一种开展物理探究性教学活动的巧妙方法

陆球

在初高中物理新课程标准的课程总目标中，都把“科学探究”作为新课程理念的一个重要载体.初中阶段要让学生“经历科学探究过程，具有初步的科学探究能力，乐于参加与科学技术有关的活动，有运用研究方法的意识”；高中阶段要让学生“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”.这一课程目标要求广大教师在日常教学活动中要将科学探究的要素灵活渗透在教材和教学课程内的各个方面.在这种探究性教学活动中，让学生以类似于科学研究的方式学习学科知识与技能、获得科学方法、感受科学思想，体验科学乐趣.

1 目前物理探究性教学活动中存在的问题

由于种种原因，目前物理课堂探究性活动的落实程度和实施效果都存在不少问题.具体来说体现在以下四个方面：

（1）广大教师在多年应试压力的影响下，新课程理念意识淡薄，在教学过程中往往将“探究”简化为“告知”.如此“重结果轻过程”的安排，只为留出尽可能多的时间，让在学生对知识规律一知半解的情况下进行大量的习题训练.

（2）规律结论的呈现需要大量实验素材来支撑，加上学生探究能力薄弱的制约，往往一次完整的探究活动难以在短时间内有效的完成.在课时有限的情况下，广大教师大都只能减少探究性教学活动的安排数量.

（3）在一些实验探究活动中，为了让学生不犯错误，顺利地得到预期的实验结果，教师往往会过于详细地讲解实验的原理、步骤和注意事项，将充满发现乐趣的“探究”变成按部就班的“验证”，乃至索然无味的“走过场”.

（4）学生探究活动的模式普遍会采用分组讨论或分组实验，但是组内的分工往往只是为了便于完成任务，且难以保证全员参与；组与组之间更只是零互动的彼此重复，且缺乏竞争激励机制.

以上的问题，不同程度地制约了学生好奇心与求知欲的发展，弱化了学生良好思维习惯和科学探究能力的培养，违背了新课程理念.针对这种情况，笔者在日常教学教研和听课学习过程中，摸索总结了一种开展物理探究性教学活动的巧妙方法，现通过三个实际案例来阐述.

2 一种开展物理探究性教学活动巧妙方法的案例介绍

2.1 教学案例1

（1）探究内容

同一个力在没有条件限制的情况下，可以分解为无数对大小，方向不同的分力；而若确定了两个分力的方向，力的分解也就成了唯一解.

（2）探究过程

①给每位学生分发一张透明投影片，一半学生（第一组）投影片上只有一个力F（如图1所示），而另一半学生（第二组）投影片上除了有力F，还用虚线规定了两个分力的方向（如图2所示）.

②每位学生各自利用力的平行四边形定则将力F分解.

③在第一组中选取若干位学生的分解结果，将各张投影片叠在一起（注意将力F所对应的对角线重合），然后放上投影仪，呈现结果如图1所示.引导学生得出结论：同一个力在没有条件限制的情况下可以分解为无数对大小，方向不同的分力.

（4）在第二组中也选取若干位学生的投影片，用相同的方法[HJ1.45mm]放在投影仪上，呈现结果如图2所示.引导学生得出结论：若确定了两个分力的方向，力的分解也就成了唯一解.

（3）效果分析

在这个教学设计中，每位学生分到的任务都是完成一次力的分解，复习前知，且有很高的可完成度.在将个人貌似毫无关联的分解结果重叠展示时，规律自然呈现，让学生完成了一次不一样的合作，加深了对教学内容的理解，同时人人都能体验到参与探究过程的乐趣.

2.2 教学案例2

（1）探究内容：探究单摆周期与摆长的关系

（2）探究过程：

①各组学生在自己单摆细线上的任意位置打个结作为标记点（记为O点），以O点为悬点开展实验，按照教材上的实验要求测得此单摆的周期T；与此同时教师在黑板上用两个吸盘固定、绷直一根细钢丝，沿着细钢丝画一根时间轴，并标注好单位长度（如图3所示）.

