一节探究课的设计理念与教学设计

1、节实验探究课的设计理念与教学设计摘要】 : 创新是时代的特征，在中学物理教学中培养学生的创新意识和创新能力，应尽可能给学生以想象和自我探究的空间。教学中采用实验 探究法，培养学生学习兴趣和科学研究能力，培养学生的独立思考 能力，提倡鼓励学生敢于质疑，善于提出问题。创设宽松的学习环 境，拓宽知识面，鼓励学生大胆猜测。在建构物理知识的同时，培 养物理学思维能力与实践能力，培养学生的科学素养与人文素养 。关键词】 :教育理念 探究教学 建构主义 物理学方法 物理学思想从物理学的发展历史来看，随着物理学研究内容的变化，物理学的研究 方法也在变化着， 不断得到丰富和提高。 在古代， 人们主要是靠不充分的

2、观察和 简单的推理， 直觉地、笼统地去把握物理现象的一般特性。 随着近代自然科学的 兴起，观察方法就从以自然观察为主发展为以仪器观测为主。 科学实验和数学方 法相结合，使精确的、定量的物理学研究有了很快的发展。 整理事实材料的需要， 也促进了分析、 归纳和演绎等逻辑方法的发展。 这一时期科学方法的发展， 使物 理学作为一门实验科学的特点显著地呈现出来。 十八世纪末到十九世纪末， 实验 方法、数学方法、 假说方法和理论概括方法都有了显著的提高和发展， 统计方法 也被引进了物理学。 二十世纪以来， 科学实验在精密、 快速和自动化方面达到了 新的水平；物理学理论的公理化和 数学化的特点更加突出；创造

3、性思维如抽象 思维、科学想象、理想实验、试探猜测和大胆假设以及直觉、灵感等方法在建立 新的物理学理论中的作用愈来愈突出了。 人们愈来愈认识到， 传统的归纳法和演 绎法很难使人类思维成为真正创造性的根源。 爱因斯坦认为， 理论观念的产生固 然是建立在经验的基础之上的，但是理论决不可能逻辑地从经验事实中导出， “在建立科学时， 我们免不了要自由地创造概念”。 他特别指出， 物理学的概念 是人类智力的自由创造，它不是单纯地由外在世界所决定的。现在的新课程积极倡导探究性教学， 物理教育属于科学教育， 物理教育应该 以探究性理念为指导，在物理教学过程中渗透探究性的理念，创设情景与条件， 充分发挥学生的主

4、体性，在建构物理知识的同时，通过激发兴趣，唤起好奇心， 培养学生探究的意识、创新意识与实践能力，培养学生的科学素养与人文素养。 在探究加速度与力、质量的关系一课中，如何体现新课程的理念和培养物理 学思想和方法是我在设计时考虑的首要问题。：设计本节课的理论基础1.1 建构主义学习理论并不要求教师由于建构主义学习理论强调以学生为中心，认为学生是认知的主体，是知识意义的主动建构者； 教师只对学生的意义建构起帮助和促进作用，直接向学生传授和灌输知识。可见在建构主义学习环境下，教师和学生的地位、 作用和传统教学相比已发生很大的变化。 在这种情况下， 如果仍然沿用传统的教 学设计理论与方法来指导， 显然是

5、不适宜的。 学生的学习通常指学生在学校里进 行的学习，是学习的一种特殊形式， 是狭义的学习。 它既不同于人类历史经验的 积累过程， 也不同于人们在日常生活环境中所进行的学习。 学生学习的主要特点 之一：学生的学习是以掌握间接知识经验为主的。 学生主要是学习和掌握前人所 积累起来的各门科学知识， 即间接的知识经验， 是在较短的时间内接受人类的认 识成果。学生的学习不需要也不可能事事从头实践。 当然，学生为了更好地理解、 巩固和运用所学知识， 有时也会通过实践去获取一定的直接经验， 但学生的实践 是服从于一定的学习目的的， 与科学家探索尚未发现的客观真理的实践活动是不 同的。根据学生学习的主要特点

