從《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)談自主探究物理規(guī)律的實(shí)踐與思考

摘要：針對(duì)如何在物理規(guī)律的教學(xué)過(guò)程中靈活性地放手讓學(xué)生進(jìn)行自主探究，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究中的方法和心理變化，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的積極動(dòng)機(jī)，我認(rèn)為：規(guī)律教學(xué)的探究設(shè)計(jì)重在增加學(xué)生體驗(yàn)性的探究機(jī)會(huì)、通過(guò)交流合作式的教學(xué)方式體現(xiàn)主體性的學(xué)習(xí)過(guò)程。本人從《自由落體運(yùn)動(dòng)》一課的教學(xué)來(lái)談一談自己的看法

關(guān)鍵詞：自由落體運(yùn)動(dòng)；自主探究；物理規(guī)律

目前，我國(guó)基礎(chǔ)教育改革正在緊鑼密鼓地進(jìn)行，教師的教育觀念、教育方式、教學(xué)行為等都發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)意義上被認(rèn)為是知識(shí)傳授者的教師的教與學(xué)生的學(xué)，已經(jīng)讓位于師生互教互學(xué)，彼此形成一個(gè)真正的共同體了。下面，我就從《自由落體運(yùn)動(dòng)》的教學(xué)案例，談自己的一些做法和啟示。

通過(guò)對(duì)很多物體的下落運(yùn)動(dòng)的觀察，讓學(xué)生指出物體的下落運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速運(yùn)動(dòng)還是更一般的變速問(wèn)題的猜想。在學(xué)生觀察、猜想后讓學(xué)生回憶描述物體運(yùn)動(dòng)特征的物理量有哪些，著手制定探究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的初步方案，由學(xué)生回答后歸結(jié)出研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的角度大致有三種方案，制定探究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方案。然后我就從物體下落的位移隨時(shí)間的變化關(guān)系入手，試著揭示物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。主要從兩方面入手展開(kāi)。

現(xiàn)象探究：由于學(xué)生大多可能了解輕重不同的物體下落快慢的原因，于是我就提供給學(xué)生兩張紙讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并分析自己的觀點(diǎn)，此時(shí)課堂氣氛熱烈、學(xué)生的積極性很高，然后在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)抽象出理想模型——自由落運(yùn)動(dòng)，這是教學(xué)中的現(xiàn)象探究環(huán)節(jié)。

規(guī)律探究：通過(guò)“作自由落體運(yùn)動(dòng)”的物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律究竟是否是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的設(shè)問(wèn)進(jìn)行過(guò)渡，并進(jìn)行頻閃照相模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生再次提出研究方案。我原本設(shè)計(jì)的探究方案基本步驟是：①讓學(xué)生觀察小球每間隔1/30s的位置，讀出小球在不同時(shí)刻的位移；②求出相鄰的相等時(shí)間內(nèi)位移值，并進(jìn)行比較，使學(xué)生逐步明確位移的增量為恒量；③根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律Δs=at2推證出該運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

