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标题 基于 “探究、合作、生长”理念下的科学探究实践
范文

    刘宝+张东风

    

    

    

    摘 要:本节教学沿着科学探究过程的各个要素逐层展开,通过情境创设、问题串引导,使学生积极投入到探究的过程中。实验设计充分考虑学生的认知基础,通过分析讨论得出:利用控制变量法开展实验探究过程。在教学中合理整合各种教学资源,通过巧妙的预设,将合作与探究有机融合,在合作探究中点燃师生激情,在激情中捕捉师生灵感的火花,促进高效课堂的生成。教学中充分彰显了学生在探究过程中的主体地位,形成了以探究为主体、合作为表征、生成为特色的探究课堂。

    关键词:加速度;力;质量;探究;合作;生长

    中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2017)1-0028-3

    1 教材分析

    经历了两年初中物理的学习,科学探究思想对学生产生了深刻的影响,但学生受其影响最大的还只是科学探究的几个要素。在高中阶段,我们应努力让学生体会探究的本质。

    牛顿第一定律告诉我们:物体的运动状态及其改变是由它所受的力决定的,而运动状态改变的难易程度又与其自身的质量有关。我们知道,加速度是描述物体运动状态改变快慢的物理量,那么,物体运动的加速度一定是由物體所受的力以及自身的质量所决定的。于是,探究它们之间的定量关系就变得自然而又十分必要。

    基于简单、方便的原则,可以通过小组合作,设计探究方案;师生互动,优化生成方案;学生汇报,展示实验成果;教师凝练,上升理性高度,以实现师生之间、生生之间的多向交流、研讨生成。

    2 学情分析

    高一学生有了一定的科学探究经验,但还未形成能力。高中学生思维活跃,想象力丰富,但思考问题往往不够深入,思维有跳跃性。

    3 教学目标

    3.1 知识与技能

    (1)通过实验探究加速度与力、质量的关系;

    (2)培养学生科学探究的能力、运用计算机处理数据的能力以及实验设计、 调节和控制的能力。

    3.2 过程与方法

    (1)通过探究过程渗透科学方法,例如:控制变量法、比较法和图像分析法等;

    (2)体验团队协作,互“教”互“学”的过程。

    3.3 情感、态度与价值观

    (1)通过探究过程,体会到物理实验和学习的乐趣,提高参与科学探究的热情;

    (2)通过实验结果的分析,培养严谨、科学的探究态度,形成科学素养。

    4 教学重点、难点及教学策略

    教学重点:控制变量法的运用,实验方案的设计以及实验过程的操作。

    实践策略:通过设置情境、问题串引导、小组合作、评价优化、凝练提升,得出实验的步骤和数据处理的方法。

    教学难点:实验数据的分析与处理。

    突破策略:通过教师的引导和演示,让学生体验用Excel软件处理实验数据的方法。

    5 教学用具

    附有滑轮的长木板一块、 小车一个、带小盘的细线一条、规格不同的砝码和钩码各一盒、纸带、光电门、电源、导线、电键、刻度尺、电子天平、SWR软件、计算机投影仪及课件。

    6 教学过程

    6.1 情境——开启思考的阀门

    【教师活动】 引导学生讨论的起点:为什么要探究加速度与力、质量的关系?

    【学生活动】 观察实验现象、思考讨论。

    【设计意图】 激发兴趣,知识生长。

    6.2 问题——助推探究的步伐

    【教师活动】 尝试让学生猜想加速度与力、质量间存在的关系?引导学生表达自己的观点,小组交流、讨论。

    【学生活动】 思考讨论,猜想表达。

    【设计意图】 激发求知的欲望,体现教学的主体。

    6.3 合作——铺起协作的大道

    【教师活动】 基于学情,设置台阶, 引导思考方向:

    (1)如何创造条件,使一个物体做匀加速直线运动?

    (2)如何测这个物体的质量、所受的合力和产生的加速度?

    (3)如何根据这些数据得出a与F、m的关系?

