問題引導 實驗助力 提高課堂互動的有效性
——以魯科版“自由落體運動”教學為例

鄭志權

(福建省永泰縣第一中學 350700)

1 問題的提出

隨著高中物理新課程改革的推進和實施，針對教師原來的教學理念有較大變化，要求學生積極主動參與教學全過程，倡導“通過解決問題去學習”，教師在教學過程再也不是簡單把知識復制和粘貼者，課堂教學方式也應該從單方向灌輸變?yōu)槎喾较蚧?，必須呈現(xiàn)出課堂教學方式多種多樣，充分發(fā)揮學生個性，培養(yǎng)學生終身學習能力.可是師生互動方面還存在一些不滿意的問題，這種現(xiàn)象還經(jīng)常出現(xiàn)物理課堂教學，例如在物理課堂教學過程師生互動主要表現(xiàn)為以師生一起觀看文字材料和實驗的視頻，交流活動毫無目的，偏離主題，只追求場面熱鬧，忽視交流互動過程和科學思維方法，課堂活動和教學目標不能很好相結合，學生的活動目標導向不明確，課堂師生互動效果不理想，僅停留在表層互動，不是真正意義上深層次互動，只是為互動而互動.針對這情況，筆者根據(jù)日常教學實踐，以魯科版“自由落體運動”教學為例，就如何通過問題聚焦，實驗探究來提升互動的有效性進行總結和提煉，談談自己的觀點.

2 提高課堂互動有效性的措施

2.1 實驗改進，導入課題，激發(fā)學習樂趣

生動有趣的真實情境，能激發(fā)學習樂趣，開始上課時，老師高高舉起一張精美的校慶紀念簽說：誰能在老師放開紀念簽的瞬間，誰能抓到它，就把紀念簽送給誰，學生爭先恐后參加，最終一位反應敏捷同學獲得這張紀念簽，活動完成后，緊接著老師又拿出一把“動過手腳”直尺，幾位蠢蠢欲動的學生積極參與實驗中來，老師都能快速說出學生的反應時間，許多學生感到驚奇，老師適當時候告訴學生真相，這是一把標有時間的尺子.老師緊接著又拋出如下問題要求學生思考：(1)人的反應時間和直尺下落的時間有何關系？(2)怎樣利用尺子下落的距離計算出尺子下落的時間？ 學生經(jīng)過思考很容易回答出問題(1)直尺下落至被抓住這段時間直尺一直在做運動，因此直尺運動的時間和人的反應的時間相等.對于問題(2)學生卻不知道怎樣分析.

課堂上為使學生搞清楚上述問題(2)，緊接著充分利用智能手機慢動作錄像功能，以及希沃白板同屏視頻回放，進行以下幾個活動，活動1：取兩張面積一樣A4紙(輕)和金屬片(重)，從相同高度同時由靜止開始釋放，學生通過認真仔細觀察，發(fā)現(xiàn)先落地是重的金屬片.老師接著問：重的物體一定先落地嗎？活動2：取一張A4紙揉成一團和一張面積相同金屬片(重)，從相同高度同時由靜止開始釋放，學生通過認真仔細觀察，發(fā)現(xiàn)先落地是紙團(輕).活動3：取一張厚且大的紙和薄且小的紙，把兩張紙都揉成一團，二者從相同高度同時由靜止開始釋放，學生通過認真仔細觀察， 發(fā)現(xiàn)兩紙團幾乎一起落地.因此可得出：輕重的物體下落一樣快.

評析本節(jié)課充分利用智能手機慢動作錄像功能，以及希沃白板同屏視頻回放開展探究實驗活動，這樣的實驗更直觀，可視性強，學生容易接受，因此師生課堂互動更加順利，更加輕輕松松獲得統(tǒng)一認識.

2.2 問題剖析，師生互動，實現(xiàn)知識建構

在建構知識過程中，可以根據(jù)高中生認知水平以及高中物理知識的邏輯關系，化教學大目標為層層遞進的小目標，教師拋出螺旋式上升問題，啟發(fā)學生通過解決問題對知識加深理解，能積極主動學習而不是被動學習，同時學生的思維在問題的解決中得到循序漸進發(fā)展，讓師生互動針對性更強，效率更高.

老師在這時緊接著問： “到底什么因素影響物體下落快慢呢？”有一部分學生說“可能用手沒辦法做到同時下落”，也有一部分學生說“空氣阻力影響”,老師又接著問：若排除空氣阻力影響，不同物體下落一樣快嗎？將是一種什么樣的運動呢？”學生開始嘗試改進實驗，要保證靜止開始同時下落采用什么辦法呢？生1：兩物體抓在同一邊手.生2：兩物體放在一塊板上，板抽出時，兩物體就一起下落.生3：電磁鐵會吸鐵，這樣可以通過開關，斷開開關時，電磁鐵就不吸引鐵，保證兩物體就能同時下落.生4：可以用一小鐵塊和沾有鐵粉羽毛做實驗.師：如何解決空氣影響？學生很快想到抽真空.經(jīng)過剛才大家討論，教師和學生就一起做定性實驗.開始時把牛頓管空氣抽走一些，然后空氣再抽一些的，最后抽成接近真空的，通過觀看手機慢動作視頻回放，老師緊接著讓同學們欣賞在世界最大真空實驗室進行鐵球和羽毛的自由落體運動的精彩震撼的錄像.

