高中物理探究教学模式的探索思考

1、杭州学军中学葛德成探究是新课标的核心,探究是学生解决问题的一种方法,也是学生要掌握的知识内容。物理探究教学,可以促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。物理教师要通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。为了有效实施物理探究教学,笔者对几年来的探索实践进行了总结和反思,提出了科学探究的步骤、流程(如图 ,下面结合单摆教学对流程进行论述。摘要本文根据教育教学理论和新课标理念,对笔者几年来物理探究教学的探索实践过程进行了总结和反思,结合课堂教学案例的分析,提出了物理教学中科学探究教学的步骤和流程。关键词高中物理科学

2、探究教学模式一、提出问题爱因斯坦曾指出:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”,解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的技能而已,而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力。问题是创造的先导,是思维的起点,问题是有所创新的前提与基础。我们在教学过程中对学生提出的问题应该是有要求的,我们要引导学生提出有价值的、有意义的、可以探究的、值得探究的问题;并且学生提出的问题应根源于生活,但又高于生活,不能脱离生活和实际经验;问题应在其力所能及的范围之内,即有能力应用已有的物理知识,加上部分未知的物理知识,利用科学的方法与思想,或独立或协作地予以解决。提出问题后,还必

3、须明确问题,这样就为提出假设或猜想奠定了基础。如在高中物理探究教学模式的探索思考进行单摆教学时,笔者让学生回家观察摆钟,用简单的语言说一下自己观察到的有关摆钟的趣事,有位学生说了这样的故事:“一位杭州人冬天去哈尔滨旅游,在一家超市买了一台精致的摆钟,买的时候发现它走时很准,回到杭州不到两天就走时相差一分钟。于是大呼上当,心里极其气愤,他求助了消费者权益保护协会,准备与该超市打一场索赔官司,消费者协会调查研究发现产品货真价实”。请问同学们问题出在哪呢?这样提出的问题,既联系生活还有一定的趣味性,使学生的思维得到了有效发挥。我们对提出问题的要求归纳为两个条件:一是具有探究价值;二是学生有能力探究。

4、二、猜想假设让学生做假设和猜想,就是根据已有的物理知识和实验经验,对解决问题的方式和问题的答案提出猜想与假设,对实验结果进行预测。爱因斯坦说过:“想像比知识更重要,因为知识是有限的,而想像力却概括世上的一切,推动着科技的进步,并且是知识进化的源泉,严格地讲,想像力是科学研究中的实在因素。”郅庭瑾先生认为,高中生业已具备以理论型为主的抽象逻辑思维能力,具体体现在:学生可以通过假设进行思维。按照提出问题、明确问题、提出假设、验证假设的途径,经过一系列的抽象逻辑过程,达到目的。学生思维已具备预设性,在解决问题之前,学生已采取了一定的方式和手段。学生思维已渐进形式化。中学生开始逐步地由具体运算思维占优

5、势发展为形式思维占优势,不仅能够进行从特殊到一般的归纳,而且能进行从一般到特殊的演绎。高中生在他们的实践与学习中,已能够完成从具体上升到理论,再由理论指导去获得具体知识的完整过程。高中生思维活动中自我意识或监控能力的明显化。学生思维能跳出旧框框,创造性思维已获得迅速发展,开始追求新颖、独特的东西,形成了自己对事物的独特见解。为此,教师要鼓励学生们大胆猜想,只有想象,才能尽可能多地突破旧有知识的羁索,打破时空的限制,对自己提出的问题尽可能地全方位思考。合理的或大胆的猜想往往闪烁着智慧的火花,无意中的直觉往往可以打开解决问题的大门,激发创造的灵感,发挥自己的想象能力,一种大胆而有根有据的判断往往也

6、可以突破层层迷团,实现探究的目的。上述“单摆案例”教学中问题提出后,学生就进行了种种猜想:可能与温度、摆长、地理位置、重力、重力加速度等有关。教师引导:钟摆计时是利用了摆钟的周期性,为什么摆钟到了不同的地方周期发生了变化呢?影响摆钟周期的因素是什么呢?生活中的一些现象蕴含了丰富的物理知识,要想解释其中的奥妙,就要了解其中的物理道理。而我们研究物理问题都是由简单到复杂,要经历一个由浅入深的过程。所以,这节课我们先来探究单摆(这个最简单的摆的周期与哪些因素有关。三、设计方案方案是种思想,是个预设,只有经过多次尝试才能完善;方案是盏街灯,是座灯塔,指引着我们有目的有步骤地完成实验或既定目标。方案设计

