高中物理微探究教學(xué)設(shè)計(jì)與思考①
——以“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”為例

(江蘇省南京市第二十九中學(xué)，江蘇 南京 210036)

1 引言

“微探究”是指在教學(xué)中，甄選某個(gè)“微”知識(shí)點(diǎn)或“微”問(wèn)題而進(jìn)行的探究，可以是學(xué)生獨(dú)立完成，亦可合作探究。微問(wèn)題設(shè)計(jì)的優(yōu)劣是微探究教學(xué)成敗的關(guān)鍵，也關(guān)乎整節(jié)課的成敗。

在高中物理教學(xué)中有必要讓學(xué)生知道一般的探究過(guò)程要經(jīng)歷的階段，深諳其中蘊(yùn)含的科學(xué)思維和各階段起承轉(zhuǎn)合的聯(lián)系。我們可以在一個(gè)大的探究過(guò)程中鑲嵌一些“微探究”活動(dòng)，成為化解重難點(diǎn)的利器，成為深度學(xué)習(xí)的可靠途徑，成為整節(jié)課璀璨的亮點(diǎn)，讓學(xué)生記憶猶新、言猶在耳，讓探究有落腳點(diǎn)、著力點(diǎn)和突破點(diǎn)，以小見(jiàn)大、以小促大。本文以“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”為例，予以說(shuō)明。

2 微探究?jī)?nèi)容的選擇與設(shè)計(jì)

微探究1：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得小車(chē)的加速度?

本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)、是必備條件，這種看似尋常又簡(jiǎn)單的問(wèn)題有什么探究?jī)r(jià)值呢？殊不知，“于無(wú)疑處有疑”才能有令人意想不到的收獲,才能設(shè)計(jì)出好的“微問(wèn)題”，才能讓重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)有深度。

按照課本設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，小車(chē)的加速度是通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶獲得的，能夠通過(guò)處理紙帶求加速度是基本要求，必須熟練掌握。以此出發(fā)，類(lèi)比發(fā)散，給學(xué)生以啟示，立足課本而又不拘泥于課本，像頻閃照片、光電門(mén)、傳感器等都可成為學(xué)生探究的工具。

微探究2：力F指的是哪個(gè)力？

要把這個(gè)問(wèn)題想清楚，需對(duì)小車(chē)進(jìn)行受力分析，小車(chē)受重力、支持力、拉力和摩擦力。重力和支持力是一對(duì)平衡力，那F究竟是拉力，還是拉力和摩擦力的合力呢？正常情況下，不會(huì)有學(xué)生說(shuō)F是摩擦力。學(xué)生就會(huì)探討:如果是拉力會(huì)怎樣？如果是合力會(huì)怎樣？最終得到F是合力的結(jié)論。

微探究3：如何測(cè)量力F？

然而，只是鸚鵡學(xué)舌的記住結(jié)論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，并不是遇到所有問(wèn)題只要照搬結(jié)論就可以解決，關(guān)鍵還是讓學(xué)生學(xué)習(xí)分析問(wèn)題的方法、養(yǎng)成樂(lè)于探究和善于思考的習(xí)慣。比如，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，稍作改進(jìn)，在車(chē)前連上力傳感器，可以直接得到小車(chē)所受拉力。而不再需要拉力近似等于重物的重力，當(dāng)然也就不需要滿(mǎn)足M?m，又如，把長(zhǎng)木板換成氣墊導(dǎo)軌，此時(shí)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，所受摩擦力可忽略，自然也就不存在平衡摩擦力之說(shuō)。學(xué)生不假思索地照葫蘆畫(huà)瓢把導(dǎo)軌一端抬高，反而造成錯(cuò)誤操作。

微探究4：如何直觀得出a與M成反比的結(jié)論？

實(shí)驗(yàn)中，在控制M一定時(shí)，發(fā)現(xiàn)a隨著F的增大而增大，于是猜想a∝F、a∝F2、a∝F3……，然后逐一驗(yàn)證。可是，當(dāng)控制F不變時(shí)，a會(huì)隨著M的增大而減小，于是，我們可以猜想a與M成反比、a與M2成反比、a與M3成反比……，可是驗(yàn)證起來(lái)就非常困難。思維的品質(zhì)體現(xiàn)在思考問(wèn)題時(shí)能否靈活變化角度，如此不行，那就換個(gè)角度。a與M成反比就是a與1/M成正比，直線的驗(yàn)證要比曲線更容易、直觀。

微探究5:在作a-F圖像時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)F較大時(shí)，圖像會(huì)彎曲，為什么？

圖1

微探究6:在作a-1/M圖像時(shí)，圖像會(huì)彎嗎?

圖2

3 微探究教學(xué)的思考與啟示

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能正確觀察和如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)精神。會(huì)用正確的方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。并能對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和反思。微探究教學(xué)正是著力培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出猜想、探究質(zhì)疑、解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生探究的意識(shí)。

關(guān)于微探究?jī)?nèi)容的選擇，以激勵(lì)學(xué)生思考、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維為原則。微探究的頻率不宜過(guò)高，一節(jié)課可以選擇兩到三個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容展開(kāi)探究，這樣既可以確保時(shí)間充裕，也可讓探究全面展開(kāi)，探究的內(nèi)容也更有深度，同時(shí)也可以讓教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)突出。微探究?jī)?nèi)容的選擇深度要適宜，過(guò)簡(jiǎn)單會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得沒(méi)有挑戰(zhàn)性，進(jìn)而失去探究的興趣，使得微探究活動(dòng)無(wú)法正常開(kāi)展；過(guò)難會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，打擊學(xué)生探究的積極性。

微探究教學(xué)是生本觀的鮮明體現(xiàn)，微問(wèn)題的設(shè)計(jì)從學(xué)生角度出發(fā)，尊重學(xué)生的主體地位，一切設(shè)計(jì)以為學(xué)生的學(xué)服務(wù)為出發(fā)點(diǎn)展開(kāi)，充分考慮學(xué)生的實(shí)際需求和認(rèn)知水平，堅(jiān)持“跳一跳，夠得著”的設(shè)計(jì)理念，關(guān)注學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，發(fā)揮學(xué)生的潛能和主觀能動(dòng)性，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。