探究性教学在物理课堂中的应用

摘要：：探究性教学活动有两个显著特征，一是以问题为中心组织教学内容，将教学内容问题化；二是为学生创设学习情境、提供解决问题的依据材料，由学生独立探究、发现知识和解决问题。

关键词：探究性教学；课堂教学；应用

探究是新课标的核心理念，探究性教学是在教学中以问题为载体，创设一种科学研究的情景和途径，让学生通过自己收集、分析和处理信息，感受并体验知识产生和应用过程的一种学习活动。探究性教学的关键是不直接告知学生什么，而要经过师生双方的努力，用各种方法，通过一定途径去获得答案。探究强调的是过程和渗透。探究教学能为学生创造亲身经历的条件，使学生对所追求的问题有深刻的印象，在生命的过程中刻下痕迹，为今后的学习和工作留下智力和能力的背景。探究性教学不是一种模式，不一定有固定的程序，而是由一些探究片断浸润在课堂上师生之间智力的、情感的活动之中。笔者根据几个探究片段，意在用案例来说明探究的含义。

一、 用探究建立概念

片段1：位移的定义

情境：一支考古队，在一望无际的沙漠考察，事先安扎好营地，如图1所示。队员离开营地，经一段时间队长要知道队员的位置，即已知初位置怎样确定末位置？假设队员有办法测量通过的路程和直线距离，并带有指南针，问：队员应告诉队长什么？

问题：路程吗？时间吗？

学生思考——小组讨论——发表意见——归纳总结

正确结论：直线距离和方向，如图1所示。

定义：为了表示位置的变化，人们引入位移这个物理量，定义为“初位置指向末位置的有向线段”。

评：创设情境，引起学生的注意；产生问题，引发学生思考——队员怎么办？讨论后得出结论。位移的概念不是轻松获得的，是经过自身的活动得到的，概念被内化为学生的长时记忆。

二、 用探究发现规律

片段2：开普勒第三定律

问：这些数据有没有什么规律呢？R和T有什么比例关系呢？

学生讨论提出方案：求以下比值，看是否为常量

RT、R2T、RT2、R3T、R3T2、R4T3、R2T、3R2T…

为了节约时间，让每4人为一组求其中一种比例，如甲组求RT乙组求R2T等

最后一组求出的R3T2=k，发现了规律。再讨论k的意义，k是各行星共有的，为什么这些行星会有共同的东西？学生思考后回答：它们围绕共同的太阳旋转，或者说它们是同一“娘”生的。

评：重复了开普勒的工作，学生进入科学家的角色，在探究未知世界的过程中学习，有科学实践活动的积淀，有成功愉快的体验。R3T2=k的数学模型会刻印在学生的记忆中。

片段3：自由落体运动是什么性质的运动

问题：是a保持不变的运动吗？是a增加或减小的运动吗？

猜想：可能是a不变的运动

设计实验：你有哪些办法检验猜想

学生提出方案

（1） Δs=aT2

（2） 测出v和t，画出vt图像

（3） 由h=12at2求a，取不同的h，看a是否相等

选定方案进行实验：选方案（1）剪下相同时间内的纸带，贴在一张纸上，如图2，连接各段的顶点，如果是一条直线，说明是自由落体是匀变速直线运动。

这个设计方案有多种，表现出开放性，学生在广阔的思维空间寻求研究方案，这一教学过程拓展了学生的思路，催生了学生思维的创造和创新，在选择方案的过程中，有一个客观和优化的问题，这就是科学态度和价值观的学习历程。

三、 用探究突破难点

片段4：平抛运动是匀变速运动

问题：你什么理解或用什么办法说明平抛运动是匀变速运动？

思考→讨论→方案

在教师的引导下设计出以下方案：

（1） 从动力学的角度看a=Fm=mgm=g，力不变，所以a不变；

（2） 从运动的独立性理解，水平方向速度不变，竖直方向是自由落体运动，而自由落体的加速度是不变的；

（3） 从数学向量差的角度理解，求相等的时间内的Δv1=Δv2=Δv3，如图3，则a=ΔvΔt=恒量。

评：学生对匀变速运动的认识，停留在直线运动模型，理解为相同的时间内速度的增加或减小相同。平抛运动是曲线运动，相同时间速度大小增加不同，怎么是勻变速运动呢？这里就有一个认识的台阶，学生理解有很大的难度，如何让学生克服这个思维障碍，只有让学生在思想矛盾中经历较多的思考较量，才可以使认识深化和内化。