    【学生活动】 写出设计的实验操作方案,生生交流,师生互评,确定小组方案,学生选择的实验方案可能性预估:

    方案1:自由下落;

    方案2:物体从斜面上下滑;

    方案3:手拉着物体匀加速运动;

    方案4:用重物牵引着物体加速运动;

    方案5:比较法等等。

    【设计意图】 提高学生制定探究方案的能力:

    (1)能把探究问题分解;

    (2)会从原理、器材、信息收集、信息处理、操作程序等方面来构思探究方案;

    (3)能在相互碰撞中完善探究方案。

    6.4 评价——引导诊断的导向

    (1)加速度的测量

    【教师活动】 问题串引发学生思考探究,综合学生的讨论,引导学生比较几种方案的优劣。

    【学生活动】 基于思考之后,设计如下方案:

    ①测出物体运动的位移和时间带入方程计算,即可求加速度;

    ②利用纸带计算加速度,也可以使物体做初速度为零的匀变速运动,测量出物体运动的位移和时间,即可以求得加速度;

    ③加速度的测量也可由SWR软件完成。

    【设计意图】 突出学生的主体地位,通过学生独立的设计和思考,培养学生解决问题的能力,既要肯定原设计,又要引导学生寻找更优化的方法。

    (2)质量的测量

    【教师活动】 问题串引发学生思考探究:

    ①我们怎么测量小车的质量呢?

    ②实验中要探究质量对加速度的影响,我们还需要怎么做?

    【学生活动】 设计实验方案,注意控制变量法的运用。

    (3)力的测量

    【教师活动】 问题串引发学生思考探究:

    ①如何为小车的运动设计一个合外力?

    ②钩码的重力就是小车的合力吗?

    ③怎么处理可以让钩码的重力尽量接近小车的合力?

    教师引导学生分析讨论得出平衡摩擦力的方法:重力分力平衡摩擦力。

    ④解决了摩擦力的问题,绳子的拉力就是物体的重力吗?

    ⑤我们如何在实验中改变合力的大小?

    ⑥教师说明绳子上的拉力不是重物的重力,提出其他方案(如:利用力學传感器显示出小车的拉力)。

    【学生活动】 学生质疑、讨论,达成共识。

    (4)数据记录和处理

    【教师活动】 问题串引发学生思考探究:

    ①如何对实验所得的数据进行分析?

    ②图像法是我们进行实验数据分析的常用手段,而且利用图像法可以有效地减小实验中的误差,引导学生用图像法进行数据分析。

    【学生活动】 学生每四人一小组分工设计数据记录表格,如表1、表2所示:

    【设计意图】 数据分析是探究过程的重要组成部分,也是学生能力培养的重要一环。引导学生思考处理数据的方法,促进学生分析和解决问题的能力再升华,为以后的实验探究打下坚实的基础。

    6.5 优化——点燃去粕的火花

    【教师活动】 巡回指导,对实验中学生遇到的突发问题进行引导,帮助学生加以分析解决。

    【学生活动】 按照设计的步骤,分组开始实验。

    6.6 展示——体现学习的主体

    【学生活动】 认真完成实验,收集数据。

    (1)投影展示实验成果;

    (2)分析图像,寻找规律。

    【教师活动】 问题串引发学生再思考:

    (1)图像中所有的点是否在同一直线上,如果不在一条直线上,点的离散是实际的必然,还是实验中的偶然?

    (2)指导学生在探究过程中不能妄下结论,一个结论往往要经过多次反复的实验才能最终形成。

    【设计意图】 分析和论证的过程需要科学的依据,本实验的结果仅仅是一个初步的结论, 电脑拟合图像对学生的猜想起到了积极的作用,为初步结论的形成提供了一定的理论依据。

    6.7 总结——上升理性的高度

    【教师活动】 引导学生对实验结论做理性的判断,实验的结论带有猜想和推断的性质,只有当这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时,这样的结论才能成为“定律”。

    【学生活动】 梳理方案、交流成果,评估其科学性。

    【设计意图】 促使学生形成“探究、合作、生长”理念下的科学探究能力。

    参考文献:

    [1]张东风. “探索-发现”教学模式实践探讨[J].中学物理,2014,32(10):6-7.

    [2]姜连国. 让课堂在合作探究中生长——《动能定理》合作生成教学评析[J].中学物理教学参考,2014,44(7):37-41.

    (栏目编辑 邓 磊)

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更新时间:2025/3/10 10:45:46