淺談《力的合成》中探究性學習

摘要：探究式教學特別注重讓學生經歷探索問題的全過程，從中獲得體驗，培養學生科學素養。本節課設計的初衷從日常教學入手，設置情景，引導學生圍繞問題制定計劃，設計方案進行實驗，在實踐活動中通過積極思考、協同合作、交流反思，進而達到發現問題、分析問題、解決問題的目的，最后結合實驗結果提出假設并驗證，形成結論。實現知識與技能，過程與方法，情感態度與價值觀三維目標的實現。

關鍵詞：二力合成；平行四邊形定則；探究；問題；猜想

中圖分類號：G632.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）17-0117-02

新一輪課程改革已是大勢所趨，高中物理從教材的設計上體現了課改理念的很多亮點，注重探究性學習便是其中之一，本文僅從《力的合成》這節課的設計上談談對探究性學習的認識。

探究性學習特別強調學生的感知、操作和語言等外部的實踐活動，強調學生的直接經驗和間接經驗的交融、統一，使認知活動建立在實踐活動的基礎之上，用學習主體的實踐活動促進學習者的發展。

本節課的任務就是得到互成角度的二力合成的規律即平行四邊形定則，鑒于該規律在高中物理矢量學習的重要地位，故采用分組實驗的形式來進行，讓學生的實踐活動貫穿于學習活動的始終。

開課可以從等效性入手，開篇點題，介紹合分力的概念，轉而進入探究實驗的設計當中，考慮到學生的認知水平和知識基礎，本節課可以事先為學生準備好實驗器材如：方木板、白紙、彈簧秤（兩個）、橡皮筋（一條）、細繩（兩條）、刻度尺（或三角板）、圖釘（若干，用來固定白紙）。

問題是科學研究的出發點，是開啟任何一門科學的鑰匙。沒有問題就不會有解決問題的知識、思想和方法，所以說問題是知識積累、思想、方法和發展的邏輯力量，是生長新思想、新方法、新知識的種子。現代教學論研究指出，感知不是學習產生的根本原因，產生學習的根本原因是問題。因為沒有問題也就難以誘發和激發求知欲；沒有問題學生也就不會去深入思考，那么學習也就只能停留在表面。沒有強烈的問題意識，就不可能調動學生的“沖動性”，激發學生活躍的思想，更不可能開發學生求異思維和創造思維。探究性學習的目的，就是要培養學生的一種能力，一種在常態中發現問題的能力，因此圍繞實驗原理、實驗過程設計一些具有指導意義的問題是本節課的關鍵所在。例如我們可以以學案的形式給出如下提問：

如何利用給定的實驗器材去尋找合力與分力？

如何在實驗中體現合力與分力的等效性？

如何在實驗中獲取合力與分力的大小與方向？

如何在紙面上表示合力與分力？

帶著這些問題，各個小組成員之間可以先行自由討論，并最終得出科學可行的方案，而在學生討論的過程中，教師可以適當對實驗技巧及注意事項進行補充指導。例如實驗中合分力的方向可以用兩點確定一條直線的方式完成，拉彈簧秤的時候要注意保持彈簧秤、繩套盡量與木板平行、作力的圖示需要注意的問題等，這些都是學生在實踐當中切實遇到的，或者說在活動中發現的問題，那何不讓學生在活動中思考問題，在活動中解決問題呢，況且，這種在實踐中獲取的經驗和結論是最不容易忘記的。

解決了以上問題之后，各小組就可以制定實驗方案并進行實驗了，教師可以在這個過程中觀察各組成員是否認真努力地完成自己所承擔的任務；是否積極參與，有責任感；是否主動協作，組員關系是否協調；是否主動提出探究設想和建議，也包括是否有明顯的操作錯誤等。

有了事先的充分準備，各小組學生一般會很快的做出合分力的力的圖示，剩下的就是處理和分析實驗結果了，也是本節課的點睛之筆，如何利用既得的結果引導學生得出平行四邊形定則呢？

這實際是一個猜想的過程，猜想是學生對事物的現象進行觀察、比較、推理等各種思維活動加以綜合后根據已有經驗和知識對問題中的事實尋求可能解釋的過程。教師要在探究的過程中鼓勵和引導學生從多個角度去審視現象和問題，多維認識客觀世界，從而“發現”新的科學規律。探究過程中，不同學生提出的假設可能是不同的，即使是看似荒謬的假設，只要有獨到的理由，就應當鼓勵。該過程雖然具有一定的主觀性和不確定性，但絕對不是盲目的，初期教師可以因勢利導，交給學生由淺入深、由易入難、數形結合等常用的猜想手段。

例如，由于學生都知道同一直線上二力合成的法則，那就不妨引導學生假設互成角度的二力合成遵循代數法則，相信所有同學都會很快的根據自己的實驗數據否定這一猜想，此時可以告訴學生，物理是一門與數學密不可分的學科，許多物理規律都閃爍著數學的光芒，之前學習過的運動學圖像就是很好的數形結合的應用，那么合力與分力之間是否會存在著幾何上的聯系呢？又怎樣驗證這一猜想呢？

在如此這般的一番提示，學生應該能夠想到要將各矢量的矢端連接在一起（如圖1所示），于是新發現產生了，當若干組意見匯總在一起的時候，平行四邊形的驚呼聲想必會充滿課堂，也相信學生們興奮的心情定會溢于言表，此時教師何不稍稍給他們降降溫呢？

因為探究實驗得出的結論絕不僅僅是這幾組實驗結果就可以蓋棺定論的，那還要有更進一步的推理和驗證，而本節課我們得到的結論其實早已經過科學家們精準實驗和嚴格論證所得出。此時可以抓住契機肯定學生的努力成果，鼓勵他們再接再厲，同時也不忘安慰那些在實驗中沒有得出正確結果的學生，并激勵他們總結教訓，迎頭趕上。

如果時間允許，我們甚至可以讓意猶未盡的學生利用平行四邊形定則進行三力合成操作（如圖2所示），把剛剛學到的本領試著應用到實際問題的解決中去，檢驗結論的適用性，以探究與驗證相結合的方式進一步強化學生對新知識的理解與掌握。

當然出于課堂時間、學生學情、場地器材的限制，本節課還有一些想法未能實踐，比如說實驗器材的開放性選擇、三角形法處理矢量合成的應用等。

以上只是筆者對《力的合成》這節課設計上的淺見，也是對探究性學習的一種嘗試和探索，其中不乏偏頗的想法和不成熟的觀點，誠盼指正，以期在課改的道路上不斷提高。

參考文獻：

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