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物理教学的“探究”过程,既是在一定的教学目的、任务下系统学习前人积累的物理知识、基本技能的过程,也是增长能力、形成科学观念和态度、个性和谐发展的实践过程。本人在《单摆振动的周期》一课的教学中对“探究”走进课堂进行了较深入的尝试。
一、教学过程
1.提出问题。科学探究是从问题开始的,问题产生于怀疑。问题的提出通常依赖于问题情境的创设,它须满足三个条件:一是学生能在先前经验的基础上觉察问题的存在;二是探究内容对学生来说一定是未知的、经过努力可掌握的;三是能激发探究者的认识冲突、需要和期望。
具体实施为:(1)每组(每四人一组)学生选择教师提供的部分器材,做成一个单摆,并测出其振动周期(器材:穿有细线的小球,两个半径相等的金属球,一个塑料球,一个半径较小的金属球,摆线每相隔10cm有一标记,一个铁架台及木夹,秒表,条形磁铁若干,盛有水的烧杯,米尺等等)。(2)学生汇报各组测得的周期,得到不同的周期,使学生产生好奇与疑惑。学生提出:是什么原因引起周期不同?(3)由于学生对物理现象的观察及知识的有限,教师指导学生观察讲台上各种单摆的振动情况,引导学生观察单摆振动周期的特点。
2.形成假设。假设是根据已有的资料和客观事实,对探讨的问题设想出来的一种或几种可能的答案、结论。在“探究”式课堂教学中,教师应针对班级中处于不同水平层次的学生群体,使每个学生都有机会表达与自身水平相适应的见解。要引导学生自己提出假说,或在教师的点拨下提出假说,根据学生的水平和愿望,分成小组,明确分工,协作学习,教师在巡视中对不同情况进行指导、点拨。
具体实施为:(1)引导假设:通过学生自己组测得的周期与其它组的比较,及观察讲台上各单摆的摆动情况,引导学生提出各自的假设。(2)梳理归类:单摆的振动周期。a.与摆角θ(振幅)有关;b.与摆球质量m有关;c.与摆球的大小r(r< 3.设计实验与实验探究。在假设实证推理阶段,教师要创设条件让学生积极参与假设检验的设计,进行实验观察、控制变量、记录数据或资料等。教师应适时引导学生协作、交流、反思,增强情感体验,调控探究过程。对于较快完成的小组,组长应安排各组员对照议题,进一步回顾和思索,准备提问和交流。
具体实施为:如何确定摆线长度、摆球质量、半径、摆角、地球的引力等诸多因素中是何因素对周期产生了影响,如何判断这个因素对周期有无影响或如何影响,引导学生得出测周期的大小或用两个单摆对比的方法。
方法确定:通过控制变量法和比较法确定影响单摆周期的诸因素。(1)课题分类。课题a:研究T与θ关系;课题b:研究T与m关系;课题c:研究T与r关系;课题d:研究T与L的关系;课题e:研究T与引力G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。对课题a的方案设计,教师应注意提醒θ的大小不同分为简谐与非简谐振动,其它课题只要求研究简谐振动情况。(3)方案确定各组学生汇报设计的方案。如课题a,取L、r、m、G一样。而θ不同的两个单摆,比较两单摆T的大小。在教学中,关于课题e的方案设计学生会有一定困难,教师应加以指导。如何得到质量不变而引力变化呢?尽管我们不能改变同一地方的g值,但我们可以模拟g的变化,如采用铁质摆球下放磁铁的方法。启发后有些学生还提出了以下建议:a.将摆球放在水中利用浮力减小引力;b.将单摆放在斜面上摆动减小引力;c.将单摆放在加速升降机中。(4)初步探究。每实验小组选择课题a、b、c、d的任一课题进行研究。
4.发现规律、得出结论。当假设检验基本结束后,可选择一个完成假设的实验组阐述本组意见、其它实验组补充讨论的形式,展开组与组之间的交流和探究,并回答他人的提问,使全班同学都能清晰地了解其实验方法和分析思路。
具体实施为:(1)初步结论。每组由一位同学简要介绍实验的方法与获得的结论:a.T与θ有关,简谐振动当θ<10°时T与θ无关(等时性);b.T与m无关;c.T与r无关;d.T与L有关,L越大T越大;e.T与引力有关,G越大(磁铁靠近铁球,而利用浮力与放在斜面上改变引力实验不成功,原因是阻力太大),T越小。(2)探究周期与摆长的定量关系。学生方案:取A、B两摆,使LA=2LB、3LB、4LB……测出两个单摆周期的大小并研究两者关系。学生实验得:单摆的周期与摆长的平方根成正比。(3)引申探究周期与重力加速度的定量关系,作为学生的课外探究方案。(4)得到规律:单摆的周期公式T=2π 。
二、教学效果
在“探究”式课堂教学过程中,以问题提出展开,以问题解决结束,协作、交流、表述贯穿各环节的活动之中,形成了气氛活跃、开放、民主的教学格局,培养了乐于合作、分享信息的团队精神,增强了学生的情感体验。
1.培养了学生的实验能力。通过分组实验,培养了学生的观察能力、操作能力、勇于探索的意志力、实事求是的科学态度及共同协作探究的良好品质。
