高中物理實施探究學習活動的實踐與探索

　　摘要：本文根據新課程標準要求，結合高中物理新教材特點和筆者在高中物理課堂多年教學的實踐體會，就教學中如何利用教材和課外學習活動引導學生進行探究學習，提出了自己的做法，并進行了反思。
　　關鍵詞：高中物理；探究；學習活動
　　中圖分類號：G633.7　文獻標識碼：A　文章編號：1003－6148(2010)12(S)－0063－3
　　
　　物理學是一門以實驗為基礎的學科，人教版普通高中物理新教材的探究學習活動(實驗)內容貫穿教材的全部章節，其教學內容充分體現了新課程標準的性質、理念和思路。為實現課程目標，教師應把握好新教材中的學習和探究活動內容，充分發揮好新教材教學特點，通過活動觀察，引發學生探究學習的靈感和情趣；通過活動設計，激發學生探究性學習的創新思維；通過活動操作，培養學生探究學習的精神。
　　現結合筆者在物理課堂多年教學中的實踐與體會，就如何利用教材和課外學習活動引導學生進行探究學習，談一些自己的做法和反思，以供同行參考。
　　
　　1　結合教材內容、開展好探究學習活動
　　
　　教師作為探究學習活動的導師，要以新課程教材的活動內容為基礎，以學生周圍世界和生活實際為參照對象，充分調動學生的積極性，促使他們自己去獲取知識、發展能力，做到自己能發現問題、提出問題、分析問題、解決問題；與此同時，教師還要為學生的學習設置探究的情境，建立探究的氛圍，提供探究的儀器，促進探究的開展，把握探究的深度，評價探究的成敗。學生作為探究學習活動的主人，自然是根據教師提供的條件，明確探究的目標，思考探究的問題，掌握探究的方法，敞開探究的思路，交流探究的內容，總結探究的結果。
　　為此筆者在引導學生開展探究學習活動時，一般只提供學習活動的材料和要探究的問題。告訴學生要完成什么任務，而不告訴學生具體做法，由學生先假設，然后自行設計活動并動手操作得出結論。教師只在學生遇到困難時給予指導和幫助。最后師生共同對各組探究的結果進行評論和評價。下面以人教版高一物理必修1第3章第3節內容“滑動窿擦力產生條件和方向”的探究過程為例來說明。
　　
　　1.1　案例：滑動摩擦力產生條件及方向
　　教師指導學生根據事先指定的組，分組進行如下活動：
　　(1)小木塊從傾斜的木板上滑下后在水平方向上運動一段距離后靜止。
　　(2)將一紙條夾入書中向外拉。
　　(3)將手平放在桌面上移動。
　　完成上述活動后多媒體屏幕逐一顯示以下三個問題讓學生思考：
　　問題一：以上活動中，相互接觸的物體間產生了摩擦力，這幾種現象中產生的摩擦力有什么共同特點?
　　學生通過互相討論及老師的引導得出滑動摩擦力的定義：當一個物體在另一個物體表面上相對另一物體滑動時，受到另一個物體阻礙它相對滑動的力，這種力叫滑動摩擦力。
　　問題二：通過以上實驗結合滑動摩擦力定義總結歸納出產生滑動摩擦力的條件?
　　學生1：兩個物體要相互接觸，還要有相對運動。
　　學生2：兩個接觸面還要不光滑。
　　學生通過互相討論總結得出滑動摩擦力產生條件：相互接觸的兩非光滑物體有相對運動。
　　問題三：滑動摩擦力方向如何判斷?