7、的好坏,直接关系到实验步骤是否井然有序,关系到实验数据是否真实可靠、是否切实可信,关系到实验结论是否有代表性、是否具有普遍性。伽利略理想斜面实验好就好在实验设计得巧妙,设计得合理,设计得浑然天成。为此方案中的仪器应选材合理,便于准备,不能要求过高。在确定实验方案之前,应首先学会正确操作和熟练操作,特别要注意应该注意的事项。探究过程应尽量清晰,各步骤间衔接流畅,表格设计合理,应尽可能多地确定实验方案,尽可能多地进行实验,并由此比较各个方案的优缺点,确定最佳方案,同时若其中某个实验被确认失败的话,也可以尽快选择其他实验方案。“单摆案例”中教师可以引导:我们该如何探究单摆的振动周期与摆球的振幅、质量

8、、摆长的关系呢?学生讨论确定实验方法控制变量法:1.课题分类:a:探究单摆的振动周期T与摆角的关系;b:探究单摆的振动周期T与摆球质量m的关系;c:探究单摆的振动周期T与摆长L的关系;d:探究单摆的振动周期T与重力加速度g的关系。2.方案设计:各组先选定一个课题,小组讨论,设计实验方案。3.方案确定:各组学生汇报设计的方案,如课题a,取L、m、g一样,而不同的两个单摆,比较两单摆T的大小。在教学中,关于课题d的方案设计学生会有一定困难,教师应加以指导,为模拟g的变化,可采用铁质摆球下放磁铁,将摆球放在水中,将单摆放在光滑斜面上等方法。4.初步探究:每组选择任一课题进行研究。四、学生探究根据实验

9、方案,按照仪器的操作规范进行实验,实验中要如实记录数据和实验现象等,利用观察、实验或其他方式方法,多渠道多形式地收集实验数据和信息。尽可能地收集实验数据与信息,目的是尽量减少偶然误差的干扰。收集到的信息越多,越有利于我们做定性分析;数据越多,越有利于我们做定量的计算。当然,为了更好地逼近实验结论,我们除了实验手段外,还可以从多种信息源上采集和获取信息,以弥补实验手段的不足。几个课题组的学生探究如下:1.课题组a:探究单摆的振动周期T与摆角的关系。取两摆长、质量均相同的两单摆,将两摆拉到不同高度同时释放(图1。现象:两摆球同步振动。分析:两摆摆角不同即振幅不同,两摆球振动同步,说明单摆的周期和振

10、幅A无关。结论:单摆的振动周期和振幅A无关。2.课题组b:探究单摆的振动周期T与摆球质量m的关系。取两摆长相同、质量不同的摆球,在摆角很小的情况下将两摆拉到相同的高度同时释放(图2。现象:两摆振动同步。分析:振动同步说明单摆振动周期和摆球质量无关。结论:单摆的振动周期和摆球质量无关。3.课题组c:探究单摆的振动周期T与摆长L的关系。取两质量相同、摆长不同的单摆,将两摆拉到相同的高度同时释放(图3。现象:两摆振动不同步,且摆长越长,振动越慢。分析:振动不同步说明周期和摆长有关,且摆长越长,振动越慢,周期越大。结论:单摆的周期T和摆长l有关,且摆长l 越长,周期T越大。教师引导学生进一步定量探究单

11、摆的振动周期与摆长的关系:(1提出问题:单摆周期T与摆长L可能有什么样的定量关系呢?(2引导学生作出猜想与假设。生:单摆周期T与摆长L可能成正比,或者L2成正比,也可能与L姨成正比。(3引导探究,设计实验(可使用光电计数器测周期。(4分组实验,记录实验结果。(5分析与论证。引导学生用图象法处理数据,根据实验数据作出TL图象和TL2图像呈非线性,引导学生作出T-L姨图象(计算机作图。分析:T-L姨图象为直线说明单摆的周期T 与L姨成正比。得出T与L的关系为:T= kL姨(k为常数教师引导同学具体计算k值,同时,引导学生思考这个公式是否在任何情况下都适用。4.课题d:探究单摆的振动周期T与重力加速