2.培养学生的创新意识和创新思维。学生在教师指导下设计实验,采用“设疑──激疑──释疑”的方法,学生的思维得到了训练和提高。从提出“探究的目标”到“控制变量法”与“对比法”,从“初步探究”到“重点探究”与“引申探究”以及用“磁铁增加引力”等,这些是学生创造思维中的一种飞跃,有利于培养学生创造性运用知识解决实际问题的本领。
一、教学过程
1.提出问题。科学探究是从问题开始的,问题产生于怀疑。问题的提出通常依赖于问题情境的创设,它须满足三个条件:一是学生能在先前经验的基础上觉察问题的存在;二是探究内容对学生来说一定是未知的、经过努力可掌握的;三是能激发探究者的认识冲突、需要和期望。
具体实施为:(1)每组(每四人一组)学生选择教师提供的部分器材,做成一个单摆,并测出其振动周期(器材:穿有细线的小球,两个半径相等的金属球,一个塑料球,一个半径较小的金属球,摆线每相隔10cm有一标记,一个铁架台及木夹,秒表,条形磁铁若干,盛有水的烧杯,米尺等等)。(2)学生汇报各组测得的周期,得到不同的周期,使学生产生好奇与疑惑。学生提出:是什么原因引起周期不同?(3)由于学生对物理现象的观察及知识的有限,教师指导学生观察讲台上各种单摆的振动情况,引导学生观察单摆振动周期的特点。
2.形成假设。假设是根据已有的资料和客观事实,对探讨的问题设想出来的一种或几种可能的答案、结论。在“探究”式课堂教学中,教师应针对班级中处于不同水平层次的学生群体,使每个学生都有机会表达与自身水平相适应的见解。要引导学生自己提出假说,或在教师的点拨下提出假说,根据学生的水平和愿望,分成小组,明确分工,协作学习,教师在巡视中对不同情况进行指导、点拨。
具体实施为:(1)引导假设:通过学生自己组测得的周期与其它组的比较,及观察讲台上各单摆的摆动情况,引导学生提出各自的假设。(2)梳理归类:单摆的振动周期。a.与摆角θ(振幅)有关;b.与摆球质量m有关;c.与摆球的大小r(r<
具体实施为:如何确定摆线长度、摆球质量、半径、摆角、地球的引力等诸多因素中是何因素对周期产生了影响,如何判断这个因素对周期有无影响或如何影响,引导学生得出测周期的大小或用两个单摆对比的方法。
方法确定:通过控制变量法和比较法确定影响单摆周期的诸因素。(1)课题分类。课题a:研究T与θ关系;课题b:研究T与m关系;课题c:研究T与r关系;课题d:研究T与L的关系;课题e:研究T与引力G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。对课题a的方案设计,教师应注意提醒θ的大小不同分为简谐与非简谐振动,其它课题只要求研究简谐振动情况。(3)方案确定各组学生汇报设计的方案。如课题a,取L、r、m、G一样。而θ不同的两个单摆,比较两单摆T的大小。在教学中,关于课题e的方案设计学生会有一定困难,教师应加以指导。如何得到质量不变而引力变化呢?尽管我们不能改变同一地方的g值,但我们可以模拟g的变化,如采用铁质摆球下放磁铁的方法。启发后有些学生还提出了以下建议:a.将摆球放在水中利用浮力减小引力;b.将单摆放在斜面上摆动减小引力;c.将单摆放在加速升降机中。(4)初步探究。每实验小组选择课题a、b、c、d的任一课题进行研究。
4.发现规律、得出结论。当假设检验基本结束后,可选择一个完成假设的实验组阐述本组意见、其它实验组补充讨论的形式,展开组与组之间的交流和探究,并回答他人的提问,使全班同学都能清晰地了解其实验方法和分析思路。
具体实施为:(1)初步结论。每组由一位同学简要介绍实验的方法与获得的结论:a.T与θ有关,简谐振动当θ<10°时T与θ无关(等时性);b.T与m无关;c.T与r无关;d.T与L有关,L越大T越大;e.T与引力有关,G越大(磁铁靠近铁球,而利用浮力与放在斜面上改变引力实验不成功,原因是阻力太大),T越小。(2)探究周期与摆长的定量关系。学生方案:取A、B两摆,使LA=2LB、3LB、4LB……测出两个单摆周期的大小并研究两者关系。学生实验得:单摆的周期与摆长的平方根成正比。(3)引申探究周期与重力加速度的定量关系,作为学生的课外探究方案。(4)得到规律:单摆的周期公式T=2π 。
二、教学效果
在“探究”式课堂教学过程中,以问题提出展开,以问题解决结束,协作、交流、表述贯穿各环节的活动之中,形成了气氛活跃、开放、民主的教学格局,培养了乐于合作、分享信息的团队精神,增强了学生的情感体验。
1.培养了学生的实验能力。通过分组实验,培养了学生的观察能力、操作能力、勇于探索的意志力、实事求是的科学态度及共同协作探究的良好品质。
2.培养学生的创新意识和创新思维。学生在教师指导下设计实验,采用“设疑──激疑──释疑”的方法,学生的思维得到了训练和提高。从提出“探究的目标”到“控制变量法”与“对比法”,从“初步探究”到“重点探究”与“引申探究”以及用“磁铁增加引力”等,这些是学生创造思维中的一种飞跃,有利于培养学生创造性运用知识解决实际问题的本领。