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初中物理教学的基本理念是:“从生活走向物理,从物理走向社会。”为此在实际的课堂教学过程中,不仅要重视科学结论的学习,更重要的是要关注科学过程的学习和探讨,进而为全体学生奠定终身学习的基础。初中物理“科学探究式”教学模式很好的体现了这种教学思想,即学生是学习的主人,教师是课堂教学的组织者,教师的职责主要在于“引”。正所谓“施教之功,贵在引路,妙在开窍”,只有这样,学生的思维才不会禁锢,学生有了自己的思维空间,思维能力才能够得以发展和提高。
下面以物理九年级上册第十三章第四节《杠杆》为例,笔者根据科学探究式教学模式的基本环节,做了以下一些尝试,以期方家斧正。
一、演示实验,导入探究课题
笔者举出双手对学生说:同学们我们都有一双灵巧的手,凭着这手我们可以干许许多多的事,这不用举例你们也深有体会。但有时面对一些特殊情况,人手却是有力使不上,能举一例说说(学生哑然)(此时笔者出示)钉有图钉的木块。请学生尝试用手拔出图钉,学生跃跃欲试,却无济于事,图钉纹丝不动。(笔者提示)如果我们用一些工具可能操作起来就比较方便了。(出示)螺丝刀、垫木、老虎钳、羊角锤。让学生选择器材尝试操作,结果学生用螺丝刀轻而易举地将图钉“撬”出,(笔者提问)螺丝刀在撬图钉时做何种运动学生议论纷纷,交头接耳,表面看课堂气氛有些乱,其实他们在轻松愉悦的氛围中已进入角色,笔者自然而然地引出课题。
二、启动思维,设计探究内容
“科学探究式”初中物理教学是以解决问题为中心展开教学的。教师应根据学生认知的“最近发展区”,为学生提供探究问题的背景材料,辅以灵活多变的教学方法,诱导学生主动获取知识、发现规律、掌握解决物理问题的一般方法,培养学生的科学探究精神、实践能力和创新意识。
“螺丝刀在撬图钉时究竟做何种运动”刚才导入新课时暂没明确,笔者边演示边引导归纳:螺丝刀是在力的作用下围绕固定的点转动,一定要突出“转动”和围绕“固定的点”。那生活中还有类似的工具吗?
(演示)老虎钳剪钢丝;羊角锤拔铁钉;开瓶扳手开瓶盖;食物夹夹食物。笔者一连做了四个演示实验,想通过列举实物让学生构建认知图式,逐步构建杠杆模型。学生的兴趣是越来越浓,但总觉无法用语言说明白,于是要求学生本着自主选择、自愿合作的原则,组织学生进行讨论。在此基础上笔者归纳:在物理学中,将一根在力的作用下可以绕一固定点转动的硬棒称作杠杆。为了了解杠杆的作用,我们先来熟悉几个与杠杆有关的名词,组织学生阅读书本相关内容,内容不长,却都是些抽象的概念,学生看了仍是一头雾水,此时出示书本图13.4-4甲,笔者阐述动力F1,动力臂L1;阻力F2,阻力臂L2,学生通过阅读进一步加强对杠杆及相关名词的理解,概念明白了,这才是第一步,紧接着要让学生画出杠杆中的力和力臂的图示,出示幻灯片,让学生画出跷跷板、压水井中力臂图示,允许学生边画边讨论,笔者指导,最后规范明确。
接着笔者指着压水井的图问学生:压水井中动力F1的大小由什么决定猜想:动力臂L1;阻力F2,阻力臂L2。他们刚舒展的心又被攥紧了,笔者提示:我们使用机械时,往往需要定量的计算,为了便于获得定量的规律,我们让杠杆处于静止状态时进行研究,如果杠杆处于静止状态时,我们就说杠杆处于平衡状态,那杠杆平衡的条件是什么呢杠杆平衡在现实生活中能有什么用这就是本节课题所探究的主要内容。
三、学生实验,引导分析归纳
为帮助同学们完成探究任务,笔者安排二人一组的学生实验,课前在学生的实验桌上摆放了实验器材:钩码、杠杆、弹簧测力计、铁架台,指导学生安装实验器材,如图
请问:为了便于读取力臂,图中杠杆应该在——位置平衡,笔者先提醒:实验中,我们在杠杆的左端挂上钩码,在杠杆的右端用弹簧测力计竖直向下拉动,使杠杆维持水平平衡;实验中将钩码施加的力定为阻力,将弹簧测力计施加的力定为动力。然后由学生动手,随便摆弄,悟性高的学生已有所明白,甚至还去指导别人,显得有些激动而又自豪,此时笔者对他们提出更高要求,能否把你的实验步骤用语言清楚明白地表达出来,可以多人讨论,笔者巡视,由学生代表发言,笔者补充归纳,打出投影,出示科学的实验步骤:
步骤一:调节平衡螺母,使杠杆处于水平平衡状态。(注意:实验过程中不再调节平衡螺母)
步骤二:选定钩码和弹簧测力计的位置,改变钩码的数目,观察弹簧测力计的示数变化。读出一组数据记人表格序号(1)(2)中(表格见下),从而得出
实验小结1:动力臂、阻力臂不变,增大阻力,则动力一(按上述示范再完成下列两组数据的测定)
步骤三:保证钩码的数量和位置不变,改变弹簧测力计的位置,弹簧测力计的示数有何种变化读出一组数据记入表格中。
实验小结2:阻力及阻力臂不变,动力臂增长,则动力______。
步骤四:钩码数量和弹簧测力计的位置保持不变,改变钩码的位置,弹簧测力计的示数有何变化读出一组数据记入表格中。
实验小结3:阻力及动力臂不变,阻力臂增长。则动力_______。
参考数据:(因为学生测出的数据五花八门,不利于下面的新授,故给予参考数据)
请学生仔细研读、分析比较表中的数据,你能发现杠杆平衡时,动力F1、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2之间有何关系吗?
