高中物理引导性探究教学的实践与思考

一、问题的提出

“科学探究式教学”是当前基础教育课程改革的热点也是难点问题。称其为热点问题，是因为高中物理课程标准将“科学探究式教学”作为内容标准的重要部分之一，大力提倡开展科学探究式教学。称其为难点问题，是因为探究式教学对于我们习惯了传统教学的广大教师而言，一时还难以适应。

在中学教学实际里，不少探究教学存在着形式化、程序化、自由化等问题。所谓形式化，往往上公开课时教师都会采取探究式教学，而回到普通的教学日程中，又依然采用灌输式的讲授法。所谓自由化，不少探究教学的课堂气氛看起来常常是轰轰烈烈、热热闹闹的，师生对答交流，其实很多教师心里也明白，实际上学生收获并不大。所谓形式化，多数探究课几乎都是一种既定的模式，严格地按照科学探究的七个要素一步一步地完成，成为一种呆板僵化的套路。

为什么会出现上面这样种种教学状况？为什么不少物理教师潜意识里认为探究式教学反而不如讲授法有效？本人亦也曾为这样的问题苦恼过，探索过……，经过不断的尝试，本人认为，这多半是由于探究教学课上教师没有很好地引导而造成的。学生的探究能力并不高，放任自由必然效率低下，而若只是由教师“一言堂”地灌输，学生被动吸收的效果亦是不佳的。因此，关键是教师能够合理地引导学生进行探究，将教师的讲与学生的学较好地结合起来。

物理概念教学和规律教学是物理课堂教学两方面的内容，下面结合本人的教学经历探讨如何在物理概念教学和规律教学中引入引导性探究。

二、物理概念教学采用引导性探究的实践与思考

从一个具体的例子探讨如何采用引导性探究来进行物理概念教学。高中物理中的“加速度”概念是一个十分重要但又十分抽象的概念，学生往往在学习时都会遇到很大的困难。我们不能指望只是直截了当地下定义：“速度变化与时间的比值叫加速度”，就可以使学生对其物理意义理解和掌握。本人设计了如下的教学过程：

1．创设问题情境，提出问题

用多媒体课件展示火车、卡车、轿车行驶快慢不同的情境，并打出如下表1数据，提出初步的引导性问题：“火车、卡车与轿车的运动情况有何特点值得研究？”

学生不难看出，三者都做变速运动，且速度变化均匀，故为匀变速运动。同时很容易看出它们的速度变化快慢也是不相同的：轿车变化最快，卡车次之，火车变化最慢。于是自然提出“如何来描述物体速度的变化的快慢呢？”学生既感到自然，又在情理之中，而且很快进入积极的思维状态。

2．学生感知体验，并提出假设，搜集证据

学生进行分组实验，（如图）让小车从平板上端静止滑下，并改变平板的倾角，反复观察小车的运动情况。

学生通过反复感知体验，学生将会发现：随着倾角的增大，小车速度变化更快，运动时间更短，相应地小车的末速度也就越大。这时引导学生联想速度的定义，并以此类比：可否用物体的速度变化量与时间的比值，来反映物体速度变化的快慢呢？

学生进行数据分析探究。通过分析发现：上表数据中各组的比值均为不变的常数。学生还进一步发现，各比值的大小正好与物体速度变化的快慢相一致。这个时候，学生已经明白物体速度的变化量与时间的变化量的比值所代表的物理意义。

3．互动学习，提出科学概念

在学生对数据已经有一定认识的基础上，再进行互动学习，交流自己的看法和结论。在互动交流中不同的思维相互碰撞，既能让学生反省自己认识中的问题，获得知识理解上及探究方法上的修正，又能在获得相同的认识之后形成情感共振，学生得到积极情感的体验。在学生已有充分理解认识的基础上，本人顺水推舟的给出这一比值所代表的物理量──加速度。

4．教师知识点评

学生获得了新概念之后，教师对新知识进行点评是十分必要的。一方面帮助学生形成更科学的认识，另一方面，教师精辟的知识点评也有助于学生知识结构的优化。比如加速度与速度、速度的变化之间的区别和联系，加速度是矢量的理解等等，都需要教师的经验介绍。

