“牛頓第二定律”探究式教學(xué)方法及應(yīng)用實(shí)踐探究

楊元昌

【摘 要】隨著新的課程標(biāo)準(zhǔn)不斷深入，各個(gè)學(xué)科都面臨著重要的改革，物理學(xué)科作為教育階段的必修課程也不例外，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段學(xué)生的需求，對(duì)此，物理教師可以嘗試針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容使用不同的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，本文針對(duì)物理教學(xué)內(nèi)容中較為重要的“牛頓第二定律”相關(guān)內(nèi)容，提出與其相適應(yīng)的教學(xué)方法——探究式教學(xué)方法，并對(duì)其設(shè)計(jì)及實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行探究。

【關(guān)鍵詞】“牛頓第二定律” 探究式教學(xué) 應(yīng)用 實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）17-0113-02

探究式教學(xué)，顧名思義是學(xué)生以探究的模式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方式。具體內(nèi)容是，在教師的啟發(fā)下，學(xué)生以獨(dú)立自主探究的學(xué)習(xí)模式為主，按照新課標(biāo)的要求，對(duì)周圍事物進(jìn)行細(xì)心的觀察，結(jié)合教師提出的問題，給學(xué)生打造提出問題、分析問題、解決問題、探究問題、討論問題的空間，使學(xué)生養(yǎng)成善于用科學(xué)的眼光解決實(shí)際問題的習(xí)慣。對(duì)于物理課堂上的探究式教學(xué)方法來說，是一種使教師和學(xué)全部參與其中的教學(xué)方法，不僅可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，而且還可以使學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的印象。

一、物理“探究式教學(xué)”的意義

物理“探究式教學(xué)”是指從物理學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活中選擇和確定研究主題，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一種類似于學(xué)術(shù)（或科學(xué)）研究的情境，通過學(xué)生自主、獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問題、實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、信息搜集與處理、表達(dá)與交流等探索活動(dòng)，獲得知識(shí)、技能，發(fā)展情感與態(tài)度，特別是探索精神和創(chuàng)新能力發(fā)展的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程。具體的說它是指教學(xué)過程在教師的啟發(fā)誘導(dǎo)下，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以現(xiàn)行物理教材為基本探究?jī)?nèi)容，以學(xué)生周圍世界和生活實(shí)際為參照對(duì)象，為學(xué)生提供充分自由表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過個(gè)人、小組、集體等多種解難釋疑嘗試活動(dòng)，將自己所學(xué)知識(shí)用于解決實(shí)際問題的一種學(xué)習(xí)形式。與傳統(tǒng)的“接受式”教學(xué)相比，“探究式教學(xué)”中教師不是將學(xué)習(xí)的內(nèi)容以定論的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生必須通過其研究活動(dòng)從各種途徑獲取知識(shí)，并對(duì)獲取的知識(shí)進(jìn)行拓展。

二、“牛頓第二定律”探究式教學(xué)方法設(shè)計(jì)與實(shí)踐應(yīng)用

（一）教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)主要有三點(diǎn)：第一點(diǎn)，教師通過引導(dǎo)，使學(xué)生自主探究出加速度與質(zhì)量的關(guān)系、加速度與力的關(guān)系，并結(jié)合兩者之間的機(jī)體關(guān)系推導(dǎo)出牛頓第二定律。第二點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生觀察生活能力、數(shù)據(jù)分析能力、自主探究能力得到提升。第三點(diǎn)，通過探究式教學(xué)，讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中來，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的熱情，挖掘?qū)W生對(duì)物理世界的好奇心，使學(xué)生更加熱愛物理這一學(xué)科。

（二）準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材

實(shí)驗(yàn)所需要的器材有：長(zhǎng)木板（木板的一端需要有滑輪）、細(xì)繩、小車、砝碼（包括砝碼盤）、帶有刻度的尺子、秒表、小夾子。這些器材在實(shí)驗(yàn)中都有不同的作用，在課前要盡量準(zhǔn)備齊全，缺一不可。

（三）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

教師需要將學(xué)生分成兩部分，每個(gè)部分再細(xì)分成三個(gè)小組，一個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一個(gè)小組對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，一個(gè)小組對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的計(jì)算，最后針對(duì)兩部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。根據(jù)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果引導(dǎo)學(xué)生提出問題。教師根據(jù)以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的提問：加速度是如何產(chǎn)生的？可以影響加速度的因素有哪些？根據(jù)這些問題，做出猜想：物體的加速度與其自身質(zhì)量和受到的外力有關(guān)。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探究a與F、m兩個(gè)變量之間的關(guān)系。

（四）根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究

1、實(shí)驗(yàn)步驟

教師可以根教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)過程，并提出相應(yīng)的問題。實(shí)驗(yàn)一：探究加速度與力的關(guān)系。使用控制變量法，使用兩個(gè)質(zhì)量相同的小車A和B，分別對(duì)這兩個(gè)小車施以不同的力，記為F1和F2并使F1>F2，讓小車在兩個(gè)力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過相同的時(shí)間后停下來，記錄下運(yùn)動(dòng)時(shí)間t和小車運(yùn)動(dòng)的總路程記作x，使用 進(jìn)行計(jì)算，得出加速度a1和a2的值。