6、， 结合建构主义学习理论， 精心设计了 探究加速度与力、质量的关系的实验探究课，其中使用的教学设计原则概括如下：111强调以学生为中心 明确“以学生为中心”，这一点对于教学设计有至关重要的指导意义，因为 从“以学生为中心”出发还是从“以教师为中心”出发将得出两种全然不同的设 计结果。所以在这节课的设计中，我本着这样三个指导思想：1、只要学生能思考的，就让学生去思考。2、只要学生能讨论的，就让学生去讨论。3、只要学生能动手的，就让学生去动手。 所以我把这节课的演示实验改为学生实验，目的就是体现以学生为中心，让 学生自己体验探究的过程， 实验的过程， 教师只起引导的作用。 学生的学习是在 教师有目

7、的、 有计划、有组织地指导下进行的。 教师在学生的学习中起着极其重 要的作用。 教师通过有系统地指导和传授， 使学生的学习避免了许多弯路， 而能 够在较短的时间内取得更有效的学习成果。在以前对课程资源的开发和利用上， 总想用多媒体来上课，模拟实验过程，吸引学生的兴趣，但效果没有预想的好， 现在看来， 实验课的教学中， 有条件做的实验还是要尽量让学生做， 体验探究的 过程，这也是多媒体课件所无法替代的。 只要认真引导学生积极去参与探究实验， 分析实验的误差的原因后， 就可以得出物理学规律， 并且能提高学生学习物理的 能力，掌握物理学的研究方法。1 12 强调“情境”对意义建构的重要作用建构主义认

8、为，学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的，在 实际情境下进行学习， 可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验去同 化和索引当前学习到的新知识， 从而赋予新知识以某种意义； 如果原有经验不能 同化新知识， 则要引起“顺应”过程，即对原有认知结构进行改造与重组。 总之， 通过“同化”与“顺应”才能达到对新知识意义的建构。我在这节课中设计了 F1 赛车和夏利车的速度质量、功率、最高时速的比较，使学生对影响加速度大 小的因素有了大致的了解， 采用情景引入的方法， 可以很好的抓住了学生， 还实 现了旧知识到新知识的过渡，引出“加速度与力、质量的关系”这节课的难点， 也吸引了学生的注意力，

9、提高学生学习的兴趣。1 13 强调“协作学习”对意义建构的关键作用建构主义认为，学习者与周围环境的交互作用，对于学习内容的理解（ 即对知识意义的建构 ）起着关键性的作用。这是建构主义的核心概念之一，我在设计 探究实验时，把学生分为两人一小组，一套实验器材，通过学习怎样设计、制定 实验方案，学习分析、处理实验数据的方法，在合作的过程中，学习知识，取长 补短两人协作共同完成实验， 并且小组讨论， 最后全班在共同的努力完成实验结 论的归纳、总结，目的只有一个：协作学习，通过这样的协作学习环境，学习者 群体（ 包括教师和每位学生 ） 的思维与智慧就可以被整个群体所共享， 即整个学习 群体共同完成对所学

10、知识的意义建构， 而不是其中的某一位或某几位学生完成意 义建构。学生的学习是在学校班集体中进行的。 班集体这一特殊团体中的人际交 往、人际关系等对学生的学习有重要影响。1.2 物理理论：培养物理学思想和方法121 高中物理教学中的物理思想（ 1）关于物理学思想何谓物理学思想， 物理学思想就是研究物质的运动形式、 内在规律和物质基 本结构的客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果， 这种思维活动 是人的一种精神活动， 是从社会实践中产生的。 其内涵包括了物理科学本身的发 展建立、物理学家的探索精神和研究方法以及我们学习物理的思想过程。 狭义地 说，就是学习物理过程而形成的符合物理体系、

11、物理规律和物理逻辑、 物理方法 的结果。学会用物理思想去分析、解决物理问题。（ 2）高中物理教学中的物理思想主要有：1观察、实验探究思想 2数据图象处理思想 3概念规律形成思想 4科 学设想、建立物理模型思想 5数理思想 6科学思维、科学态度和科学方法思 想 7“时空”和“守恒”思想 8变量控制思想 9求微、求真思想 10创新思想 122 物理学方法：（1）、关于物理学方法 物理学方法论是自然科学方法论的一个分支，它是用唯物辩证法为指导 对物理学的研究方法进行研究的有关理论，主要探讨用什么方法去研究物理现 象、怎样描述物理现象、 如何探讨并总结归纳物理规律等。 学生在校学习物理应 学些什么？按