学生根据实验结果进行讨论、归纳:小结1:动力增大;小结2:动力减小;小结3:动力增大。归纳得出杠杆的平衡条件F1L1=F2L2。
这一探究过程主要由学生自主实验,笔者只是在探究方法及探究内容上给予针对性的指导。在总结探究结果时提醒学生要用杠杆的有关名词来阐述,这样做的目的一是强化杠杆模型,二是引导学生应用物理语言。
探究式教学强调学生自主活动,强调理解而不是储存知识,强调学生的自主探索和合作交流,而不是过分记忆和被动模仿。在这种浓厚的探究氛围下,第一个探究任务已经顺利完成。
虽然认识杠杆平衡的条件这一教学重点和难点在学生科学探究的氛围中轻松达成,但教学任务还没有结束,为引导同学们积极探究,笔者又抛出了第二个学习任务:结合上述实验数据,我们能对杠杆的使用进行简单的分类吗它们各自的特点是什么同学们都处在一种愤悱心理状态,看的都非常仔细,并伴有交头接耳,可就是不会说,此时笔者不慌不忙,打出事先准备好的表格,让学生对着表格找规律,并联系自己的生活,填好表中空白的地方,这下学生有了头绪,沉思的沉思,翻书的翻书,交流的交流,教室里好不热闹。五分钟过后,这张表格正确无误地完成了,小结:杠杆可以分为三类。
从表格中可推出:(1)费力杠杆可以减少动力点移动的距离。(2)省力杠杆,动力作用点必多通过距离。
学生认识了杠杆的平衡条件及特点之后,笔者补充介绍说:(1)杠杆的平衡条件也被称为杠杆原理。它揭示了我们在使用杠杆类机械时所用到的力学规律。(2)这是一条古老的定律,这条物理规律最早是由古希腊的学者阿基米德(公元前287-前212)总结出的。为了形象地说明它的价值,阿基米德曾说“只要给我一个支点,我就可以移动地球”。(3)我国古人对杠杆也进行过深入的研究和广泛的应用。《天工开物》对此有过记载,(参看书本第66页)。三层次的连续讲解一是为说明所得到的规律在现实生活中使用价值很大;二是为突出我国古人的科学智慧;三是激励学生为我国现代科技的发展多做贡献。至此,探究任务基本结束。
四、反思巩固,提高探究能力
学生们在课堂探究结束后,笔者要求学生课后完成探究报告,反思自己的探究行为,梳理这个探究活动中自己的思路,并巩固探究结果:笔者提出三个讨论题,(问题1)你能对下列杠杆进行分类吗见书本第68页图13.4-10。(问题2)探讨生活中的剪刀。(问题3)弹簧测力计能测大像的重量吗学生分小组展开讨论,笔者则不失时机的点拨,通过这一环节是为了强化对杠杆平衡条件的理解、并进行拓展延伸,于是笔者强调:我们学习物理知识,就是要掌握规律,学以致用,解决生产生活中的实际问题。这样,学生便会有更大的热情和信心来学习下面的新知识。
从《杠杆》一课的科学探究式教学模式,不难看出:物理教学改革的关键是教师,核心是课堂。学习过程是学生在一定条件下对客观事物的反映过程,是一个主动建构过程。针对教材特点,大胆改革课堂45分钟的时间分配,引导和启发学生理解和掌握物理的思维方法和研究方法,让学生做到手脑并用,左、右脑联合开发。这样的教学必将有助于激发学生学习的兴趣,调动学习的积极性;也必将拓展学生视野,而要激发学生对物理问题的兴趣,培养物理的学习能力,唯有鼓励学生积极探究,才能形成主动学习的态度,从而培养学生的实践能力和创新意识。
下面以物理九年级上册第十三章第四节《杠杆》为例,笔者根据科学探究式教学模式的基本环节,做了以下一些尝试,以期方家斧正。
一、演示实验,导入探究课题
笔者举出双手对学生说:同学们我们都有一双灵巧的手,凭着这手我们可以干许许多多的事,这不用举例你们也深有体会。但有时面对一些特殊情况,人手却是有力使不上,能举一例说说(学生哑然)(此时笔者出示)钉有图钉的木块。请学生尝试用手拔出图钉,学生跃跃欲试,却无济于事,图钉纹丝不动。(笔者提示)如果我们用一些工具可能操作起来就比较方便了。(出示)螺丝刀、垫木、老虎钳、羊角锤。让学生选择器材尝试操作,结果学生用螺丝刀轻而易举地将图钉“撬”出,(笔者提问)螺丝刀在撬图钉时做何种运动学生议论纷纷,交头接耳,表面看课堂气氛有些乱,其实他们在轻松愉悦的氛围中已进入角色,笔者自然而然地引出课题。
