培养学生自主探究能力的物理教学案例

凌智钢

【摘 要】通过超重与失重的自主探究，注重学生的体验，让学生通过感知身边的现象，去发现并解决问题；共点力平衡条件的应用探究，注重学生思维过程的呈现。通过这两个自主探究的教学案例，旨在培养学生良好的思维习惯，形成较强的物理思维模式，提高学生的学习能力。教学案例把物理核心素养运用于课堂的教学之中。

【关键词】自主探究；物理思维；核心素养

物理核心素养是学生在接受物理教育过程中，逐步形成的适合个人终生发展和社会发展需要的关键能力和必备品格。要培养学生的物理核心素养，就需要引导学生主动学习，帮助他们发展探究知识、获取信息和自主学习的能力。对教科版物理必修一的两节内容深入研究，采用自主探究的方式进行教学。

一、超重与失重的自主探究

在新课教学之前，从实验室借出弹簧秤和勾码，或者学生用自己家里的电子秤。让学生在自己小区的电梯里面，测量勾码的重力或者自己的体重。记录如下：学生在电梯里测量勾码（体重）的情况。

（静止、加速上、匀速上、减速上、加速下、匀速下、减速下的第一次、第二次、第三次）。

通过以上数据，分析下面四个问题：

1.读数有时大有时小，难道我的体重（勾码的重力）在发生变化吗？

2.如果我的体重（勾码的重力）没有发生变化，那么体重计直接测量的还是我受到的重力（勾码的重力）吗？

3.如果体重计直接测量的不是我受到的重力（勾码的重力），那么它直接测量的是什么力呢？

4.究竟是什么原因引起了体重计读数（弹簧秤）的变化呢？

从教学实际中的反馈情况：第一、二两题学生都能知道结果，问题主要出在第三、四问。统计发现，第三题大部分学生认为，直接测量的是竖直方向的合力，也有学生认为是压力。第四题大部分学生认为是运动状态的变化，也有学生回答超重和失重，甚至还有一个学生的答案是同一位置，高度增大，g变小，所以不同，但也有通过认真预习，回答的是加速度的改变。虽然学生的答案多种多样，甚至有个别同学的回答有些离奇，但这能直接反应学生在自我探究后对于这部分知识的理解情况，对于教师的教学有促进作用。

大部分学生在自我探究的基础上，再通过课堂上老师的教学，能很好地理解超重与失重的本质。此部分内容对于高一学生，很容易认为弹簧称的示数与物体的重力相等，因为学生在初中只学习了力的平衡的情况，对于加速运动和减速运动没有研究。由于在活动中学生有亲身体验，故对弹簧秤的示数既可以与物体的重力相等，也可以比物体重力大或者小就有了较为深刻地理解。

二、共点力平衡条件的应用自主探究

活动1：关于移动货物箱的疑问。工人在移动放在水平面上的货物箱时，通常会采用“推”与“拉”的两种方法。这两种方法的作用力方向不同：推力斜向下，而拉力则斜向上。实践证明，“推”往往要比“拉”费力，这是为什么呢？

活动2：如何选择绳子的粗细。为了使插入地面的排球网架的直杆能垂直于地面，需要用绳子把杆拉住。假设绳子OA、OB、OC在同一平面内，OA与OB两绳的拉力大小相同，夹角60°。

画出O点的受力示意图。

根据共点力的平衡条件，建立坐标，列出平衡方程。

解出三个力之间的关系。

如果绳能承受的拉力跟绳横截面积成正比，那么OC绳的直径至少应是OA（OB）绳的几倍才合理？

该节内容有两个活动，在课堂展示之前，让学生以小组为单位进行自主学习，老师准备纸条，纸条上面有上台讲题的顺序和小组内几号同学上台讲解，每个小组随机抽取纸条，每个同学都可能被抽中，从而督促每个学生在自主学习时认真思考，做好充分的准备。每个上台讲解的同学限时10分钟。

学生讲解记录如下：

第一组：板书很差，在讲解习题时，没有面对全班同学，思路不清晰。

第二組：画图都用去30秒的时间，上了讲台1分钟还未开始讲话，物理表达式书写不规范。

第三组：讲解清楚，气氛较好，但动作慢，导致超时，到最后也没有推导出最终结果。

第四组：表达清楚，过程简洁，顺利地完成了习题的讲解。

对于活动1，教材上已经进行了部分分析，学生只需要把水平向前，地面的支撑力，摩擦力和拉（推）动货物箱的条件的表达式写出来，即可完成该活动的理解。拉（推）动货物箱的条件表达式学生只写了水平向前的分力等于摩擦力，而没有考虑大于的情况。学生能分步骤地写出表达式，但对于“推”往往要比“拉”费力的原因没有进行分析，不能写出最终的表达式。移动货物的模型在高中物理的教学中出现的频率极高，也是斜面上拉（推）物体模型的基础，高中学生必须熟练掌握的一个知识点，学生自主探究对于掌握该知识点是行之有效的教学方法。

对于活动2，建立坐标，列出方程最为关键，直径之比由于计算的原因，对于学生来说比较难。

比较四组同学的课堂展示，后面组学生比前面组学生讲解得好一些，最后一组讲解最好，有部分原因在于后面的组听取了前面组的讲解，有了一定的经验，对内容理解也越深刻，讲解就越来越好。采用这样的方式教学，让学生充分地参与到活动中，从活动去领会物理知识，不再是枯燥地老师讲，学生学。另一方面，学生上讲台讲课，也是对学生胆量的锻炼，有部分学生心态不好，遇到大型考试，就会发挥失常，主要是学生的心理素质不好。通过这样的方式，锻炼学生的心理素质，学生在遇到重要考试时，心理承受能力更强。学生在讲解后，教师对学生进行合理地点评，记录学生所欠缺的方面，在以后的教学中，多培养学生这些方面的能力。

自主探究的物理教学，能够帮助学生逐渐形成物理核心素养，有利于学生能力的培养。两个教学案例，超重与失重的教学，注重把抽象的超重与失重通过实验的方式让学生去体验，实现课前的自主探究。共点力平衡条件的应用，对学生要求更高，除了课前的自主学习以外，还需要学生在课堂上，通过有限的时间，展示学生的学习情况，提高学生的学习能力。