②请先后完成测量的各组学生依次上台，找到本组所测周期T在时间轴上的对应位置，将单摆细线于O点系到细钢丝上，待各组依次悬挂的小球数量足够多后，呈现的小球排布效果如图3所示；

③引导学生按照图3所示的实验结果验证、探究单摆周期与摆长的关系：ⅰ.验证之前猜想，得出周期和摆长的关系成非线性关系；ⅱ.再次猜想：周期和摆长的关系为T2∝l；

④教师提问引导学生设计下一步实验方案：将原来的时间轴换成时间平方轴，并重新标注好单位长度（如图4所示），各组将测得的周期换算成周期的平方，用和上一步类似的方法重新悬挂小球.

⑤最终呈现的小球排布效果如图4所示，证实先前的猜想：周期和摆长的关系为T∝，完成实验目的.

（3）效果分析

“探究单摆周期与摆长的关系”这个实验，若按照传统的实验步骤，需要测定多组数据，学生实验操作的娴熟程度较弱导致数据采集时间过长，同时在数据处理、图像拟合环节中，教材上建议在计算机上软件处理数据，不少地区存在着硬件落后的问题，也给实验目标的最终完成带来了困难.

而在这个设计中一个小组只要测一次周期T，并且通过“悬挂”的方法，摆长L用直观的呈现代替了测量，大大减少了数据测量的数量，提高了数据采集的效率.其次，在各组分别完成的实验结果通过一个巧妙的设计汇总展示时，各小球的位置分布等效于常规实验方案中数据采集后的“描点”，而无需采用软件处理数据，为硬件配备落后的学校完成这个实验提供了另一种有效的方式.另外，加入了小组间竞争环节，让探究过程更加生动有趣.

2.3 教学案例3

（1）探究内容：探究凸透镜成像规律

（2）探究过程

①各组学生任意调节烛焰、凸透镜和光屏两两间距离，直到光屏上呈现清晰的像，记录下此时的物距u及成像特征（倒立/正立、缩小/放大），重复若干次.与此同时教师将两把刻度尺固定在黑板上，分别在旁边标记“倒立缩小实像”“倒立放大实像”字样，并且在合适的位置画上凸透镜示意图（如图5所示）

②请先后完成操作的各组学生依次上台，按照实验记录的物距u及对应成像的特征，将提前分发的烛焰图样小贴纸贴到黑板上刻度尺旁的相应位置，待贴纸数目足够多后，呈现的贴纸分布效果如图5所示；

③教师利用图5所示的实验结果来引导学生总结凸透镜成像规律，完成实验目的.

（3）效果分析

“探究凸透镜成像的规律”这个实验，教材上要求学生在不同的物距下，通过调节像距，分别成“倒立缩小”和“倒立放大”的像多次，对于初次接触该内容的学生来说，这个任务的难度和工作量还是偏大的.

而在这个设计中每个小组只需要得到清晰的像，不再要求细分“倒立缩小”和“倒立放大”，而且如果时间有限，每个小组最少只需记录一组实验结果.通过上台贴标签这种方式将各组实验结果汇总，为引导学生总结规律提供了直接的素材，同时也增加了竞争性和趣味性.

3 对物理探究性教学活动的一些思考

上述的三个教学案例中，都用到了这样一种方法：教师经过巧妙的教学设计，让学生先分组各自“进行实验与收集数据”，再将各组数据汇总并借此来引导学生“分析和论证”得出结论.这样的设计就把科学探究的要素灵活的渗透在教学活动中，具体来说，有以下几个特点和作用：

（1）教师在探究过程中的作用不再是各环节的包办者，而仅仅是一个物理环境的创设者，让学生回归探究的主体地位，真正参与到探究过程.

（2）各个探究小组之间的关系不再是简单的彼此重复，而是相互合作的有机整体，可以在不冲淡探究本真的前提下，加快探究进程，提高探究效率，为课内完成教学任务提供了可能.

（3）物理探究性教学活动不再是枯燥乏味的走过场式验证，通过分析由集体合作采集汇总的实验数据，自行得出结论，能让大部分学生真正体验探究成功的喜悦.

（4）在探究过程中同时强化组内和组间分工合作，且引入竞争激励机制，可以提高学生科学探究的积极性和参与度，激发学生的科学热情.

总之，通过本文所介绍的这种巧妙方法的运用，让物理探究性教学更加切实可行，行之有效，在此过程中让学生真正参与到科学探究过程，切实提高科学探究的能力，真正科学探究的艰辛和喜悦.