四、 用探究强化重点

片段5：用牛顿定律列方程

问题：牛顿第二定律F=ma，其中F是合外力，具体解决问题时等式左边是求合力的表达式，你能用多少不同的例子列出多少个F=ma的方程。

学生：各自独立书写→小组讨论补充→代表交流，可能会有以下这些（图4）：

评：对一些重点问题，经专题研究，使学生通过回顾、归类、总结的思维程序，不仅加深了理解，也提高了思维的清晰度，经历过程建构、信息强化、重构知识构架、激活思维、提高了知识储备的灵敏度，就可以达成应用知识的自觉性和自动化的学习目标。

五、 用探究法练习知识的应用

片段6：平抛运动应用

问题：用平抛运动知识可以解决哪些问题或能编什么题？

学生活动：思考、讨论、随机发言

生成的问题有：（1）测物体速度；（2）测当地重力加速度；（3）已知一段轨迹求初速度；（4）已知v和t求位置和速度；（5）已知速度v和水平方向的夹角求时间t；（6）让平抛物体落到斜面上；（7）让平抛物体落到台阶上；（8）在斜面上做类平抛运动。endprint

评：一个问题开发性越大，学生思维的自由度越大，创造机遇就越多，越具有探究性。给出一个知识点，让学生用知识去设计各种应用问题，题目是他们想出来的，自然也能解决。不然教师出题让他做，学生是被动的，不知道哪来的题，不知道还有多少题，不容易理解命题的意图，解题存在一定的困难；而且做了这个题，也不知道能不能做其他题，学生不自信，这就是题海战术低效率的原因。

六、 用探究法评讲作业

例：已知地球质量为5.98×1024kg，赤道半径6378 km，极半径6357 km，求质量为1 kg的物体在两极和赤道上的向心力。

学生错解：F极=GMmR2极=9.87 N，

F赤=GMmR2赤=9.80 N。

我带的班，错误率达90%左右

评讲：教师板书错误解法

提出问题：有哪些办法证明以上解法是错误的

学生：独立思考——讨论——准备——交流

得出如下证明方法：（1） 从运动学角度，两极物体没有运动，是平衡的，所以a=0，F=0，赤道物体F=mω2R=1×2π864002×6.4×106=0.034 N。

（2） 从动力学角度：两极物体受到的支持力和引力的合力为零，赤道物体受到的支持力与引力差不多，合外力很小。

（3） 反证法，设赤道物体的向心加速度为9.8 m/s2，而近地卫星的加速度也为9.8 m/s2，则两者角速度应该相等，实际上近地卫星的角速度比赤道物体大得多。

评：如果教师说错在哪里，应该怎样解？学生过一段时间就会忘记，这就是学生上课听得懂，课后不会做题的原因。如果经过学生自己反复地思考论证，在探究错误原因的过程中追寻记忆的空白、发现思维的盲点、纠正思考的方向；使他们的心智得到不断地操练，这样就能优化思维品质，提高心智技能。

新课改倡导多样化的教学方式，探究是其中的一种学习方式，但基于这种认识还是不够的，探究还是一种精神，一种育人的理念，每一种学习方式都可以渗透探究的思想。新课引入可以用探究、物理量的定义可以用探究、规律的发现可以用探究，学生接受某种知识也应包含探究因素。化解学习的困难、提炼知识的内核、疏通思维的障碍、点燃智慧的火花等等都可以用探究。故说，探究性教学理应是物理教学的常态。

参考文献：

[1] 高文.教学模式论[M].上海教育出版社，2002.

[2] 中学物理[M].2007.

[3] 中學物理教与学[M].2008.

作者简介：

刘芝兵，江苏省宿迁市，宿迁高等师范学校。endprint