12、度的关系。展示在摆球下方有强磁场时单摆振动的周期(摆球选铁球比无磁铁时单摆的周期小的实验,说明振动周期与重力加速度有关。将单摆置于斜面上,在小球摆动的位置处粘一块玻璃(使小球摆动的过程中,尽可能的减少摩擦力,显然,此时只要改变斜面的倾角就相当于改变了等效重力加速度,g=g*sin。结论:单摆的振动周期和重力加速度有关,重力加速度变小周期变长。五、归纳总结整理完所收集到的数据与信息后,就要对数据进行分析和处理,“应用科学的思维方法,通过分析和归纳,找出规律,尝试根据实验现象和数据处理得出结论,并对实验结果予以解释和描述”,通过对实验数据的处理,能得到哪些反馈呢?用自己的语言去总结实验结论时,需要

13、注意的是实验结论一般应具有以下特征:条件相当严格,不能任意扩大或缩小;实验方法相当完善,当然也有需要进一步完善的地方;表述简洁而严明,应尽量用严密且准确的科学术语来描述,且具有相当严谨的逻辑。“单摆案例”小组探究结束后,教师请各小组代表总结实验过程和结论,并加以点评。教师引导学生阅读课本,结合实验结论,总结单摆周期公式:T=2lg姨。单摆的振动周期和振幅及摆球的质量无关,和单摆的摆长的平方根成正比,和重力加速度的平方根成反比。六、 交流评估信息交流我省代表团参加第58届中国教学仪器设备展示会由中国教学仪器设备行业协会主办、重庆市教育委员会承办的第58届中国教学仪器设备展会于10月19日至21日

14、在重庆召开。作为第59届中国教学仪器设备展示会的承办方,省教育厅和义乌市人民政府共同组团参加本次展示会,全省共87家企业158人组团参加本次展示会,参展展位214个,各项展示活动取得圆满成功。义乌市副市长王迎代表第59届中国教学仪器设备展示会承办方接旗并讲话。省教育技术中心施建国主任在团长会议上介绍了我省承办第59届中国教学仪器设备展示会的基本背景,并表示:浙江省将在中国教学仪器设备行业协会的领导下,在各省、自治区、直辖市及计划单列市教学仪器设备行业协会的大力协助下,充分吸收兄弟省市和历届展示会的宝贵经验,努力把第59届中国教学仪器设备展示会办成一届具有浙江特色的、国际化、科技化和教育技术全概

15、念的展示会。展示会上,我省专设了宣传展位,发放邀请函,播放视频宣传片,对第59届中国教学仪器设备展示会进行多种形式的宣传,并进行了市场需求调研。中国教学仪器设备展示会是经教育部批准、中国教学仪器设备行业协会主办的全国性教学仪器设备展示会,是教育系统举办的影响最大的专业展示会。第59届中国教学仪器设备展示会将于2010年4月26日至30日在义乌市召开,由浙江省教育厅和义乌市人民政府联合承办。通过实验,汲取失败的教训,积累成功的经验。实验后要提交实验报告,报告中要科学地表述自己的探究思路、过程、方法和结论。踢过足球比赛的人都知道“我们在比赛中,既要注重自己的积极突破,又要注重团队的团结合作”的道理,同样在科学探究实验中,自我自主探究与交流协作也一样重要。在合作中注意既要坚持自己的原则,有自己的思考、有自己的观点、有自己的实验方案,也要能够积极听取他人的建议,尊重他人的意见和成果。只有我们亲身亲历科学探究,才能收获一种习惯,养成一种意识,养育一种能力,这无论对学生今后的学业发展还是事业发展都是极其重要的。“单摆案例”探究结束后,教师可以引导:通过今天的探究活动,请同学们交流彼此的收获,并说说这对你们今后的探究有哪些启发?各小组进行交流,总结学到的知识、方法,及对成功与失败的感受教师对各组的探究活动点评,要求学生尊重科学、实事求是、一丝不苟地面对科学问题,无论成功还是失败,