科学精神。但如何使探究式学习取得较好效果,一直是我们在探索和思考的问题。我们在教学过程中慢慢的体会到有效探究应该突出以下几个问题。

 

  1.探究氛围民主化

 

  心理学实验证明:在宽松自由的时空内,一个人的思维最活跃,人的创新性思维活动也体现的更为突出。正如“颤抖的手写不出好字,恐惧的心理提不出好问题。”因此,教师要善于营造高度民主、轻松活泼、互相理解的课堂教学氛围,要善于使用夸奖的言辞、友好的微笑、热情的鼓励来激发学生不断创新的欲望和需要。使学生感到没有任何形式的压抑和强制,在自由的学习环境中让思维驰骋,提出疑难假设,在讨论中毫无顾忌地发表自己的见解。

 

    例如:教师在“超重失重现象”的教学中,问:怎样才能使底部有孔的矿泉水瓶内的水不流出,希望学生做出使矿泉水瓶做自由落体、平抛运动的回答,不料却是“用绳栓住瓶子底部一端使其在水平面内转动”,这时,我们先作正面肯定,这位同学想象力非常丰富,想出人家想不到的办法,但是,现在没有绳子,暂时排除这种设计方案。这样的处理方法比简单的否认如:“这有什么好说的”、“怎么会有这样的想法”、“这个想法太可笑了”等好得多,如果我们简单地否认,容易压制学生自由、大胆猜想,并极大地打击了学生的积极性,就足以使一个创新型的人才毁灭。因此,教师要尊重每一位学生、允许学生异想天开和喜新厌旧,钻牛角尖,允许学生自由讨论和面红耳赤的雄辩,使学生真正体验到民主:教师与学生之间的民主,学生与学生之间的民主。

 

  权威抑制创造,只有教学民主,充分尊重学生的人格,做到导而弗牵强而不抑开而不达,学生才能当教师为朋友,保持良好的心境和愉悦的学习情绪,从而积极思维、大胆想象和猜测,不断产生新的观念。

 

  2.探究问题生活化

 

  来自于生活的知识最容易让学生产生兴趣和共鸣,最能让学生产生探究愿望,因此,探究活动的设计应该从教学实际和学生的实际出发。首先,探究的课题应该能激发学生的兴趣,符合学生的年龄特征。通过探究活动应该能培养学生热爱自然、理解自然的情感以及对科学的探索兴趣。

 

  【案例】阅读材料《汽油机点火装置》,学生阅读全日制普通高级中学教科书(必修加选修)物理(第二册)P224──汽油机点火装置(材料内容和图如下)

 

文本框:

  汽油机做功冲程开始时,汽缸中的汽油──空气混合气要靠火花塞点燃。但是汽车蓄电池的电压只有12V,不能在火花塞中产生火花。为此,要使用左图所示的点火装置。这个装置的核心是一个变压器,它的初级线圈通过开连到蓄电池上,次级线圈接到火花塞的两端。开关由机械进行自动控制。做功冲程开始时,开关由闭合变为断开,初级线圈中的电流急剧减小。由于次级线圈的匝数比初级线圈多得多,所以可在次级线圈中感应出很高的电压,可达10000V以上,这样就能在火花塞中产生火花了。

 

  探究主题1:学生带着以下两个问题自主探究,①为什么这里变压器对“直流电”也起作用呢?②汽油机在工作时每一个工作循环都有一次点火,那么开关该是如何控制的呢?

 

  实验探究:摩托车上的点火线圈、火花塞、12V的蓄电池(电瓶)、导线(带夹的),一块钢锯条等。实验时钢锯条只接通了一端的导线,另一端从电源接出的线暂时没有连接,演示时将手里拿的这根导线的自由端快速从钢锯条上有齿的那一侧滑过,看到火花塞上产生了连续的火花,并伴随有“啪啪啪”的声音。这样学生对问题有深刻理解。

 

  探究主题2:如果将这个装置中的火花塞换成家用的电灯泡,电灯泡会亮吗(引入本节课所要重点探究的问题)?这时学生更加来兴趣了,但学生的结论也各不相同。

 

  实验探究:为了防止因电流大而烧坏摩托车的点火器,于是换了一个可拆装的演示通电自感和断电自感的变压器,这样又便于学生观察变压器的结构。把匝数少的那一端作初级、匝数较多的那一端作为次级(匝数比大约120左右),仍按上图把电路接好,把原来的火花塞换成了一只“220V10W”的电灯泡(带灯头),同样将导线的一端快速地从锯条上滑过,果然,电灯泡闪烁地发光了。重复了几次,让学生看清灯泡发光时是在不断的闪烁,并不像他们想象的那样稳定的发光。

 

  探究主题3:如何让灯泡一直发光呢?

