“三動”課堂教學模式在實驗教學中的應用
——以“實驗：探究加速度與力、質量的關系”教學為例

周孝明

(江蘇省無錫市懷仁中學，江蘇 無錫 214196)

“三動”課堂教學模式在實驗教學中的應用
——以“實驗：探究加速度與力、質量的關系”教學為例

周孝明

(江蘇省無錫市懷仁中學，江蘇 無錫 214196)

本文以“實驗：探究加速度與力、質量的關系”教學為例，介紹了“三動”課堂教學模式在物理實驗教學中的應用，提出了相應的實施策略。

三動；教學模式；實驗教學

1 問題的提出

物理是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學，物理實驗是物理教學的重要內容、方法和手段。通過實驗，不僅可提高學生學習物理的興趣，培養他們的實踐能力、分析能力，更重要的是可以提高學生的核心素養。目前比較常見的實驗教學方法有兩種：(1) 程序化教學。教師通過介紹和閱讀課本的方式讓學生知道實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗過程、數據的記錄和處理，教師隨后會演示一遍，以提高學生實驗操作正確性。學生在實驗操作過程中比較順利，也得到了教師所期望的實驗數據或實驗結果。但是整個實驗過程都是機械的完成，缺失了學生對實驗的獨立思考，其實驗能力無法得到提高。(2) 習題化教學。有教師認為學生做分組實驗就是浪費時間，因此就用教師的講解和演示(或視頻)來代替學生的分組實驗，然后通過大量的習題強化實驗中的知識點。這樣的實驗教學將大大挫傷學生學習物理的積極性，同時,學生的能力也得不到提高，至于教學效果用教師的話就是“這個實驗題都做了好幾遍也講了好幾遍，還是錯”。沒有經過思考和實際操作，學生靠做題是很難掌握的，因此錯不應在學生身上，這是值得教師反思的。

2 “三動”課堂教學模式簡介

“三動”課堂教學模式中的“三動”是指問題驅動、主體活動和立體互動。“三動”課堂教學模式簡單地說就是一種問題導引、通過活動學習的課堂教學模式，即以與學習任務及學習疑問相關的問題驅動學生的學習動機和思維，以學生獨立進行主體活動去探究、解決問題，針對所提出問題，由學生與學生、學生與教師進行立體互動，討論、解決問題。問題驅動就是以問題為抓手、以問題為載體來驅動學生的學，在研討問題的過程中解決學與教的問題。在實驗教學中，采用“三動”課堂教學模式，可以改變目前高中物理實驗教學存在的“重知識、輕方法；重講授、輕動手；重結論、輕過程；重機械訓練、輕實質體驗”的問題。下面就以“探究加速度與力、質量的關系”為例，介紹筆者在學生分組實驗教學中“三動”課堂教學模式運用的嘗試。

3 “三動”課堂教學模式的實踐應用

問題驅動：如何研究加速度與力、質量之間的關系？

主體活動：采用控制變量法，研究加速度與力的關系時保持質量不變，研究加速度與質量之間的關系時保持力不變。

師生互動：控制變量法是物理實驗中比較常用的一種方法，通常是研究一個物體的三個或三個以上的物理量之間的關系時使用。

教學反思：問題驅動引導學生提出實驗方法，讓學生知道在研究三個及其以上物理量之間的關系時，需采用控制變量法。

問題驅動：加速度、力和質量是描述一個物體的三個方面，你認為這個實驗需要哪些器材？以前后四位同學為一個小組，分組討論。

同時教師利用多媒體展示以下問題：(1) 如何讓研究對象做勻加速直線運動？(2) 測質量、加速度、力各需要什么實驗器材？

師生互動：學生分組討論，教師請小組代表發言，互相補充。

教學反思：學生通過問題引導，積極思考與分析，得出了很多種實驗方案。在實際教學中，主要出現了三種：(1) 利用彈簧秤拉著木塊在水平面上做勻加速直線運動。(2) 將氣墊導軌傾斜，結合光電門，讓滑塊做勻加速直線運動(在前面學習牛頓第一定律時介紹過氣墊導軌的使用及原理)。(3) 運用教科書上的實驗裝置(受必修1的第一、第二章中學生實驗的啟發)。