12、照新的教学思想， 学生必须学习这门学科的基本结构， 即基础知识、 基本原理、规律和研究这门学科的基本方法。 这两大部分中，后者的价值并不 小于前者。从某种意义讲，知识是客观存在的、不变的，而方法则是灵活的、活 跃的、富有创造性的。历史上，自然科学家都十分重视方法论的研究。许多物理 研究工作者在取得科研成果的同时， 也创造出了引人注目的方法论， 这是人类宝 贵的精伸财富。 爱因斯坦指出： 在衡量人才的贡献时， 主要看他们在自己的一生 中“想的是什么和他怎样想的” ，也就是说，既要关注人才向社会提供的物质成 果，更要注意从他们那里吸取科学的思想方法以及思维的艺术。 他在介绍自己取 得科学成功的秘诀

13、时，总结了一个公式：A （成功）=X （艰苦的劳动）十丫（正 确的方法）十 Z （少说空话） 。特别应该指出，由于物理学研究的是关于物质的基本性质和能量转换的系统 知识，而它的研究方法又符合辩证唯物论的一般认识规律， 因此， 物理学方法论 在科学方法论的研究中又有着特殊的意义。 学习方法论可以使人们掌握正确的思想方法和工作方法， 提高科学素养和科学鉴识力， 指导学生进行创造性的研究工 作。实践证明，知识愈丰富，方法论的思想愈新颖，而正确的方法又可以加快人 们更多地去掌握知识，所以有人说，正确的方法是科学之魂。对青年学生来讲， 在学习阶段较早地接受方法论的指导， 无疑会大大地缩短他们参加工作后凭

14、借个 人的经验而漫无边际摸索的阶段，有利于青年充分利用富有创造力的青年时期。（2）、结合物理规律的研究，介绍总结物理规律的方法 本节课内容是探究加速度与力、 质量的关系， 属于物理规律的教学， 结合 物理规律的研究， 介绍总结物理规律的方法。 一方面规律的总结一般都是在观察 与实验所提供的可靠的资料及实验数据的基础上， 运用分析、 综合、归纳、演绎、 数学运算、猜测等多种方法而获得的。 第谷毕生的精力都用于观察星体上，积 累了 750个星体的丰富资料， 但仅是一堆可靠的确切的资料而已， 并不能说明天 体运动的规律， 更无法根据这些资料作出科学的预见。 后来， 开普勒经过九年艰 苦的研究，运用猜

15、测、类比、假设、计算等各种方法，终于在杂乱无章的数字资 料中找出了规律，总结出了开普勒三定律，从而为天体的运行“立了法规” 。 另 一方面总结规律要遵循简单性原则，这也是物理学的美学原则之一。 物理学史 表明，科学家都十分注意用最简单的公式来表示客观规律。 例如，牛顿只用了几 条简洁的定律， 就概括了物质世界纷繁的运动现象， 完成了物理学史上伟大的综 合。（3）、结合物理实验的研究，介绍实验事实的研究方法 物理学的基础是实验事实，它的研究方法一般是：（a）、首先，在观察、实验的基础上获得大量的实验数据和结果； （ b ）、其次，对观察、实验所获得的实验数据和结果，进行理论的分析、综 合、抽象、

16、概括，并由此建立物理概念和物理规律；（C）、以物理概念和物理规律为基础，通过逻辑演绎，或数学运算，或类比 想象，推出一系列的结论， 这些结论是可以检验的。 以所得的结论与实验结果进 行比较，如果结论与实验结果相符， 则说明所形成的物理概念和物理规律是正确 的，如果结论与实验结果不符， 出现了偏差或矛盾， 则要求修改相关的概念或理 论，甚至完全予以推翻，或找到原来理论的适用范围。因此，我们说，物理学的理论体系是一种由实验事实、物理概念、物理规律 所组成的严密的逻辑体系。那么以上为我在设计这堂课时的指导原则，当代建构主义认为，学习是学习者 主动建构知识的过程， 而不是将课本和教师的知识装入学生头脑

17、中的过程。 在做课的过程中如何体现呢？ 二：课时教学设计21 制定教学目标的依据及教学目标（1）制定教学目标的依据学生学情分析： 通过前面的学习， 学生对加速度的概念有了基本的认识， 体 会了通过实验研究物理问题的科学方法以及探究式学习方法， 而且学生逻辑推理 能力和抽象思维的能力与初中相比也有了较大的提高。 因此，教师若能进行适当 的引导，是可以达到本节课的教学目标的。本节内容及其在本单元的地位： 本节是必修 1 模块中安排的第三个学生必做 实验，而且是一个探究性实验。虽然知识内容不多，但加速度与力、质量的关系 是力学中的一个很重要的知识点，而且本节课所涉及到的科学方法对学生的发展 是非常重

