以“机械能守恒定律”为例构建探究性教学情景

摘 要：以“机械能守恒定律”一课为例，通过创设教学情景来引入新课，再通过构建探究情景来让学生主动建构关于机械能守恒定律的知识。体现了新课程理念下的教学设计应遵循以学生为主体、教师为主导的原则。

关键词：教学情景；高中物理；探究性情景

中图分类号：G633.7 文献标识码：A

一、研究背景

美国实用主义教育家杜威认为：“如果想得到某些方面的知识，就必须亲自尝试一下，而不能道听途说。”此外，萨其曼的探究训练模式训练学生组织资料，进行了因果关系的推理以及建立验证理论。这种模式再现了科学家进行探索的过程，对于提高学生的创造性思维能力和推理能力等大有裨益。萨其曼坚信课堂上要开展探究教学必须满足三个条件：

第一，有一个集中学生注意的焦点，最好是一个能引起学生惊异的事件或现象；

第二，学生享有探索的自由；

第三，有一个丰富的容易引起反应的环境。

“探究”是一种研究性学习的教学方式，即学生以类似或模拟科学研究的方式开展学习活动的教学组织方式。探究是科学教育的核心部分，在教学中必须引入探究过程。

本文以“机械能守恒定律”这节课为例说明高中物理课堂中探究性教学情景的构建方法。

二、探究性教学情景的构建

教学情景1：

问题1：一个足球被运动员一脚踢飞后，在飞行过程中的这一瞬间，足球具有哪些能量？

问题2：足球在飞行过程中，能量是一成不变的还是时刻变化的？哪位同学帮我们分析足球从飞出到落地这个过程中动能和势能是如何变化的？

问题3：我们发现一种能量减少，另一种能量就增大，那么势能和动能在这个过程中的转化是否存在定量的关系呢？

教学情境2：

问题1：质量为1千克的小球自由下落，初始位置距地面10 m高。取地面为零势能面，我们可以知道小球初始状态的机械能是动能加势能等于100 J。接下来我们来计算小球在下落过程中每下降1 m，重力势能、动能和机械能分别是多少。仔细观察咱们算出的这几组数据，同学们能从中得出什么信息呢？

问题2：刚才我们的计算都是建立在忽略空气阻力的前提下进行的，若空气阻力不可忽略时又如何呢？假定阻力为0.2 mg，同学们再计算每下降1 m重力势能、动能和机械能分别是多少？

问题3：机械能守恒是需要条件的，请同学们根据这两种情况进行比较讨论：在重力势能和动能的转化过程中，什么情况下机械能守恒？

三、反思与总结

建构主义理论要求学习环境中的“情景”必须有利于学生对所学内容的“意义建构”。学生认识机械能时精心准备了一个被踢飞的足球这一生活情景，利用学生生活中的实例，让他们觉得物理知识就在身边的同时，对学习产生浓厚的兴趣。学生根据自己的计算结果，得到了机械能守恒这一物理规律“情景”，认识更深刻。并且通过忽略阻力和考虑阻力两种情况的对比结合、已经掌握的功能关系，自己总结机械能守恒的条件：只有重力做功。

在物理课堂上实行探究性情境教学的办法是创设能够促进教师与所有的学生共同的交互活动的学习情境，让所有学生参与物理规律的得出过程，尽管这些过程并不能再现科学家真实的探索过程，但是对于提高学生的创造性思维能力和推理能力等大有裨益。而且学生通过亲历亲为的实践、分析、验证、总结等研究过程获得的物理规律才是真正可以用来解决实际问题的物理知识。

“参与”是情境学习的核心要素。让我看，我记不住；让我听，我会忘记；让我参与，我就会理解、明白。

参考文献：

[1]杜威.民主主义與教育[M].人民教育出版社，1916.

[2]杰罗姆·布鲁纳.教育过程[M].上海人民出版社.1973.

[3]Peggy A Ertmer， Timothy J Newby. 行为主义、认知主义和建构主义：下.从教学设计的视角比较其关键特征[J].盛群力，译.电化教育研究，2004（4）：27-31.

[4]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报：社会科学版，1997（5）.

[5]施良方.学习论——学习心理学的理论与原理[M].北京：人民教育出版社，2000.

作者简介：董双丽（1982—），女，山西省繁峙人，理学博士，山西省实验中学在职教师。

（作者单位 山西省实验中学）