初中物理探究課設計思路及案例分析

楚明珠

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）01-0149-02

眾所周知，中國的課堂尤其是物理課堂普遍死氣沉沉缺乏生機，一方面教師教得很累，職業倦怠日漸明顯；另一方面，學生學得很累，厭學情緒泛濫。那么是什么原因造成了這一大家都不愿看見的教學現象？原因很簡單并且顯而易見，那就是教師包辦太多，并且一味以知識傳授為己命，忽略了學生物理技能和思維的培養，并同時扼殺了學生對物理的興趣。通過探究課這樣一種教學形式，既能將教師從繁重的教學任務中解救出來，也能讓學生體會到自主學習的樂趣，培養對物理學科的興趣。從全世界的視角來看，探究式學習方式已經是大勢所趨，因此，在初中物理教學中提倡探究式教學和學習是符合世界潮流的。這也是拯救目前中國物理課堂、甚至改革中國教育現狀的一劑良藥。

初中物理實驗探究課的設計既要遵照物理學科本身的要求，也要充分尊重初中學生本身的心理、知識儲備等各方面的特點。下面我將就我本人設計的一門物理探究課為例來介紹一下我對物理實驗探究課的一些觀點。

自行車所受摩擦力探究實驗

項目概述：

課程目標：運用摩擦力的相關物理知識和技能，在設計規范內用合適的材料以及工具設計一個探究實驗，讓學生：

1.掌握基本的受力分析技巧并畫出受力分析簡圖。

2.通過用自行車以及相關材料經過一系列探究實驗，明確自行車前后輪所受摩擦力的方向，判斷不同情況下兩者所受摩擦力大小。

細則：

1）保證每組自行車情況良好并且一致，自行車最好不要太高，以免發生摔倒時不易控制。

2）試驗場地是相對光滑的大理石地面（這種地面的特征是：自行車在正常情況下能夠正常騎行和被推行；如果自行車的輪胎被包裹上相對光滑的材料，那么自行車在這種地面上無法正常騎行）。

3）自行車運動方式可分為兩種，一種是直線行駛，一種是彎道行駛。

4）用材料包裹自行車輪子進行實驗時不能包的太松，也不能太厚和車子的其它部件發生摩擦，以防止對實驗結果有所干擾。

5）參與實驗的同學要求帶上護具，以免摔傷。

6）將二十人的班級分為四組，每組五人，組內自行協商試驗角色（兩個負責實施實驗，一個負責記錄，一個負責解說，一個負責將結果整理成實驗成果）。

教育目標：該探究課的學習重點是分析自行車輪胎的受力情況，判斷摩擦力是阻力還是動力，以及不同運動情況下摩擦力的方向。學生要提出各種假設，并設計實驗來驗證自己的假設。根據假設和實驗結果，粗略畫出自行車在各種情況下的受力分析模型。每組學生要為自己的試驗進行解說，讓其他組的學生了解自己的設計思路和實驗過程，回答其他學生的問題。

提供的材料工具

自行車，每隊一輛，品牌和規格相同（規格為26）。

自行車護具 每人/每個

【材料】塑料膜 漿糊 破雨衣 毛巾 破布條 橡膠水管

【工具】剪刀 膠帶 螺絲刀 工具鉗

你也可以選用別的材料來驗證你的假設進行實驗，但是必須保證安全、有效。

設計呈現：

在三個小時的實驗課中，每組均有一個小時的時間用來提出假設和設計實驗方案。在接下來的一個小時中，各組成員根據分工進行具體實驗，對實驗進行記錄總結，最后一個小時學生參與班級討論，向全體同學解釋自己的實驗結果并回答提問。