評析本節(jié)課有意留出足夠時間給學生，學生自己提出新問題，又自己解決這些問題，讓學生真實想法得到充分展示，在愉快師生互動交流中不知不覺完成教學任務.

2.3 問題引導，實驗助力，培育探究能力

老師趁熱打鐵接著問：“自由落體運動有什么規(guī)律？”學生們馬上都踴躍繼續(xù)探究，一部分學生聯(lián)想到使用打點計時器探究勻變速直線運動方法來探究，有部分學生感覺這種方法不夠簡便，可以用手機拍照記錄，…… 鑒于經(jīng)過討論基礎上，教師課堂上慢慢引導學生可以做如下定量實驗：如圖1(a)所示，將手機放在固定位置，打開錄像功能，而后由靜止釋放小球，使其沿著直尺邊緣下落.這樣利用手機視頻記錄物體自由下落的軌跡，不但避免運動時間短 ，不便于學生觀察，而且可以利用回放、暫停功能記錄物體運動的時空信息，能比較精確地計算出物體的加速度，得出自由落體運動規(guī)律. 實驗得到如圖1(b)所示的小球運動的軌跡圖片，下落的距離標注在了圖象中(單位：cm)，兩個小球影像的時間間隔相同均為t=0.04s.

圖1

根據(jù)已學過知識求加速度，方法1：計算出相鄰相等時間的位移的差值，若差值近似相等，物體運動是勻變速直線運動，然后再利用逐差法求加速度大小.方法2：先利用時間中點的速度等于這段時間平均速度，求各點的速度，畫出v-t圖像，如果圖像是一條斜直線，物體運動就是勻速直線運動，根據(jù)數(shù)學知識可以求得圖像斜率，斜率就是加速度大小.當今科學技術水平日新月異，智能手機功能越來越強大，老師可以利用智能手機傳感器應用程序-Phyphox功能中Acceleration(withoutg)的軟件可測量加速度大小，利用該軟件會顯示X-Y-Z三個方向加速度大小，Y方向代表手機長邊方向的加速度，根據(jù)Y方向數(shù)據(jù)，手機下落過程加速度大約為10m/s2.

教學中也應該大力培養(yǎng)學生的邏輯推理能力，并且滲透科學思維方法，老師可以通過問題引導，再現(xiàn)伽利略探索自由落體的過程.問題1：伽利略反駁亞里士多德的觀點用什么方法？讓學生思考，嘗試說一說，最后老師才介紹伽利略利用歸謬法(邏輯推理)推翻亞里士多德錯誤的觀點.問題2.伽利略的“均勻”假設又是什么？是速度還是位移“均勻”的假設呢？他認為前者正確.關于速度又隨什么量均勻變化呢？他提出速度隨時間或隨位移均勻變化的兩個猜想.之后通過數(shù)學演算(邏輯推理)肯定前一種猜想.問題3：他又如何開展實驗探究驗證自己猜想呢？伽利略研究落體運動規(guī)律碰到困難是什么？他又如何解決呢？伽利略當時基于實驗結果又進行合理外推說得出了自由落體運動規(guī)律，他這種巧妙的研究方法對培養(yǎng)學生科學探究和思維能力起到重要的引領示范作用.

評析教師通過創(chuàng)設情境，提出問題，不是簡單把實驗直截了當告訴學生，而是師生互動一起研究，在操作實驗過程不斷逐步完善.使全體學生不但要獨立思考，而且又合作交流，探究靈感往往在思維碰撞中迸出來.學生經(jīng)過親身體驗，真實感悟到：什么運動叫作自由落體運動.

3 研究總結及反思

3.1 加強課堂互動方向性

問題引導是教學中根據(jù)課程標準和物理核心素養(yǎng)，教學目標往往是抽象的、泛泛的，科學創(chuàng)設一系列細化，方向性明確，針對性強的問題情境，呈現(xiàn)在學生面前是將要學習內(nèi)容的問題串.通過創(chuàng)設問題引導，操作性強的實驗助力，真正提高了物理課堂的互動性以及學生的學習體驗.

3.2 促進課堂互動形式多樣性

在教學過程，要保持適當有一定質量互動，讓學生間以及師生間交流頻繁，互動從多方面開展，多方位互動，才能使學生學習過程，體會到實驗探究的團隊合作重要性以及鉆研精神必備性，這樣不但牢固掌握知識，而且科學素養(yǎng)方方面面得到有效提升.

3.3 提高課堂互動的有效性

使用這種教學方式，能很好克服課堂互動重結果，輕過程傳統(tǒng)的課堂互動形式，讓學生積極主動參與物理概念和規(guī)律形成全過程.教師要大膽讓學生去嘗試實驗，在矛盾中找到問題核心，找到解決問題的方法，思維的方式得以創(chuàng)新，努力培養(yǎng)學生深度思維習慣，處理好這三者之間關系，問題是教學核心，實驗探究是措施，有效互動是歷程，終極目標是提升教學效果， 切實提升學生各方面的能力.

總之，問題引導，實驗助力，很好的激活了高中物理課堂.實踐中為更好的獲得預期的教學目標，應做好充分的教學準備，圍繞教學內(nèi)容積極聯(lián)系學生的生活創(chuàng)設趣味性問題情境，并為學生展示相關的實驗，引發(fā)學生思考、探究，引導學生主動的參與到學習活動中來.如此開展教學活動不僅能夠構建和諧的師生關系，而且能夠獲得事半功倍的教學效果，應結合教學實際加以針對性的借鑒.