二、启动思维,设计探究内容
“科学探究式”初中物理教学是以解决问题为中心展开教学的。教师应根据学生认知的“最近发展区”,为学生提供探究问题的背景材料,辅以灵活多变的教学方法,诱导学生主动获取知识、发现规律、掌握解决物理问题的一般方法,培养学生的科学探究精神、实践能力和创新意识。
“螺丝刀在撬图钉时究竟做何种运动”刚才导入新课时暂没明确,笔者边演示边引导归纳:螺丝刀是在力的作用下围绕固定的点转动,一定要突出“转动”和围绕“固定的点”。那生活中还有类似的工具吗?
(演示)老虎钳剪钢丝;羊角锤拔铁钉;开瓶扳手开瓶盖;食物夹夹食物。笔者一连做了四个演示实验,想通过列举实物让学生构建认知图式,逐步构建杠杆模型。学生的兴趣是越来越浓,但总觉无法用语言说明白,于是要求学生本着自主选择、自愿合作的原则,组织学生进行讨论。在此基础上笔者归纳:在物理学中,将一根在力的作用下可以绕一固定点转动的硬棒称作杠杆。为了了解杠杆的作用,我们先来熟悉几个与杠杆有关的名词,组织学生阅读书本相关内容,内容不长,却都是些抽象的概念,学生看了仍是一头雾水,此时出示书本图13.4-4甲,笔者阐述动力F1,动力臂L1;阻力F2,阻力臂L2,学生通过阅读进一步加强对杠杆及相关名词的理解,概念明白了,这才是第一步,紧接着要让学生画出杠杆中的力和力臂的图示,出示幻灯片,让学生画出跷跷板、压水井中力臂图示,允许学生边画边讨论,笔者指导,最后规范明确。
接着笔者指着压水井的图问学生:压水井中动力F1的大小由什么决定猜想:动力臂L1;阻力F2,阻力臂L2。他们刚舒展的心又被攥紧了,笔者提示:我们使用机械时,往往需要定量的计算,为了便于获得定量的规律,我们让杠杆处于静止状态时进行研究,如果杠杆处于静止状态时,我们就说杠杆处于平衡状态,那杠杆平衡的条件是什么呢杠杆平衡在现实生活中能有什么用这就是本节课题所探究的主要内容。
三、学生实验,引导分析归纳
为帮助同学们完成探究任务,笔者安排二人一组的学生实验,课前在学生的实验桌上摆放了实验器材:钩码、杠杆、弹簧测力计、铁架台,指导学生安装实验器材,如图
请问:为了便于读取力臂,图中杠杆应该在——位置平衡,笔者先提醒:实验中,我们在杠杆的左端挂上钩码,在杠杆的右端用弹簧测力计竖直向下拉动,使杠杆维持水平平衡;实验中将钩码施加的力定为阻力,将弹簧测力计施加的力定为动力。然后由学生动手,随便摆弄,悟性高的学生已有所明白,甚至还去指导别人,显得有些激动而又自豪,此时笔者对他们提出更高要求,能否把你的实验步骤用语言清楚明白地表达出来,可以多人讨论,笔者巡视,由学生代表发言,笔者补充归纳,打出投影,出示科学的实验步骤:
步骤一:调节平衡螺母,使杠杆处于水平平衡状态。(注意:实验过程中不再调节平衡螺母)
步骤二:选定钩码和弹簧测力计的位置,改变钩码的数目,观察弹簧测力计的示数变化。读出一组数据记人表格序号(1)(2)中(表格见下),从而得出
实验小结1:动力臂、阻力臂不变,增大阻力,则动力一(按上述示范再完成下列两组数据的测定)
步骤三:保证钩码的数量和位置不变,改变弹簧测力计的位置,弹簧测力计的示数有何种变化读出一组数据记入表格中。
实验小结2:阻力及阻力臂不变,动力臂增长,则动力______。
步骤四:钩码数量和弹簧测力计的位置保持不变,改变钩码的位置,弹簧测力计的示数有何变化读出一组数据记入表格中。
实验小结3:阻力及动力臂不变,阻力臂增长。则动力_______。
参考数据:(因为学生测出的数据五花八门,不利于下面的新授,故给予参考数据)
请学生仔细研读、分析比较表中的数据,你能发现杠杆平衡时,动力F1、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2之间有何关系吗?