各組將從以下幾方面被評價：

？誗思路（是否緊扣要解決的問題，是否能有效解決這些問題）

？誗設計方案（能否有效驗證自己的假設，方案是否可行）

？誗實驗實施（實驗是否按照設計方案進行實施，組內各成員任務是否清晰明確，是否各司其職）

？誗表達（展示的合理性和邏輯性）

內容：

——設計概述

？誗設計目標（增大摩擦或者減小摩擦）

？誗方法（使用材料改變自行車前后輪與地面接觸面的粗糙程度）

？誗畫圖和改裝

——主要解決的問題

？誗判斷自行車（包括前后輪）在不同情況下所受摩擦力的方向

？誗自行車改裝的設計和實施

——還沒解決的重大問題（若有的話）

無法保證接觸面絕對光滑，無法精確計算輪子的滾動摩擦力

組別___________

項目指導

1.【如何假設】明確實驗目的，根據已有知識作出合理假設。

2.【如何設計實驗】利用已有知識，進行合理想象，充分有效利用所給材料進行實驗設計。

3.【如何做實驗】5人一組的小隊首先分別在一般地面以及光滑地面上直線行駛自行車100米，并計時。

之后便用所選材料對自行車輪胎進行包裹，在兩種條件的地面上直線行駛并記錄時間。

第一階段結束后，對比不同情況下行駛自行車的時間，對摩擦力大小以及方向有一定的判斷。

實驗的第二階段需要學生們在兩種不同的地面上推行自行車，并通過觀察判斷摩擦力的方向。

教師和學生在該探究課中的角色定位

在探究課中，教師的角色往往被兩極化，教師要么什么都管，讓學生完全喪失了自主學習的機會，也使得探究課失去了意義；要么什么都不管，高估了學生自主探究學習的能力，結果課堂變得一團糟糕，探究課的目的根本無法達到。在設計這節探究課時，我根據學生的知識和心理準備狀態等因素對師生的角色都進行了大致的劃分。

在學生已有的知識儲備上，我們假設學生已具備基本的受力分析知識，即能夠根據物體受力情況推導出物體運動狀態（包括勻速、加速、減速），也能根據物體運動狀態推導出物體受力情況。在此知識基礎上，教師在探究課開始前要引導和激發學生根據自己的生活經驗提出或者回答關于自行車車輪所受摩擦力情況的若干問題，讓學生根據自己的假想來設計實驗。例如教師可以提出這樣的問題：自行車前后輪所受摩擦力在任何情況都是一樣的嗎？兩個輪子是越粗糙越好還是越光滑越好？在自行車不同的運動狀態下兩個輪子所受摩擦力的方向如何？假如沒有摩擦力，自行車在彎道上可以行駛嗎？根據這些問題，教師可以將學生進行分組（本實驗中我將二十名學生分成了四組），至于組內每位學生的職務，則最好交給學生讓其進行組內自行分配。鑒于學生有關摩擦力的知識儲備不夠，教師要根據學生的知識水平對各組的實驗設計提出一定的指導。例如，很多學生認為自行車前后輪所受的摩擦力是一樣的，但是實際情況并非如此（這一點也是研究自行車兩個車輪分別所受摩擦力的一個重點和難點），因此教師可以給學生一定的提示，使其在做實驗時將兩個輪子分別作用的情況考慮在內。另外，由于自行車輪子所受摩擦力因情況不同（包括自行車加減速、車道上下坡、查到是直道還是彎道）而大不相同，而且在某些情況下（如車子上下坡）過于復雜，因此教師可以協助學生將自行車的行駛狀況定位于勻速，以便于學生根據受力平衡進行受力分析，車道也簡化為直道和直道加彎道兩種路況，如此一來，學生一方面可以對自行車所受摩擦力情況有大致的了解，另一方面也不至于因為情況太復雜多樣而知難而退或者無從下手。在學生在更高階段學習到更深層的物理知識時，該探究實驗會有助于其進行相關方面的思考和學習。在選擇試驗場地和實驗材料時，我的建議是教師為學生選擇試驗場地，而實驗材料則為學生提供一些，在學生要求某種實驗材料時為其適當提供。我對該點的考慮是：試驗場地的選擇需要考慮多種因素，既要保證在正常情況下學生能在場地上正常行駛自行車，又要能在自行車某一車輪或者兩個車輪進行稍加改造的情況下模擬出摩擦力近乎為零的地面，因此大理石地面較為理想，這些考慮或多或少都超出了學生的思維邏輯和現有知識水平的范圍，因此教師要在該方面給與學生指導和幫助。在材料的提供上，我主要考慮的是讓學生在對兩個輪子所受摩擦力情況進行分別研究時使用。因此引導學生分別對兩個輪子進行研究非常重要。但是如何對兩個輪子分別研究以及如何通過改裝達到實驗目的就要留給學生自己思考了。