 

  学生1:那就不停了把导线重复在锯条上来回的滑动就行了(那多累啊!)

 

  学生2:用圆锯来代替直的锯条,想办法使圆锯转动起来,把原来接在锯条上的固定导线接(压)在圆锯的侧壁上,另一根的自由端与圆锯的齿接触就行了(这个办法不错!可哪里去找圆锯?又用什么来带动圆锯转动呢?).

 

  学生3:能否将课本上这个电路的开关让它处于长通状态,再想办法用一个不导电的东西将开关的两个触点顶开,这个东西最好是会转动的,每转动一次就顶开一次,这样开关就可以处于不断的通、断、通、断,这样电灯泡不就可以持续的亮了吗?(这个办法好像行得通。那是否可以用转动的小电动机的轴来代替那个会转动的东西呢?)(有意的引导)

 

  实验探究:那我们只好另用干电池来带动它转动了。拿出两节电池和事先做好的开关,并当着学生的面在电机轴的顶端紧套了一个塑料凸轮,快速把电路重新接好(示意图如下所示)。

 

文本框:

 

  电路接通后,电机开始转动,电灯泡果然持续地发光了。但是出现两处不足之处:一是灯泡不停的闪,根本不像家里的电灯泡那样正常发光。二是发现开关的两触点之间会产生火花,好像变成了前面那个实验中的“火花塞”了。

 

  探究主题4:①为什么电灯泡发光时会发生闪烁而不像我们家里的那样稳定呢?这个问题又怎么解决呢?②开关的触点处会不断的产生火花,那这个开关耐用吗?我们如何消除触点处的火花呢?并提出了一些解决的方法。

 

  学生1:我们家里电灯发光时,通过灯泡的电流方向是每秒钟改变100次,而这个实验中电机的转速较慢,每秒钟可能只有1020次,也就是最后通过电灯的电流变化的频率太小,所以,要提高电流变化的频率即提高电机的转速才能解决问题,根据视觉暂留的原因,灯泡中电流变化快了我们就感觉不到灯泡在闪烁了。

 

  学生2:好像前面老师讲过日光灯中启动器中的那个小电容就是用来消除火花的,是否也可以在开关的两个触点之间并联一个电容呢?

 

  探究主题5:同学们提到在开关的触点之间并联一个电容来消除火花,这个想法真好!我们完全可以办得到的。可是,你们提出通过提高电机的转速不很现实,因为要提高转速,只能提高电机两端的电压,即只有多用几节电池,但这样万一烧坏了电机怎么办?我们再作进一步探究,能否在电机转轴上的那个凸轮上做文章?这一下好多同学都想到了。

 

  学生:电机上安装的那个凸轮,电机转动一周才使初级回路通断一次,如果把凸轮换成齿轮,且齿轮的齿数越多,那电机转动一周,那开关通断的次数不就多了吗?

 

  实验探究:这个建议非常好!那我们就来试一试吧!

 

文本框:

 

  拿出事先准备好的这些器材,把电路组装好,演示的效果就非常好,同时也看见学生成功的喜悦和兴奋。

 

  笔者认为内容来自课本,材料来自日常生活的探究题材,能充分调动了学生动脑筋参与的积极性,在实验探究过程中不但把前面所学的很多知识都复习了(而且通过这种方式学习,比老师讲很多遍,学生更易于掌握所学知识),而且还有效的培养了学生探究问题、分析问题、解决问题和创新设计的能力。对学生的终身学习一定会起到根深蒂固的影响。

 

  3.探究内容精选化

 