實(shí)驗(yàn)二，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。使用兩個(gè)質(zhì)量不同的小車丙和丁，使M丙>M丁使用相同的力F1和F2，使兩個(gè)小車進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過相同的時(shí)間后停止，將運(yùn)動(dòng)時(shí)間記為t路程記作x，使用 進(jìn)行計(jì)算，得出兩個(gè)小車的加速度a1和a2。

2、注意事項(xiàng)

小車運(yùn)動(dòng)的距離不宜過長(zhǎng)，適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度就可以，而且一定要控制變量。小車在剎車時(shí)要及時(shí)，不能拖拖拉拉的耽誤時(shí)間。數(shù)據(jù)的測(cè)量要精準(zhǔn)，同一小組的同學(xué)要相互配合默契，做到實(shí)驗(yàn)一次成型，這對(duì)提高課堂效率有很大的幫助。

（五）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與探究

教師需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與討論，最終推導(dǎo)出自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這是一個(gè)非常重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)論結(jié)合到理論基礎(chǔ)的過程，在這個(gè)過程中教師需要給予學(xué)生充分自由探究的時(shí)間，使學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立分析與推理，進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。此外，各個(gè)小組需要對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行檢查，討論實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性、周密性和科學(xué)性，基于此，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出分析與評(píng)價(jià)。

（六）對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)歸納，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與猜想進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之前的理論猜想相吻合。讓學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行細(xì)致的歸納與總結(jié)，就會(huì)得出加速度與質(zhì)量和力之間的關(guān)系，即在對(duì)物體使用相同的作用力時(shí)，物體的質(zhì)量越大加速度越小，在控制物體質(zhì)量不變時(shí)，對(duì)物體的作用力越大其加速度也越大。這就是著名的牛頓第二定律，以公式的形式表達(dá)就是：F=ma。

（七）理論的推廣

以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是針對(duì)物體受一個(gè)力的情況，教師可以繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考：如果一個(gè)物體在同時(shí)受到幾個(gè)不同的力作用時(shí)，是否牛頓第二定律也適用呢？針對(duì)這個(gè)問題，讓學(xué)生分組探討，探討出的結(jié)果以課堂發(fā)言的形式表達(dá)出來，當(dāng)然，學(xué)生的結(jié)果不一定相同且正確，這時(shí)就需要教師加以指導(dǎo)和提示，鍛煉學(xué)生舉一反三的發(fā)散性思維。經(jīng)過學(xué)生與教師之間的探討與研究可以得出一個(gè)結(jié)論：無論物體受幾個(gè)作用力，牛頓第二定律都適用。而在公式中F就代表著幾個(gè)作用力的合力。這樣就可以將牛頓第二定律進(jìn)一步總結(jié)為：物體的加速度與受到的合力成正比，并且加速度方向與合力方向一致，物體的加速度與質(zhì)量成反比。數(shù)學(xué)公式是：F合=ma。

三、“牛頓第二定律”探究式教學(xué)方法效果總結(jié)

首先，牛頓第二定律的探究式教學(xué)方法主要由七個(gè)步驟構(gòu)成：教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、教學(xué)過程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與探究、對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)歸納、理論的推廣。這些步驟基本涵蓋了探究式教學(xué)方法的主要內(nèi)容，通過探究式教學(xué)方法，整堂課程下來學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有著全方位的了解，并結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體會(huì)出“實(shí)踐出真知”的道理，在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行探究時(shí)，也讓學(xué)生充分對(duì)問題進(jìn)行的思考，經(jīng)過思考得出自己結(jié)論，這個(gè)過程就是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程，使學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力得到了提高，進(jìn)而完成提升課堂教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。

其次，探究式教學(xué)方法最具代表性的特點(diǎn)是讓學(xué)生掌握課程學(xué)習(xí)的進(jìn)度，以學(xué)生的自主探究為主體，給學(xué)生充分地時(shí)間實(shí)踐空間和互相探討的時(shí)間，使學(xué)生接受到不同的思維觀點(diǎn)，并在這些觀點(diǎn)中尋找實(shí)驗(yàn)的正確結(jié)論。從某種程度上說，這種教學(xué)方法給學(xué)生帶來了極大的自信心和來自各方的尊重，另外，對(duì)學(xué)生的人格培養(yǎng)也有一定的好處。探究式教學(xué)方法摒棄了傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為中心的模式，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，在課堂上可以積極發(fā)言、主動(dòng)思考，從而形成了一個(gè)良好的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境。

四、結(jié)束語：

綜上所述，將探究式教學(xué)方法應(yīng)用到物理課的牛頓第二定律課程中是一個(gè)大膽且新穎的嘗試，根據(jù)結(jié)果來看，這個(gè)嘗試是具有實(shí)際意義的，不僅可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了極大地提高，而且活躍了課堂的氣氛，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣，在探究知識(shí)的過程中既完成了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，也增進(jìn)了學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之前的友誼，進(jìn)而促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展，提高了物理課程的教學(xué)質(zhì)量。

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