　　學生重新進行上述活動并相互討論。
　　學生3：滑動摩擦力是阻礙物體相對運動，所以滑動摩擦力的方向總跟接觸面相切，跟物體的相對運動的方向相反。
　　問題四：滑動摩擦力方向總跟物體的相對運動方向相反，把“相對”兩字去掉可以嗎?試舉例說明。
　　學生4：不可以，去掉“相對”兩字，滑動摩擦力方向就是跟物體的運動方向相反，這樣應該是錯的。如用力F把放在木板上的木塊水平向右拉動，但木板不動，這時木塊水平向右運動，木塊相對木板也水平向右運動，所以木塊受到的滑動摩擦力方向水平向左。根據作用力和反作用力可知，現木板受到的滑動摩擦力方向是水平向右，但木板處于靜止，所以說去掉“相對”兩字是不行的。當然現在木板相對木塊是向左運動的，所以受到滑動摩擦力方向是水平向右。
　　學生5：又如把一個木塊剛放在水平向右勻速運動的傳送帶上時，木塊也會向右運動，通過受力分析可知木塊在水平方向除了摩擦力外沒有其它力，可見摩擦力方向也向右，跟木塊運動方向相同。但木塊相對傳送帶是向左運動的，所以說摩擦力方向跟木塊相對傳送帶的運動方向相反。
　　通過以上兩個同學的舉例再引導學生分析得出“相對”是指相對接觸的物體，而不能相對別的物體。
　　學生通過觀察和體驗，可以得到：滑動摩擦力總是阻礙物體相對運動。再由師生共同討論滑動摩擦力產生條件及方向，并在教學過程中采用了實驗、觀察、推理、分析、歸納等科學方法。
　　
　　1.2　教學反思
　　新課程改革對物理教育提出了新的理念，將培養學生的科學素養放在核心的地位，而探究學習活動是培養學生科學素養的重要途徑，通過近幾年的教學實踐筆者對課堂教學有以下幾點認識：
　　(1)課堂既不僅是學生的舞臺，更不僅是教師的舞臺，而應該是師生之間交往、互動的舞臺。當前許多教師認為課堂應該是學生的舞臺，這其實忽略了教師的作用，這種觀點是片面的。
　　(2)課堂不是對學生進行訓練的場所而是引導學生發展的場所。教師所要做的，不是從外部強制地灌輸知識，讓學生原封不動地“克隆”出這些知識，而是從內部去激發他們的求知欲，由內而外地引導學生去認識周圍的世界：不是由知識走向學生，而是由學生走向知識。
　　(3)課堂不僅是傳授知識的場所，而且還是探究的場所。對于知識更新速度日趨加快，信息日益紛繁多樣的今天來說，“傳道、授業、解惑”已不再符合時宜。讓學生學會學習，掌握學習的本領，養成不斷求知的習慣，形成終身必備的素養，是時代發展對學生的期盼。
　　(4)課堂不是教師行為的模式化工作的場所，而是學生特長的個性化的展現場所。要改變千篇一律的教學行為、一統僵化的策略和以不變應萬變的教學模式，充分發揮教師自己的智慧，把學生置于教學的出發點和核心地位，應學生而動，應情境而變，以學定教，讓課堂煥發勃勃生機，顯現真正的生命活力。
　　
　　2　結合教材、增設課外探究學習活動
　　
　　《物理課程標準》中指出：“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一”。物理課堂中實施科學探究的時間是有限的，而中學生對科學知識的探索是無止境的。通過課堂教學，學生掌握了一定的基礎物理知識，掌握了一定的科學研究方法之后，教師要十分重視引導學生靈活地應用已有的知識與技能，去解決生活中遇到的一些實際問題，去進行一些新的或較深層次的探索，這是學生從學習知識到靈活應用知識的一個深化過程。因此，我們教師要有意識地把物理課堂的科學探究活動延伸到課外。在這方面筆者進行了一些嘗試和探索，如在高一學過“平均速度”后，為使學生更好地理解平均速度的概念及物理意義，筆者設計了一個讓學生測百米賽跑中的平均速度課外活動；學完力學后設計了“測當地的重力加速度”的課外探究活動等等，取得了良好的效果。下面就以“測當地的重力加速度”為例來說明。