  高中课程改革在具体实施的情况下,由于教师在理解和执行《课程标准》的问题上,突显了学习时间的不足。这要求我们要整合各项学习目标,紧密地结合物理知识,精选探究内容,追求最大的教学效益。对于一个具体的探究课题,我们可以在不影响整体效果的情况下,根据实际情况将探究活动的问题设在那些主干知识以及学生学习和探究能力的“最近发展区”上,应该充分发挥学生的自主性,让学生独立去完成;对于不属于本课题的过程目标,教师可以大胆指导,甚至于可以通过陈述的办法顺利越过这一环节,让学生把主要精力放在教师事先设计需要强化的要素上。 我们对高中物理必修1的探究教学作出了总体规划如下(人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书):

 

教学内容

探究内容

探究教学的目的

第三节   速度

探究速度的概念

理解比值法

第五节 加速度

探究加速度的概念

加深理解比值法

第二章

第一节 速度与时间关系

图像研究问题

理解图像意义

第八节 自由落体运动

建立落体模型及规律

体验建模思想;学习设计实验和选择仪器

第三章

第一节  

 力的概念

归纳思想

第二节  重力

物体的重心

体验猜想+验证

第三节  弹力

观察微小形变

体会放大的实验思想

第四节  摩擦力

滑动摩擦力

学习设计和改进实验装置

第五节  力的合成

平行四边形法则

学习设计和改进实验装置

 

第一节 牛顿第一运动定律

力和运动的关系

体会理想实验思想

第三节 牛顿第二运动定律

加速度与质量和力的关系

学习控制变量的实验方法

 

  这样我们教学过程就有足够时间和空间,放手让学生独立自主进行探索。由于每节课都有所侧重,所以教学进度能保证有序。我们这种系统合理科学的安排,又可以达到全面系统地培养学生的科学探究能力。

 

  4.探究情境开放化

 

  探究情境的开放化是指教师所创设的问题情境能够促进学生作出多种解释和回答的可能性、发散性,如“还可以怎样理解?”“你认为应该怎样做?”“对于这个问题,你还有哪些看法?”类似的问题情境,能够激发学生的学习兴趣和动力,引发学生自己产生具有新意的问题,即生成新的教学资源,从而促成学生的问题、更能从学生的提问中了解学生,从而为深度探究打下良好的基础。

 


  例如,在学完“超重与失重”后,向同学提出了爱因斯坦的趣味问题:“在失重的条件下(如在宇宙飞船中)能点燃蜡烛吗?”通过学生自主探究,围绕蜡烛点燃需不断补充氧气,学生得出两种观点:一:失重条件下,冷热空气的对流不复存在,烛焰周围是一团已经燃烧过的热空气,氧气得不到补充,无法继续燃烧而很快熄灭。二:虽然失重,但气体的热运动还是存在的,通过分子扩散,蜡烛火焰处氧气得以补充,仍能燃烧下去。

 

  对此可向学生指出,其中观点一是爱因斯坦提出来的,后来宇宙飞船上天时,前苏联科学家于1969年在“联盟8号”宇宙飞船里“焊接机”顺利工作,说明在失重状态下燃烧仍能维持。看来杰出的科学巨匠也难免有失误之时。学生觉得自己能与爱因斯坦比个高低,极大地激发了质疑的信心。

 

  在此基础上,还可再向学生提出问题:“假若你是宇航员,你是选择站着上升呢还是选择坐姿或躺姿?是仰卧还是俯卧或侧卧?为什么?”这样又与生物学的知识联系起来了,学生的学生兴趣被大大激发了。

 

  实践证明,在教学中的探究情境越是开放,就越能鼓励和引导学生自己去观察、去思考、去动手操作,反过来,对教师的要求也更高。教师如果满足于引导学生得出预定的结论或答案,就很难发展其批判性和创建性思维,“培养学生的多种才能,形成科学态度和科学精神”的目标也很难实现。

 

  一名学生的日记这样写到:“想不到只是一个小小的问题,在解决的过程中竟然有这么多的乐趣。通过实践体验和微型科研,我们把课堂上的问号变成了生活中的感叹号。在这个过程中,有我意想不到的巨大收获!我爱探究,我爱故我在…”。如果我们的教学设计能够让学生有这样的感受,那我们的探究教学自然就达到了有效,学生喜欢,学生难忘的课是我们追求的课。

    
【上一篇】
【下一篇】