通过这样一个教学过程，学生对概念的认识感觉很自然、轻松。实践表明，整个探究过程占用的时间并不太长，而师生的良好互动很好地促进了学生积极地参与思考，对加速度的概念有了很好的理解。

现代教育教学理论强调课堂教学中学生的主体地位，让学生通过主动的探究学习来构建自己的知识结构，但这并不是说学生的学习就不再需要发挥教师的作用了，事实上教师的引导作用是不可缺少的。上述教学案例，吸收了传统讲授法的优点和探究式教学理论，整个教学过程体现教师的积极引导作用。探究式教学一方面要培养学生的探究意识和探究能力，同时也需要让学生学习掌握好基础知识和基本技能。这就决定了教师必须根据整个教学过程的设计，在探究式教学过程中适当的对学生的学习行为进行调控，高效地利用课堂时间，既学习到更多知识，又培养更多能力。

三、物理规律教学采用引导性探究的实践与思考

除了在物理概念探究教学中，在物理规律探究教学中，同样需要教师的引导，如实验探究中很容易忽视的一个方面就是关于探究实验方案的设计问题。在探究教学课堂上，我们常可以见到这样的情形：教师呈现所需的实验器材，要求学生利用这些器材设计出相应的实验方案。这种教学模式在一定程度上体现了探究的思想。然而，学生在初始见到教师呈现的实验器材时，实际上很难马上明白教师为何要选用这些实验器材。面对一无所知的实验器材，要在短短的时间内思考出实验方案，学生常常会感到一种焦虑与紧张，面对器材茫然不知所措，导致教师不得不在学生一无所获后直接呈现实验探究方案。

要改变上述这种教学现状，同样需要加大教师的引导，建议分设“初始方案设计”和“实验方案改进”两个阶段进行引导。其中“初始方案设计”阶段，仅要求学生设计出最简单、最基本的实验方案，其目的主要在于引导学生明白实验方案设计是如何入手的；“实验方案改进”阶段则在初始实验方案基础上，引导学生对实验原理进行周密的思考，包括思考如何减小误差、提高精度、简化操作等，从而进一步改进实验，最终得出较合理的实验方案。下面以一个教学案例加以探讨。

“探究加速度与质量和合外力的关系”实验方案设计教学

第一阶段：初始方案设计阶段

师：要做实验首先当然必须知道要测量什么物理量，那么大家说说这个实验我们需要测量哪些物理量？

生：需要测量加速度a，质量m和合外力F。

师：很好。我们先从简单入手，假设现在有一块木块放在桌子上，以这块木块为研究对象，那么这三个物理量都可以怎样测量出来？（注：该问题视学生能力，可逐个物理量问学生如何测量。）

