高职力学课堂外探究教学一例*

林毅贞

(阳江职业技术学院机电系 广东 阳江 529500)

探究式教学包括课堂内探究教学与课堂外探究教学，课堂外探究教学是当前教学改革中出现的一个新的教学模式.它从学生的需要和发展出发，给学生创设一个贴近生活、接近生产的空间，让学生体验探究的乐趣、感悟探究的方法；在探究中学会合作、学会交流，培养学生的创造能力和解决实际问题的能力，为学生的终身学习和工作奠定基础．下面以一个教学案例，具体说明之.

1 探究案例——“随意伸缩”装置

1.1 学习目标

(1)提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力．

(2)学会求解摩擦时的平衡问题．

(3)通过对力学实际问题的探究，提高学生的学习兴趣．

1.2 设计思想

从生活实际中引出所要研究的课题，通过探究，使学生学会用力学方法解决实际问题．首先创设情境，激发学生的学习兴趣，然后由学生发现问题或教师提出问题，再通过学生思考、分析、实验、验证、教师指导等探究方法来解决问题．

1.3 小组成员

有组长及六位同学．

2 探究过程

2.1 创设情境 引入课题

教师：当我们去郊外野炊时，要搭一个炉灶，那是一个颇费心思的问题．需要带上锄头去挖土，需要捡些石头或砖头砌灶台，砌成的灶台不一定稳固．如果我们带去“随意伸缩”(如图1所示)，就方便多了．

图1

2.2 介绍装置 提出问题

教师让学生观察及动手操作，然后让学生介绍“随意伸缩”装置的构造和使用方法．“随意伸缩”是由1个支架、3根空心杆(竖杆1、竖杆2、横杆)、1根绳索、1口锅和两个挂钩构成.竖杆1的上端通过挂钩固定在支架顶端，另一端套在竖杆2上，竖杆2穿过横杆的孔吊起一口锅，绳索的一端套在竖杆1上，另一端套在横杆上．通过这个装置，我们可以随意调节竖杆2的长度，从而随意调节锅的高低，使锅离火焰达到适当的距离．

学生饶有兴趣地玩弄着这个装置，首先提出一个问题.

问题1：锅和竖杆2为什么不会掉下来？

教师引导学生再提出下面两个问题.

问题2：能使竖杆2随意伸缩的条件是什么？

问题3：此装置能吊起多重的物体？

2.3 探究问题1：锅和竖杆2为什么不会掉下来

学生猜想：

(1) 竖杆2受到压力的作用；

(2) 竖杆2受到摩擦力的作用；

(3) 竖杆2受到的摩擦力与杆2和锅的重力平衡．

教师提示：因为竖杆2的质量很小，可以忽略不计．

分析证明：

学生通过仔细观察，发现竖杆2与横杆接触的地方不是整个接触面，而是一部分接触，另一部分没有接触．学生对竖杆2进行简化，受力分析如图2所示.竖杆2受到的力,有横杆对它的摩擦力F1、F2及压力N1、N2；竖杆1对它的摩擦力F3及压力N3；锅对它施加的拉力G．

图2 图3

得出结论：

当F1+F2+F3=G时，竖杆不会往下落．

2.4 探究问题2：竖杆2随意伸缩的条件是什么

学生猜想：影响竖杆2随意伸缩的因素,有绳索的张角、横杆的长短、竖杆1的粗细、物体的重量．

学生实验：通过控制变量法，用下列实验来验证他们的猜想

(1)当绳子的下端固定不动，上端在竖杆1上移动，改变绳子与横杆的张角θ，观察锅和竖杆2是否会掉下来(图3)？

(2)绳子上端固定不动，下端沿横杆移动，改变横杆的长度OA(图4)，观察锅和竖杆2是否掉下来？

(3)改变绳子两端点的位置，使OA长和θ角同时改变，观察锅和竖杆2是否掉下来？

(4)把竖杆1换上一根细木杆，使竖杆2套在木杆的外面，观察锅和竖杆2是否掉下来？

(5)改变物体的重量(往锅里加石块)，观察锅和竖杆2是否掉下来？

学生观察下述实验现象.

实验1：当θ角小到一定的程度时，锅和竖杆2掉了下来；

实验2：当OA小到一定程度时，锅和竖杆2掉了下来；

实验3：当OA越短，θ角越小，锅和竖杆2越容易掉下来．

而第 (4)、(5)两种情况，锅和竖杆2并没有掉下来．

学生问这是为什么？

教师引导学生分析横杆处于临界平衡状态的情况，对横杆受力分析.横杆受到的力有，竖杆1对它的摩擦力及压力，绳子对它的拉力F(图4)．

图4

因为横杆总是处于平衡状态，所以满足平衡方程

∑MO(F)=0

即

F2′=μN2′

解得

图5

教师引导学生对竖杆1进行受力分析(图5).因为竖杆1处于平衡状态，以C为矩心列平衡方程

F3′=μN3′N3=N3′

解得

2.5 探究问题3：竖杆2能吊起多重的物体

学生猜想：

只要该装置强度足够，不管重物多重，竖杆2不会下滑．

学生做实验来验证：

(1)什么都不挂，竖杆2不下落；

(2)把锅挂上去，不断地往锅里加石块，观察现象．

学生描述实验现象：

不断地往锅里加石块，重量越大，杆的变形越大，但竖杆2和锅不下落．

教师引导学生分析原因：

当所吊的物体重量增大时，杆的变形增大，说明竖杆2受到的压力增大，要维持它们平衡所需的摩擦力增大．所以只要该装置所有的器材都良好，强度足够，不管物体多重，竖杆2不下滑．

3 教学效果

教学实践表明,在课外采取探究学习的教学模式,可以激发学生学习的兴趣，较大地提高学生学习的主动性；学生的综合素质也有较大的提高，无论是合作能力，还是适应能力、交流能力、分析问题的能力、解决实际问题的能力等都得到进一步的提高．这种方式不仅仅使学生在力学课业方面取得长足的进步 , 更重要的是帮助他们了解自己的潜力 ,养成独立探究的良好习惯以及勇于创新的精神，这些都将使学生终身受益．

参考文献

1 教育部.教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见.北京:中华人民共和国教育部,2006

2 科学探究附属读物编委会.科学探究与国家科学教育标准——教与学的指南.罗星凯等，译.北京:科学普及出版社，2004

3 靳玉乐.探究教学论.重庆:西南师范大学出版社,2001.87-93

4 邓泽民，陈庆合，刘文卿.职业能力的概念、特征及其形成规律的研究.煤炭高等教育,2002(2):104-107

5 陈宇.职业能力以及核心技能.职业技术教育.2003(33):26