“三动”课堂教学模式在实验教学中的应用——以“实验：探究加速度与力、质量的关系”教学为例

周孝明

(江苏省无锡市怀仁中学，江苏 无锡 214196)

“三动”课堂教学模式在实验教学中的应用
——以“实验：探究加速度与力、质量的关系”教学为例

周孝明

(江苏省无锡市怀仁中学，江苏 无锡 214196)

本文以“实验：探究加速度与力、质量的关系”教学为例，介绍了“三动”课堂教学模式在物理实验教学中的应用，提出了相应的实施策略。

三动；教学模式；实验教学

1 问题的提出

物理是一门以观察和实验为基础的自然科学，物理实验是物理教学的重要内容、方法和手段。通过实验，不仅可提高学生学习物理的兴趣，培养他们的实践能力、分析能力，更重要的是可以提高学生的核心素养。目前比较常见的实验教学方法有两种：(1) 程序化教学。教师通过介绍和阅读课本的方式让学生知道实验目的、实验原理、实验器材、实验过程、数据的记录和处理，教师随后会演示一遍，以提高学生实验操作正确性。学生在实验操作过程中比较顺利，也得到了教师所期望的实验数据或实验结果。但是整个实验过程都是机械的完成，缺失了学生对实验的独立思考，其实验能力无法得到提高。(2) 习题化教学。有教师认为学生做分组实验就是浪费时间，因此就用教师的讲解和演示(或视频)来代替学生的分组实验，然后通过大量的习题强化实验中的知识点。这样的实验教学将大大挫伤学生学习物理的积极性，同时,学生的能力也得不到提高，至于教学效果用教师的话就是“这个实验题都做了好几遍也讲了好几遍，还是错”。没有经过思考和实际操作，学生靠做题是很难掌握的，因此错不应在学生身上，这是值得教师反思的。

2 “三动”课堂教学模式简介

“三动”课堂教学模式中的“三动”是指问题驱动、主体活动和立体互动。“三动”课堂教学模式简单地说就是一种问题导引、通过活动学习的课堂教学模式，即以与学习任务及学习疑问相关的问题驱动学生的学习动机和思维，以学生独立进行主体活动去探究、解决问题，针对所提出问题，由学生与学生、学生与教师进行立体互动，讨论、解决问题。问题驱动就是以问题为抓手、以问题为载体来驱动学生的学，在研讨问题的过程中解决学与教的问题。在实验教学中，采用“三动”课堂教学模式，可以改变目前高中物理实验教学存在的“重知识、轻方法；重讲授、轻动手；重结论、轻过程；重机械训练、轻实质体验”的问题。下面就以“探究加速度与力、质量的关系”为例，介绍笔者在学生分组实验教学中“三动”课堂教学模式运用的尝试。

3 “三动”课堂教学模式的实践应用

问题驱动：如何研究加速度与力、质量之间的关系？

主体活动：采用控制变量法，研究加速度与力的关系时保持质量不变，研究加速度与质量之间的关系时保持力不变。

师生互动：控制变量法是物理实验中比较常用的一种方法，通常是研究一个物体的三个或三个以上的物理量之间的关系时使用。

教学反思：问题驱动引导学生提出实验方法，让学生知道在研究三个及其以上物理量之间的关系时，需采用控制变量法。

问题驱动：加速度、力和质量是描述一个物体的三个方面，你认为这个实验需要哪些器材？以前后四位同学为一个小组，分组讨论。

同时教师利用多媒体展示以下问题：(1) 如何让研究对象做匀加速直线运动？(2) 测质量、加速度、力各需要什么实验器材？

师生互动：学生分组讨论，教师请小组代表发言，互相补充。

教学反思：学生通过问题引导，积极思考与分析，得出了很多种实验方案。在实际教学中，主要出现了三种：(1) 利用弹簧秤拉着木块在水平面上做匀加速直线运动。(2) 将气垫导轨倾斜，结合光电门，让滑块做匀加速直线运动(在前面学习牛顿第一定律时介绍过气垫导轨的使用及原理)。(3) 运用教科书上的实验装置(受必修1的第一、第二章中学生实验的启发)。

师生互动：分析以上3种实验方案的利弊，根据学校实际的配备情况，选择第三种实验方法作为今天的实验方案，学生自主列出实验所需器材。

问题驱动：用天平测质量在初中已经学习过了，通过纸带测物体的加速度在前面我们也已掌握，那么小车所受到的力是指什么力呢？

学生：小车所受的合力。

问题驱动：小车在水平轨道上加速运动，受哪些力的作用？合力怎么表示？

学生：小车受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，合力的大小为拉力减去摩擦力。

问题驱动：显然测合力的大小相当麻烦，请同学们思考，能否改变一下实验装置，让测量合力简单些？

学生：将水平轨道倾斜，重力沿轨道斜面向下的分力等于重力，那么小车所受到的合力就是细线的拉力了。

问题驱动：如何检验重力沿轨道斜面向下的分力等于重力了呢？

学生：在不挂沙桶的情况下，小车做匀速直线运动。纸带上的点间距相等表示小车做匀速运动。

问题驱动：那么平衡摩擦力之后，小车做匀加速所受的合力，即细线的拉力就是沙和沙桶的重力之和吗？

学生：不是，因为沙和沙桶也在做匀加速运动。

问题驱动：那么怎么做可以让细线的拉力近似等于沙和沙桶的重力呢？如何达到这个效果呢？

学生：沙和沙桶的加速度要小，小车的质量远大于沙和沙桶的质量。

教学反思：通过问题的层层深入和教师的不断引导，学生自主突破了本实验的两个难点，即实验前要平衡摩擦力和实验时保证小车的质量远大于沙和沙桶的质量，对于后一个要求目前只能停留在表象上，理论依据可在学完牛顿第二定律后，由学生自己推导。实验为什么要这么设计呢？主要还是源于简化实验操作和数据测量。

师生互动：学生以两人一组，设计实验步骤和数据记录表格，教师巡视指导。请部分同学展示，然后互相补充和纠正，形成完整的实验步骤和完善的实验数据记录表格，学生开始分组实验。

教学反思：实验步骤是通过学生的思考、讨论和互相补充、完善得出的，因此在学生操作实验前已经在脑子中形成了完整的实验步骤，实验操作非常顺利，而且数据也有相当的准确性。

问题驱动：同学们都得到自己的数据了，那么如何知道加速度与合力、质量之间的关系呢？

学生：(1) 直接观察数据；(2) 利用图像。

问题驱动：请同学们利用以上两种方法寻找加速度与质量、力的关系，并比较两种方法的优劣。

师生互动：加速度与力成正比，加速度随着质量的增大而减小。直接观察比较困难，利用图像更直观而且可以避免偶然误差。

问题驱动：加速度与质量到底是什么关系呢？请同学们先提出猜想，然后想办法验证。

学生：加速度与质量成反比，可作出a-1/M的图像予以验证。

师生互动：综合以上结论可以知道：加速度与力成正比，与质量成反比。

教学反思：实验数据处理最好的办法就是利用图像，图像的应用也是实验考查的重要部分，通过以上教学能让学生熟悉和掌握利用图像处理实验数据的一般方法。

4 结语

随着教学改革的深化，教师更多的精力应集中到课堂教学这一主阵地，集中到切实提高课堂教学效益上来。教学过程中要充分突出学生的主体地位，教师起主导作用，将教学任务和学生疑问设置成相关问题，驱动学生的学习动机和思维。让学生独立进行主体活动，去探究、解决问题，物理教学将会起到事半功倍的效果。

曹东.浅谈问题驱动中的问题设计[J].物理教学探讨，2016，(2).