18、要的。因此，这节课是本单元也是本模块较重要的内容。本节课的育人价值：由 情感、态度和价值观”教学目标的分析可知，本节课 的学习，从知识与技能的掌握，到科学方法的学习、科学态度的培养等，都有较 好的育人价值。（2）教学目标1知识与技能目标：了解影响加速度大小的因素；能通过实验探究得出物体 的加速度与所受的外力成正比，与物体的质量成反比。 为下节课探究加速度与力、质量的关系的学习做好准 备。2过程与方法：通过本节课的学习，学习研究物理问题的基本方法一一实验探究法；学习怎样设计、制定实验方案，学习分析、处 理实验数据的方法。3情感、态度与价值观：通过本节课的学习，使学生经历科学探究的过程，培养学生的

19、问题意识、探究意识，体会探究过程中所用 的科学方法，体验成功的喜悦；激发学生学习物理、学 习科学的兴趣，提高学习的积极性。2、2教学过程及教学策略第1课时教师活动学生活动教学设计意可 图；盯能出现的问题及预案第阶段1提出问题：普通夏利车从0加速到100Km/h时至少10s而F1赛车需要时间 不超过2.5s请比较加速度的大小？（幻灯片显示夏利 车与F1赛车图片以及相关数据） 请同学们猜想加速度的大小与物体的质 量和受力有怎样的定量关系？学生思考、猜想 互相讨论，发表意见设置情景，引可 入课题答让考盯能有的学生回 容不出，教师可 上该生继续思琴，换另一位学 回答2引导学生归纳3 .我们的猜想是否正

20、确？应该怎么办？由学生猜想a与m、F的定量关系？善于归纳，表 达让学生了解物 理学的研究思 路学生物体加 速度的大小与 物体的受力成 正比，和物体的 质量成反比第阶 段一、提出：探究加速度，力与质量二个因素之间的关系，我们采用什么 实验方法？（幻灯片打出）：二、具体如何控制？三、 第一步我们要验证的猜想a与加速度 成正比，若把我们的猜想写成比例式 应该是什么？我们需要测a，测力F，如何测？介绍实验器材，强调每个螺帽重0.1N，（用幻灯片出示7个问题）学生思考、讨论得出 实验方法；实验步 骤。设置新的情 景，引入下一 问题；培养学 生的实验方法 和问题意识及 探究意识可能发言的同 学回答的不全

21、面，可由本组其 他同学补充；对 语言表达能力 较差的学生，要 给予鼓励作业第阶 段 待 改板书设计1. 你怎么让车跑起来？2. 小车做什么运动？ S与a的关系即位移公式是什么？3. 两辆车质量相同，要求拉力不同，最好成倍数关系，你各挂几个？4. 力成倍数关系，想知道 a的倍数关系，可不可以通过测 S的关系知道5. 怎么做到两辆小车运动时间相同呢 ？6. 能不能利用车后绳和夹子来控制小车?怎么控制？7. 小车有长度，如何测 S?（利用幻灯片指导学生如何正确测位移）四、操作前的必要指导：1、将实验记录表格利用实物投影仪向学生说明设计用意及如何填写2、开合夹子时夹子位置始终不能动且 要迅速。3、滑轮

22、伸出桌外并保证绳子与板平行五、巡视指导学生实验，解答学生遇到的困难和问题将有代表性的三组实验数据投影打出 提出：如何得出 a与F的定量关系? 若数据无规律.请思考：1、你认为这个实验的主要误差是什么?2、你还有什么方法测加速度?学生四人一组讨论 后回答：质量m 用天平测出，力 由钩码所受重力代 替； V,=0，引导学生学习 如何确定研究 方案（实验的 思路、具体做 法、步骤等）a=2x/t 得 ai/a2=xi/x2 由学生点评学生观察幻灯片的 实物摄影，学生分组动手实验知道由比值得出学生分组思考、讨 论掌握控制变量 法的科学方法教师适当的引 导以突破做好 实验这个难 点，培养学生 的实验能力， 加强学生实验 探究能力学习处理数 据的方法，学 习归纳实验结 论的方法打开学生的 思路，增加学 生学以致用的 能力，同