第一次上人教版必修1第二章第一节《实验:探究小车速度随时间变化的规律》这一课时,我按照教学流程:先提问复习:1.打点计时器的使用方法;2.如何通过纸带,计算得到各个时刻的瞬时速度;3.如何用图像表示速度随时间变化的规律。然后引导学生带着问题看书,看后回答:1.实验目的;2.实验原理;3.实验器材;4.实验步骤;5.实验注意事项;6.处理哪些数据、如何处理。接着总结多媒体展示实验步骤与注意事项。学生再分组实验,从打出的三条纸带中选择最清晰的一条采集数据,计算出各计数点对应的瞬时速度,作v-t图像。最后小组交流,得出结论。
　　一切似乎井然有序,学生按照实验步骤积极动手实验,课堂气氛活跃。但课后想想,总觉得心里不踏实,好像这更像是一节普通实验课,而不像是一节实验探究课。教师依然是发令者,学生依然是执行者,没有充分发挥学生的主体作用,更没有达到一节探究课所要达到的目的。
　　再来审视本节课的教学目的,是让学生研究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律,经历科学探究活动,学会实验数据的处理方法。这节课的任务是测量小车的速度,作出小车运动的v-t图像,初步分析小车速度随时间变化的规律。体验从实验研究中获得数据、作出图像、分析图像、寻找规律的科学思维方法。
　　对照教学目标,经过认真反思,第二次上这节课时,我重新设计了教学模式,并对一些细节作了修改。
　　一、引导学生自主设计方案,自行选择实验器材
　　探究教学活动是一种特殊的认知和实践活动,教师和学生都是主体,教学过程注重教师的“导”和“参与”,淡化教师的“教”;注重学生对知识的自主学习与自我构建,强化小组学习与小组交流。在师生互动、互助的氛围中达到学习的目的。他们各自通过自己的能动作用,履行各自的角色,并且和谐互动,只有这样,探究教学活动才能顺利展开。如果教师、学生中任何一方不能积极、能动、自主、创造性地履行自身的角色,便失去了主体的特性,那么探究教学的目标也就不可能实现。
　　在教学中,我先引导学生认真阅读教材,鼓励学生根据自己的知识经验设计实验方案,然后将小组内各人的方案进行对比优化,同时在小组间进行交流,从而确定出最佳实验方案,再各组根据方案选择实验器材进行实验操作。在探究过程中我与学生同组讨论、一同操作,对实验现象和测得的数据一同进行分析,并予以适当的引导,使学生对实验现象和测得的数据能进行分析、综合和概括,从中总结出规律。由于把学习过程还给了学生,没有了教师的绝对权威,学生们依据自己的天性、智力水准,自然地在我的引导下完成认知过程,他们的热情高涨,认真思考、讨论,设计方案,积极动手实验,再思考、讨论、交流,俨然一幅科学研究的情景。除了通常一些方法,有学生在活动中提出很有创意的想法,如:可用斜面做这样的实验,这是学生思维的闪光点,我听了他的方案的后立即加以肯定,学生也从中品尝到了成功的喜悦。对于实验方案,课本仅仅是提供一种参考,没有必要强求学生统一,否则反而会束缚学生的思维,抹杀学生的创新能力。有的同学实验中发现纸带上打出的点数不能满足以0.1s为计数点取6组数据的要求,但钩码的质量又不可以随意增减。这时有人注意到了桌上的饮料瓶,再联想到一进门时有一大桶砂子放在那里,顿时若有所悟,便用小沙桶替代钩码,再来进行实验。还有的同学打出的纸带不清晰,便开始检查是否是复写纸太旧或振针太短的原故,所讲知识在现实中得到应用,印象更加深刻。显然,同学们在课堂活动中已经成为了教学主体,他们为自己的发现(或称为创新)而欢欣,我想这样的亲历的探究过程他们会终生难忘。
　　科学探究包含七个要素,即:提出问题—猜想与假设—制定计划与设计实验—进行实验与收集证据—分析与论证—评估—交流与合作。但在本节内容的教学中鉴于学生原有的知识和能力状态,对七要素中的“创设情景,让学生发现问题,提出问题、猜想与假设、评估”这三个要素内容我没有作要求,而是把重点放在了“学生经历探究过程,进行实验”与“收集数据、交流与合作”这两个科学探究要素上,而分析与论证则放在第二节《匀变速直线运动的速度与时间的关系》的教学中去完成。科学探究的能力培养中应该是一个循序渐进的过程,不可能在一节课中把科学探究的七个要素面面俱到,教师一定要做到随机应变,不能死搬教条。
　　探究活动在教育中的主要作用在于播种一种行为,收藏一种习惯。通过本节课的教学,我对这句话有了更深体会。在教学中让学生自己去探索、去寻求,学生不仅获得了科学知识,而且了解了科学探究的方法与科学思想,学会了以发展的眼光看待自己,永不满足,不断创新,这将使他们终身受益。
　　二、利用计算机Excel软件演示作v-t图
　　新一轮基础教育课程改革,突出强调了信息技术与学科课程的整合。我在教学中,将学生实验所得数据在电脑的Excel文件中输入表格,利用其“图表向导”拟合v-t图象,再让学生观察图像的特征,总结出小车运动的速度随时间变化的规律。这样做既形象直观,又可以多展示几组实验数据进行比较,也容易激发学生学习兴趣。
　　具体操作:打开Excel工作簿可以看到行和列,行号用1、2、3、…表示;列号用A、B、C、…表示。将自变量时间的数值从某一单元格开始输入,在同一列中将其他时间值一一输入,在相邻的右侧一列中将速度值一一输入,注意速度值要与时间值相对应。也可在同一行中依次输入时间和速度,下一行中再次输入第二组时间和速度,直至全部输入完备。用鼠标选中这些数据。再用鼠标左键单击“图表向导”按钮,出现“图表类型”窗口,选“散点图”,按“确定”按钮,弹出“图表标题输入框”,输入相应的字符后选“下一步”按钮,直到“完成”。出现由点组成的图表,用鼠标右键单击绘图区中任何一个数据点,出现下拉式菜单,选“添加趋势线”,弹出添加趋势线窗口,选择“线性”趋势;打开该窗口的“选项”卡,对其中“显示公式”左侧的小方格用鼠标左键单击出现“√”号后,按“确定”,则图表框中出现一条直线,这就是利用计算机作最佳“拟合”后的v-t图像。
　　当然,学生的各种能力培养是一个长期的任务,不可能一节课把所有的能力都培养到位。我们应在新课程的实践中勤于学习,在新课程理念的指导下,激发自身的活力,在教学中不断反思、不断创新,不断成长。