学生根据实验结果进行讨论、归纳:小结1:动力增大;小结2:动力减小;小结3:动力增大。归纳得出杠杆的平衡条件F1L1=F2L2。
这一探究过程主要由学生自主实验,笔者只是在探究方法及探究内容上给予针对性的指导。在总结探究结果时提醒学生要用杠杆的有关名词来阐述,这样做的目的一是强化杠杆模型,二是引导学生应用物理语言。
探究式教学强调学生自主活动,强调理解而不是储存知识,强调学生的自主探索和合作交流,而不是过分记忆和被动模仿。在这种浓厚的探究氛围下,第一个探究任务已经顺利完成。
虽然认识杠杆平衡的条件这一教学重点和难点在学生科学探究的氛围中轻松达成,但教学任务还没有结束,为引导同学们积极探究,笔者又抛出了第二个学习任务:结合上述实验数据,我们能对杠杆的使用进行简单的分类吗它们各自的特点是什么同学们都处在一种愤悱心理状态,看的都非常仔细,并伴有交头接耳,可就是不会说,此时笔者不慌不忙,打出事先准备好的表格,让学生对着表格找规律,并联系自己的生活,填好表中空白的地方,这下学生有了头绪,沉思的沉思,翻书的翻书,交流的交流,教室里好不热闹。五分钟过后,这张表格正确无误地完成了,小结:杠杆可以分为三类。
从表格中可推出:(1)费力杠杆可以减少动力点移动的距离。(2)省力杠杆,动力作用点必多通过距离。
学生认识了杠杆的平衡条件及特点之后,笔者补充介绍说:(1)杠杆的平衡条件也被称为杠杆原理。它揭示了我们在使用杠杆类机械时所用到的力学规律。(2)这是一条古老的定律,这条物理规律最早是由古希腊的学者阿基米德(公元前287-前212)总结出的。为了形象地说明它的价值,阿基米德曾说“只要给我一个支点,我就可以移动地球”。(3)我国古人对杠杆也进行过深入的研究和广泛的应用。《天工开物》对此有过记载,(参看书本第66页)。三层次的连续讲解一是为说明所得到的规律在现实生活中使用价值很大;二是为突出我国古人的科学智慧;三是激励学生为我国现代科技的发展多做贡献。至此,探究任务基本结束。
四、反思巩固,提高探究能力
学生们在课堂探究结束后,笔者要求学生课后完成探究报告,反思自己的探究行为,梳理这个探究活动中自己的思路,并巩固探究结果:笔者提出三个讨论题,(问题1)你能对下列杠杆进行分类吗见书本第68页图13.4-10。(问题2)探讨生活中的剪刀。(问题3)弹簧测力计能测大像的重量吗学生分小组展开讨论,笔者则不失时机的点拨,通过这一环节是为了强化对杠杆平衡条件的理解、并进行拓展延伸,于是笔者强调:我们学习物理知识,就是要掌握规律,学以致用,解决生产生活中的实际问题。这样,学生便会有更大的热情和信心来学习下面的新知识。
从《杠杆》一课的科学探究式教学模式,不难看出:物理教学改革的关键是教师,核心是课堂。学习过程是学生在一定条件下对客观事物的反映过程,是一个主动建构过程。针对教材特点,大胆改革课堂45分钟的时间分配,引导和启发学生理解和掌握物理的思维方法和研究方法,让学生做到手脑并用,左、右脑联合开发。这样的教学必将有助于激发学生学习的兴趣,调动学习的积极性;也必将拓展学生视野,而要激发学生对物理问题的兴趣,培养物理的学习能力,唯有鼓励学生积极探究,才能形成主动学习的态度,从而培养学生的实践能力和创新意识。