　　
　　2.1　案例：測當地的重力加速度
　　高一學完物理必修1和必修2知識后，筆者給學生布置了這樣一個課外學習活動：請你用所學的知識，設計幾種測定當地重力加速度的方法，并親自去實驗室(實驗室課外開放)做一做，比較一下結果，并分析造成誤差的原因和改進措施。課題公布，同學們根據分組積極地查資料、想辦法、互相交流、討論，綜合運用剛學的力學知識，設計出了多種方案，并一一實現，他們設計的方案主要有以下幾種：
　　方案一：根據G=mg，只要測出給定物體的重力G和質量m，便可由g=G/m求出。這種方法從原理到實際操作都十分簡單，而由于中學條件下無法十分精確地測量力，導致誤差較大，但這也不失為一種簡單樸素的方法。
　　方案二：利用自由落體運動知識，測出下落高度h和下落時間t，根據公式h=gt2/2，即得：g=2h/t2。學生們實際實驗時，登上五層高的教學大樓，用卷尺測出樓高(下落高度)；而測下落時間時，大家又設計了多種方法：有的同學在地面放一塊鐵板，從樓上釋放重物的同時開始啟動秒表計時，當聽到重物落地撞擊鐵板發出響聲時結束計時。有的同學則設計了一個巧妙的電磁繼電器裝置用來自動控制計時等等。這一方案學生很容易理解，因而表現出很高的熱情。
　　方案三：利用高一物理學生實驗《驗證機械能守恒定律》的實驗裝置，仿照實驗《測定勻加速運動的加速度》的實驗原理，測出自由下落的鐵錘在連續相等的時間間隔T內的位移之差△s，然后由公式g=△s/T2，即可得出g。這個實驗綜合運用了兩個學生實驗，體現了學生對所學知識的掌握和綜合、靈活應用能力，此方案由于摩擦的存在也會造成較大的誤差。
　　方案四：用滴水法可以測定g值，在自來水龍頭下面固定一個擋板A，使水一滴一滴連續地滴落到擋板上，仔細調節水龍頭，使得耳朵剛好聽到前一個水滴滴在擋板上的聲音的同時，下一個水滴剛好開始下落。首先量出水龍頭口離擋板的高度是h，再用秒表計時，計時方法是：當聽到某一水滴滴在擋板上的聲音的同時，開啟秒表開始計時，并數“1”，以后每聽到一聲水滴聲，依次數“2、3……”，一直數到“n”(n取50～lOO)時，按下秒表按鈕停止計時，讀出秒表的示數為t。由表達式g=2h(n-1)s/t2可求得。學生是受相應的練習題啟發設計了此方案。測得g較精確。
　　這次學習活動充分發揮了學生思維的發散性，鍛煉了他們思維的流暢性、靈活性、綜合性和創造性，顯示了學生的才能，使他們的思維素質得到了一定的培養和提高。
　　
　　2.2　教學體會和認識
　　在課堂教學中，由于受時間、器材、場地等條件的限制，科學探究活動受教師的主導作用影響較大，基本體現教師的教學計劃(教師需準時下課并完成既定的教學目標)；學生雖然有參與，但自主式探究活動被削弱。若開展物理課外探究活動可以有效地解決這個問題，可以達到以下目的：
　　(1)培養學生的學習興趣和探索興趣。學生都是好動的，好奇心強，他們正處于探究心理的發展期；課外探究活動剛好能迎合學生的這個心理特點，容易激發學生的興趣和求知欲。
　　(2)培養學生的科學探究能力，提高學生的科學素養和綜合素質。
　　(3)使學生在課堂上學到的知識得到鞏固和運用。在探究活動中，可以讓學生應用課堂中學到的物理知識，鞏固知識。
　　
　　參考文獻：
　　[1]課程教材研究所，普通高中物理教科書[M]，北京：人民教育出版社
　　[2]中華人民共和國教育部，全日制普通高級中學物理課程標準[M]，北京：人民教育出版社
　　[3]教育部師范教育司，高中物理課堂教學設計[M]，上海：上海教育出