師生互動：分析以上3種實驗方案的利弊，根據學校實際的配備情況，選擇第三種實驗方法作為今天的實驗方案，學生自主列出實驗所需器材。

問題驅動：用天平測質量在初中已經學習過了，通過紙帶測物體的加速度在前面我們也已掌握，那么小車所受到的力是指什么力呢？

學生：小車所受的合力。

問題驅動：小車在水平軌道上加速運動，受哪些力的作用？合力怎么表示？

學生：小車受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，合力的大小為拉力減去摩擦力。

問題驅動：顯然測合力的大小相當麻煩，請同學們思考，能否改變一下實驗裝置，讓測量合力簡單些？

學生：將水平軌道傾斜，重力沿軌道斜面向下的分力等于重力，那么小車所受到的合力就是細線的拉力了。

問題驅動：如何檢驗重力沿軌道斜面向下的分力等于重力了呢？

學生：在不掛沙桶的情況下，小車做勻速直線運動。紙帶上的點間距相等表示小車做勻速運動。

問題驅動：那么平衡摩擦力之后，小車做勻加速所受的合力，即細線的拉力就是沙和沙桶的重力之和嗎？

學生：不是，因為沙和沙桶也在做勻加速運動。

問題驅動：那么怎么做可以讓細線的拉力近似等于沙和沙桶的重力呢？如何達到這個效果呢？

學生：沙和沙桶的加速度要小，小車的質量遠大于沙和沙桶的質量。

教學反思：通過問題的層層深入和教師的不斷引導，學生自主突破了本實驗的兩個難點，即實驗前要平衡摩擦力和實驗時保證小車的質量遠大于沙和沙桶的質量，對于后一個要求目前只能停留在表象上，理論依據可在學完牛頓第二定律后，由學生自己推導。實驗為什么要這么設計呢？主要還是源于簡化實驗操作和數據測量。

師生互動：學生以兩人一組，設計實驗步驟和數據記錄表格，教師巡視指導。請部分同學展示，然后互相補充和糾正，形成完整的實驗步驟和完善的實驗數據記錄表格，學生開始分組實驗。

教學反思：實驗步驟是通過學生的思考、討論和互相補充、完善得出的，因此在學生操作實驗前已經在腦子中形成了完整的實驗步驟，實驗操作非常順利，而且數據也有相當的準確性。

問題驅動：同學們都得到自己的數據了，那么如何知道加速度與合力、質量之間的關系呢？

學生：(1) 直接觀察數據；(2) 利用圖像。

問題驅動：請同學們利用以上兩種方法尋找加速度與質量、力的關系，并比較兩種方法的優劣。

師生互動：加速度與力成正比，加速度隨著質量的增大而減小。直接觀察比較困難，利用圖像更直觀而且可以避免偶然誤差。

問題驅動：加速度與質量到底是什么關系呢？請同學們先提出猜想，然后想辦法驗證。

學生：加速度與質量成反比，可作出a-1/M的圖像予以驗證。

師生互動：綜合以上結論可以知道：加速度與力成正比，與質量成反比。

教學反思：實驗數據處理最好的辦法就是利用圖像，圖像的應用也是實驗考查的重要部分，通過以上教學能讓學生熟悉和掌握利用圖像處理實驗數據的一般方法。

4 結語

隨著教學改革的深化，教師更多的精力應集中到課堂教學這一主陣地，集中到切實提高課堂教學效益上來。教學過程中要充分突出學生的主體地位，教師起主導作用，將教學任務和學生疑問設置成相關問題，驅動學生的學習動機和思維。讓學生獨立進行主體活動，去探究、解決問題，物理教學將會起到事半功倍的效果。

曹東.淺談問題驅動中的問題設計[J].物理教學探討，2016，(2).