自主探究学习 提升科学素养

盛韶华

摘要：：本节课所用的教材是上海科学技术出版社高中物理教材。在课本中，对《自由落体运动》的研究是采用学习包形式编写。通过教师的指导，引导学生自主学习、自主活动，做到“资料自己找，实验自己做，问题自己答，小结自己写，效果自己评”。

关键词：高中物理；自主学习；实验教学

中图分类号：O31 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2021）05-0089

一、活动背景

在学习本节《自由落体运动》之前，学生已经基本掌握了匀变速直线运动的基本规律，能利用规律解决一些基本问题；学生也初步掌握了一定的DIS实验操作技能，会用DIS位移传感器、光电门传感器测量沿斜面下滑的小车的瞬时速度和加速度，但还不能很熟练应用DIS实验系统及软件，设计实验方案的能力还有待于提高；进入高中后经历了一个月的磨合，已基本形成学习小组，能够开展小组合作活动，但是自主学习习惯还有待于培养。

鉴于学生目前的学习水平和能力，对于《自由落体运动》这一节的教学，在教参建议的基础上适当做了调整。本堂课作为自由落体运动教学的第一课时，主要任务是解决两大块：1.了解自由落体运动的研究历史，总结伽利略的研究方法和意义；2.通过演示实验和学生实验探究，得到自由落体运动的规律。

二、活动目标

在物理课堂教学中，我们要重视学生的生命潜力，充分挖掘学科教学中显性和隐含的教育内容，提取民族精神和生命教育的要义，探索符合学生特点的教学方法，实现教学活动的育人价值。

“两纲”对物理课程的要求是：加强以科学知识、科学方法、科学思想和科学精神为主要内容的教育，体现民族精神在中华文明发展进程中的重要作用，培养学生开拓创新、刻苦钻研、团结协作的精神和动手实践能力，提高学生的科学素养。

本节课通过对自由落体运动的研究，不仅是对已学知识的迁移和应用，同时也是对研究物理问题的基本思路和科学方法的学习。教师引导学生实践体验科学探究的过程，学习运用科学方法解决问题，培养学生科学的思维、创造性的思维，这对改变学生学习方式、提升学生研究问题的能力、提高学生的科学素养来说具有重要的意义，同时也激发了学生追求真理、热爱生命、乐于奉献的精神。

三、活动过程

1.课前预习。通过阅读教材、查阅资料、小组学习等活动，养成自主学习的习惯，提高学生自主学习的能力。但是教师要有指导和要求，慢慢地学生才能养成良好的习惯，能力才会有所提高。导学案就是很好的一个抓手，提前几天印发给学生，学生根据个人的情况，灵活的安排时间，查阅资料并和同学交流，做好预习。

2.课堂教学。整个课堂活动主要分4个环节：

（1）情景引入。“抓书签”游戏：教师释放书签，学生抓不住，激发学生好奇心和探究的兴趣，由此引入本节课要研究的课题。

（2）历史回顾。

1）请学生说说两位主要人物关于落体运动的观点。学生通过课前阅读教材、查找资料，了解历史上对自由落体运动快慢的争议，并通过老师介绍和提炼，让学生感受到伽利略对科学研究的严谨态度和执着的追求，尤其是他敢于对前人，对权威观点大胆质疑的精神，由此引导学生形成批判性的思维。

2）学生利用教师提供的不同大小的纸片等物品做些小实验来说明“轻重不同的物体谁下落的快”。在此过程中，学生通过亲自动手实践，发现事实与想象的差异，领悟到在生活中不仅要善于观察、发现问题，而且要学会深入地去分析，这就需要运用正确的立场、观点和方法去解决遇到的各种问题。

3）教师介绍伽利略对落体运动研究过程的物理学史。在此，教师带领学生经历科学研究的一般过程“观察、假设、实验、分析、归纳”，让学生了解伽利略研究自由落体运动中“数学推理、合理外推”等物理思想和科学方法。学生从中体验和学习“提出假设-数学推理-实验验证”的研究方法，感悟科学方法在人类认识自然和实践应用中的作用。

（3）实验探究。

1）学生通过实验，探究自由落体运动的规律。课堂上采用的实验研究的方案是教材配套的用位移传感器做自由落体运动。在实验中，学生发现误差较大，便开始思考、讨论误差产生的原因。正是由于自己亲自体验，做了实验，他们才会进一步的思考为何产生误差，怎样才能减少误差，这对提高学生的实验能力也是很有帮助的。同时，在实验探究中也培养了学生实事求是的作风和团结协作的精神。

2）教师演示实验。

用PASCO器材实验研究自由落体运动的规律，给学生提供一种实验探索的新途径，为学生课后设计更多种的实验方案开拓了思路。

在此环节，通过学生实验、教师演示实验，归纳得到自由落体运动的规律及重力加速度，学生在实验中明确分工、小组合作，增强个人责任感，并从中体会科学的研究过程以及实验在科学研究中的重要性，进一步提高其科学素养。

（4）实践应用。

1）自制反应尺，设计研究方案。学生通过计算得出自己的反应时间，与课堂引入环节相呼应，解决了课一开始游戏中抓不住书签的问题。在课后作业中，让学生再设计一些研究自由落体运动规律的方案，这是在课上学生实验和教师演示实验后的新的尝试。学生在完成课后作业中必将用到课中所学的知识和方法，是课内知识的巩固和实践。以课堂内听到的、学到的作为开始，带着兴趣自己去进一步学习探索，意味无穷，将课堂真正的延伸到课外，不仅能提高学生学习物理的兴趣，而且还能提升学生应用所学知识解决实际问题的能力。

2）学生谈学习收获与体会，教师介绍屠呦呦的研究历程。学生通过回顾整堂课的学习，谈收获体会，不仅谈到自由落体运动的规律、研究的方法，还谈到了科学家敢于质疑，大胆猜想，勤于探索的精神。而当时正值屠呦呦获诺贝尔奖，以此为契机，教师简单介绍其发现青蒿素的事迹，希望学生不仅感悟到重大的科学研究都是艰辛的，更以此激发学生的民族自豪感。

四、活动成效

中学物理学科的育人价值旨在提高学生的科学素养和人文素养。物理学家的科学精神以及精彩的实验设计等都是体现育人价值的不可多得的素材，本教学设计重视概念和规律的形成过程以及伴随这一形成过程的科学方法和物理学史的教育，发挥物理学科的育人功能。课堂教学中以伽利略對自由落体运动的研究过程为主线，让学生经历探究活动的主要过程“猜想假设、实验设计、数据分析、得出结论”，并通过亲身实践探究，得到自由落体运动的规律，感悟科学的方法和科学的态度对探究的成功的重要作用，增强学生的科学精神、养成科学的态度；在整堂课的各个环节中也不断激发学生对身边事物的好奇心以及学习探究的热情，在探究活动中体验合作的学习过程，从而帮助学生学会与人合作，促进其身心健康发展。在整堂课学习后，学生不仅学习到知识、方法，更是在感受伽利略、屠呦呦等科学家们探究创新精神的同时，进一步增强了对社会、对民族、对祖国的热爱之情和责任之心，为今后的持续发展奠定了基础。

参考文献：

[1] 姚 远.基于物理核心素养的高中物理课堂教学与评价研究[D]. 2019.

[2]于 漪. 在学科教学中扎实地实施“两纲”教育[J]. 现代教学， 2006， 000（010）：8-10.

[3]翟麟汉.谈自由落体运动实验的学习心得[J].数理化解题研究， 2018， 000（016）：68-69.

（作者单位：上海市洋泾中学 200122）