生：加速度可以用打点计时器打纸带来测量，质量用天平测量，力用弹簧秤拖木块，通过读数测出来。

师：非常好！大家把这些仪器组装一下，马上动手画出实验装置草图。请一位同学上黑板来画画。

师：大家都画得很好。回忆一下，要研究这么多物理量之间的关系，应当采用什么实验方法？

生：控制变量法。

第二阶段：实验方案改进阶段

师：进一步思考刚刚设计的这个实验方案。我们用弹簧秤的读数作为木块受到的力，这里有没有存在着误差？提示一下，我们所研究的力F是合外力还是某一个力？

生：噢！木块还受到摩擦力，所以弹簧秤的拉力并不是合外力。

师：为了研究的简单，我们当然想用弹簧秤的拉力作为合外力，那么怎样来减小摩擦？

生1：把木块换成小车，滚动摩擦比较小。

生2：把小车放在光滑的玻璃上再来做实验。

师：大家的想法都非常好。除了大家说到的这几种办法外，今天给大家介绍一种新仪器──气垫导轨。（展示并介绍气垫导轨）

师：继续思考，按照前面的实验方案，我们用弹簧秤拖动这个导轨上的滑块使它做匀加速运动，那么，用弹簧秤拉动滑块的时候，示数稳不稳定？能不能保证它一直是匀加速运动？

生：拉动的时候，弹簧秤示数很难稳定，很难保证是匀加速直线运动。

师：那么，能否用一个固定不变的力来替代弹簧秤？

生1：可以用一些重物通过定滑轮来拉这辆小车。

生2：可以把导轨放倾斜了，让物体从上面滑下来。

师：嗯，这两种方案都很不错。第一种方案用重物通过滑轮来拉物体，那么我们要怎样测量合外力？

生：用弹簧秤称出重物的重量，定滑轮两边的力相等，因此，拉力就等于重物的重力。

师：很好！刚刚有人提到第二种方案，把导轨放倾斜了，让物体滑下来，这种情况又应当如何测量合外力？

生：称出滑块的重量，计算导轨倾斜的角度，计算出重力沿斜面的分力，就是合外力。

师：非常好！这两种方案都可以用于本次实验，这节课我们就先采用倾斜导轨的作法。

师：改进了合外力的测量方法，我们再来讨论一下加速度的测量。前面大家提出用打点计时器和纸带的方法来测量加速度，可是现在为了减小摩擦力改用了气垫导轨，打点计时器很难固定在导轨上。所以这次实验我们采用另外一种测量加速度的仪器──—光电门。……（介绍光电门测量速度的主要原理）

师：光电门能够测出滑块滑过光电门时的速度，我们的目标是测出加速度，那么怎么由光电门测得的速度来得到加速度a？想想有什么物理公式可以帮助我们从瞬时速度计算出a？

生：根据公式：，测出两个速度和两个光电门之间的距离，就可以算出加速度a。

师：非常好！这样我们就把原来简单但误差较大的实验方案，改进为现在的实验方案。大家再来回忆一下，新的实验方案，质量、合外力和加速度分别是怎么测量的？

生：质量用天平测量；合外力等于重力在斜面上的分力，需要用尺测出导轨的倾斜角的大小和物体的重量；测量加速度需要先测出滑块通过两个光电门的瞬时速度以及两个光电门之间的距离，利用公式计算。

师：非常好。还记得研究三个物理量采用什么方法？

生：控制变量法。

师：非常好。现在我们就先控制质量不变，来探究一下加速度和合外力之间的关系。

上述案例所提及的使用气垫导轨的实验方案，主要以粤教版物理必修1“探究加速度与质量和合外力的关系”一节的内容为参考。对于学生而言，气垫导轨和光电门都是陌生的仪器，甚至连利用重力沿斜面的分力来作为合外力这一思路，不少学生亦是难以马上想到的。因此，若上课时直接呈现教材的实验方案，必然引起种种困惑。而通过上述“初始方案设计”和“实验方案改进”两阶段循序渐进的引导，实践表明，学生能够较好地接受气垫导轨和光电门这两种原本陌生的实验仪器，并较清晰地领会了实验方案的设计思想。

在物理规律的教学中，我们要做的首要工作并不是急于把这些前人获得的结论直接端给学生，让学生尽快的占有它们。诚如爱因斯坦所说：“对真理的探求比对真理的占有更可贵”，我们应该坚持“延迟判断”的原则，引导学生积极参与物理规律的探究过程。

四、结束语

探究教学是课程改革的难点问题，但应当看到，探究式教学效果不佳的原因在于我们教师本身引导得不够，而并非是这种教学形式无效。特别是处于迷惘的状态时，更需要教师及时介入，但教师的指导又必须谨慎，因为过多的指导和过分干涉必然会削弱学生探究的自主性，甚至还会剥夺学生的自由和从错误中学习的机会。上述关于物理概念教学和物理规律教学的两个案例，与普通的教学案例相比，主要在于增多了教师引导的层次与阶段。当前学生的探究习惯并不乐观，唯有把探究的步子设计得小一些，以适合学生的接受与领悟能力。期望上文两个教学案例以及一些浅薄的思考，能够给广大物理教师一点点启发，让我们的学生真正从引导性探究教学中受益！

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