學(xué)生除了提出預(yù)定方案外，還提出了以下二種推證方案：①由初速為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律：a=2s/t2對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行嘗試代入處理，得出該運(yùn)動(dòng)的加速度a為恒量，由此確定它是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。②由不同時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的物體位移s，建立s-t坐標(biāo)系，對(duì)物理數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)處理，發(fā)現(xiàn)s-t的變化關(guān)系。在教學(xué)中學(xué)生提出的這兩種方案差一點(diǎn)被我否認(rèn)掉。幸好，我是先把它們擱了一下，從學(xué)生回答出的預(yù)定方案先進(jìn)行入手分析，推證物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。待規(guī)律探究完成后，進(jìn)行探究小結(jié)時(shí)，我忽然想到：其實(shí)學(xué)生的兩種方案也不失為一種可行性方案，例如①方案顯然犯有邏輯錯(cuò)誤（因?yàn)橥谱C的目標(biāo)是為了研究這一運(yùn)動(dòng)是否為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，而在推理過(guò)程中卻又用了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律），如果想用方案①解決問(wèn)題要，應(yīng)該轉(zhuǎn)軌到假設(shè)思路或反證法上并進(jìn)行嘗試性解決，這也是物理學(xué)中處理問(wèn)題的一種積極方法。科學(xué)史上伽利略就是用這種嘗試分析的方法，證明了小球沿光滑斜面向下的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，從而推導(dǎo)出自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其運(yùn)用抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法開(kāi)創(chuàng)了研究自然科學(xué)規(guī)律的科學(xué)方法。課堂教學(xué)中經(jīng)這樣點(diǎn)評(píng)后，剛才提出這種方案的幾位同學(xué)露出了會(huì)心的微笑。經(jīng)過(guò)這樣一個(gè)帶有挫折性的教學(xué)后，我就大膽鼓勵(lì)同學(xué)們用方案②進(jìn)行問(wèn)題的探究。在這里學(xué)生著實(shí)碰到了些困難，因?yàn)閷W(xué)生發(fā)現(xiàn)所描的圖線是一條曲線，很難從圖線中找出數(shù)學(xué)關(guān)系揭示物理規(guī)律，只能從中發(fā)現(xiàn)位移s隨時(shí)間t的大致變化規(guī)律，我就在這里設(shè)疑點(diǎn)撥：其一，引發(fā)位移增量的比較，回歸到方案①；其二，從圖線是曲線的特點(diǎn)引發(fā)關(guān)于此函數(shù)方程的數(shù)學(xué)猜想，學(xué)生進(jìn)行嘗試后，若想進(jìn)一步證實(shí)它是拋物線方程則作為本課教學(xué)的延伸；其三，從s-t圖象上很難直接分析出物理規(guī)律，有同學(xué)建議嘗試用v-t圖象的方法，從而得出方案③：由不同時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的物體瞬時(shí)速度v，建立v-t圖象推證物理規(guī)律。而在③中如用vt/2=（v0+vt）/2計(jì)算某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度v，又會(huì)犯跟①方案一樣的邏輯錯(cuò)誤，思想同樣應(yīng)該轉(zhuǎn)軌到假設(shè)思路或反證法上并進(jìn)行嘗試性解決。

經(jīng)過(guò)上述的一些教學(xué)探究活動(dòng)，同學(xué)們的思路活躍、學(xué)習(xí)積極性也很高，由此我總結(jié)出在物理規(guī)律的探究教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)重視以下幾點(diǎn)：

1.構(gòu)建探究過(guò)程的目標(biāo)：我認(rèn)為這一環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)首先應(yīng)該是開(kāi)放性的，重在引發(fā)出學(xué)生在推證過(guò)程中的各種爭(zhēng)論、揭示疑難、提出新問(wèn)題，而不是讓物理規(guī)律掩蓋住其自身的推理過(guò)程，更不是誘導(dǎo)學(xué)生得出教師預(yù)期中的那個(gè)答案或者似乎是唯一正確的推理途徑，具體實(shí)施的辦法是應(yīng)該把這一環(huán)節(jié)作為中心問(wèn)題，按學(xué)生的思維展開(kāi)。

2.探究操作的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)：我認(rèn)為教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的有力促進(jìn)者和合作者應(yīng)重在構(gòu)建學(xué)生與學(xué)習(xí)環(huán)境相互作用的過(guò)程，設(shè)計(jì)開(kāi)放程度不同的探究環(huán)節(jié)，充分重視學(xué)生的探究見(jiàn)解，體現(xiàn)出學(xué)生的主體性地位，并可以依照探究的邏輯對(duì)教材內(nèi)容予以重新編制和改進(jìn)。當(dāng)然，在這一探究教學(xué)過(guò)程中，還要考慮到其他許多因素，其中尤為重要的一個(gè)便是學(xué)生的興趣和能力水平，不能一味地強(qiáng)調(diào)理論假設(shè)，有時(shí)采用嘗試錯(cuò)誤性的探索，既能引起學(xué)生的興趣，又能在此基礎(chǔ)上把探究推向深入。

通過(guò)教學(xué)實(shí)踐研究，我認(rèn)為在探究教學(xué)模式中不同的課題所設(shè)計(jì)的探究教學(xué)方案其側(cè)重點(diǎn)應(yīng)有所不同，要站在培養(yǎng)學(xué)生的能力及科學(xué)素質(zhì)的立場(chǎng)上，設(shè)計(jì)適合學(xué)生發(fā)展的探究形式，讓學(xué)生自我體驗(yàn)、自主探究。同時(shí)探究學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性，但并不忽視教師的指導(dǎo)，要辯證地處理學(xué)生自主與教師的指導(dǎo)關(guān)系，但教師是否應(yīng)該先給學(xué)生一段時(shí)間讓他們自主地開(kāi)展非指導(dǎo)性的探究，教師重點(diǎn)指導(dǎo)探究的哪些方面，如何引導(dǎo)，何時(shí)介入、介入多少，哪些指導(dǎo)是必要的，怎樣指導(dǎo)才算充分等等，這些問(wèn)題在不同課題的實(shí)際教學(xué)中尚有待進(jìn)一步研討。