高一物理探究性教学案例比较与解读

新课改后高中物理教材(人教版)的内容有较大变化，这些变化体现了新课改精神，即将应试教育转向素质教育，从灌输式教学转向探究式教学.通过对比新、旧教材，笔者发现新教材在部分内容设计上比旧教材更合理 ，新教材更重视获取知识的过程，注重培养学生的探究素质，让学生有更多的机会主动地体验探究过程，在一些看似简单的问题上强调其研究过程和方法，让学生在学习中体验到一种从探究中寻找规律的科学思维方法和能力.

1 在物理概念教学中，渗透科学方法教育

案例1 运动快慢的描述——速度

以往教材在安排这部分内容时，由比较运动快慢引入速度概念，速度定义等于位移跟发生这段位移的时间的比值.通过速度概念学生能够理解平均速度，并能计算平均速度.而对于瞬时速度，学生尽管知道它是指物体经过某一时刻(或某一位置)的速度，但不能理解这样的物理量如何去测量.这就使瞬时速度这个物理量显得有些神秘，也失去了它的实用性.

新课改教材在设计这部分内容时，首先介绍坐标的变化量和时间的变化量，然后再用物理学中对速度的定义，将速度表示为这样一个微小的变动，表面上差异不大，但它对下一步引入和理解平均速度和瞬时速度的影响差异就大了.通过表达式，学生能很直观地看到表示物体在时间间隔内的平均快慢程度，即平均速度，当时间间隔Δt取小一些，则物体从t时刻到t+Δt时刻这样较小的时间间隔内运动快慢差异就小一些，运动的描述就精确一些.再就是当时间间隔Δt非常非常小时，就可以认为表示物体在某时刻的速度，即瞬时速度.这样处理较清晰地体现了极限思想，加深了学生对科学思维方法的感悟.学生由此不仅明确了瞬时速度概念，也了解了瞬时速度的测量方法.这一点十分重要，它体现了物理学-个特点，即给出一个物理量，不仅要知道这个物理量是什么，更要知道怎样去测量这个物理量，知道怎样测量的物理量才更有实际意义.同时，学生了解的测量方法也为下一节用打点计时器测瞬时速度做理论铺垫.

在加速度部分的处理方面，新教材比以往教材也更合理些.以往教材只定义加速度等于速度的改变量跟发生这-改变所用时间的比值.即它在引入概念时避开了平均加速度和瞬时加速度.而新教材先介绍速度的变化量Δv和时间间隔Δt，然后再沿用加速度的定义表示.这样一来，学生可借鉴已学过的速度定义来认识加速度定义，从而了解变化率这个概念，并理解平均加速度和瞬时加速度，知道对应物理量的测量方法.

此处极限思想的应用为测量表示变化快慢的物理量提供了数学依据，同时又回避了严格的极限概念和计算，没引入极限这个术语，高中学生能够接受，从而给高中物理探究实验中的测量奠定基础.

2 在物理规律教学中，培养学生思维品质

案例2 匀变速直线运动的研究

以往教材在处理匀变速直线运动规律部分时，先从理论入手得出速度公式、位移公式，利用公式计算加速度，然后再进行实验通过测位移求加速度.这种内容顺序安排下，知识传授痕迹过多，而学生探究部分有些欠缺.

新教材首先安排了用打点计时器测速度实验，学生通过该实验掌握了一种测量速度的方法，然后再利用这种测量速度的方法去探究小车速度随时间的变化规律.学生在实验探究中亲身体会到物理量的测量方法，并采用这种方法去研究相关物理量之间的变化规律.这种安排既让学生对所学知识能学以致用，又再现了物理规律的探究过程.

又比如人教版高中物理必修1“牛顿第二定律”中，教师可以先提出问题，让学生根据生活经验和所掌握的知识，猜想力、质量、加速度到底存在什么样的定量关系.同学之间猜想并且互相讨论，学生分组得出结论：加速度和力成正比，和质量成反比.教师接着提出要同学们设计实验方案，注意尽可能多设计几套方案，验证结论是否正确.学生分组讨论得出：“方案一，取一个物体，施加力，同时测量出加速度，然后不断地改变质量和力，测量出加速度大小，再寻找三者之间的关系；方案二，先控制质量不变，改变力的大小，测量出加速度大小，验证加速度和力是否成正比.然后控制力不变，改变质量的大小，测量出加速度大小，验证加速度是否和质量成反比.”教师鼓励学生通过两种方案进行验证，结果利用方案二验证结论，并引导学生得出高中物理中一种重要的研究问题的方法——控制变量方法.

古人云：“授人以鱼，不如授人以渔”.通过这样的探究教学，学生不仅获得了知识，更体验了研究物理规律的方法和过程，同时也逐步形成一种科学态度和实事求是的精神.学生在这样的学习过程中由“熟记知识”转向“感悟知识”，他们不再是被教师灌输知识的对象(即被动学习者)，而变成在教师引导下感悟知识、探究问题的研究者(即主动学习者).学生由“学会”变为“会学”，学习由此变成一种主动行为，其效率也更加高了.

3 在物理实验教学中，提升学生实验素质

案例3 探究加速度与力、质量的关系

以往教材采用演示实验探究加速度和力的关系及加速度和质量的关系，总结出牛顿第二定律.演示实验的目的在于得出实验结果，而对实验探究过程要求不是很高.

新教材采用学生实验去探究加速度与力、质量的关系，变演示实验为分组实验.在这个实验中，实验结果不是最重要的，师生更关注的是如何去设计和实施这个实验.这里主要有四个部分.首先，要确定所要探究的问题，即加速度与力的关系和加速度与质量的关系.第二，要设计实验基本思路和数据分析方法.探究三个变量间关系一般采用控制变量法，即保持一个量不变，测物体在另一个量变化时对应第三个量的变化情况，分析后两个量的关系.例如在本案例中，先保证物体质量不变，测物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系.数据分析一般要设计表格记录原始数据(尊重原始测量数据，是良好实验素质和科学精神的具体表现)，为了能直观观察也可作出两个物理量的关系曲线.第三，要解决实验的关键问题，即如何测量相应的物理量.比如在本实验中关键问题有两个，一个是怎样测量加速度，另一个是怎样提供所测量物体所受的恒力.第四，得出实验结果后，如何由实验结果得出结论.

在解决以上四个问题过程中，学生不仅需要主动去探究可行性方案、进行实验，而且要能与同学互相交流，体现出合作和互助精神.同时学生也从实验中体验到一种从实验中获取数据、作出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法和能力，学生在实验探究中获得成功的快乐，切实提升了学生的实验素质.

教学实践表明，高中新课改后探究性教学顺应了高中学生的认知过程，激发了学生探究物理规律的兴趣，同时也教给学生探究的方法，引导学生去探究，学生在探究实践中逐步形了成终身学习的意识和科学思维的能力，较全面的培养和提升了学生的科学素养.