单摆——教学案例.doc

单摆-高中物理探究性课堂教学案例【设计思想】探究性课堂教学可以增强学生的理解能力，在探究过程中帮助学生学习如何解决问题，如何将新信息与已有知识联系起来寻找问题突破点，如何坚持到底直至问题解决，以此培养学生的创造性能力。在解决问题的过程中，学生的思维意识高度活跃，思考能力也相应增强，在潜移默化中培养发展学生科学精神和创新能力，同时对于知识的记忆则也会转向逻辑思维性的记忆。探究性课堂教学能使班级授课制的教学焕发出生机勃勃的活力和效力，让学生在收集信息中探究、在问题解决中探究、在探索发现过程中，从解决问题而获得内在的满足感。通过开展探究过程，学生逐渐学会懂得如何最佳地解决问题，学生参与探究过程越多，越能将此过程迁移到解决其他问题的情景之中。【设计思路】在课堂探究性教学设计中，应以学生的推知规律，学生主动参与为前提，团队合作探究为组织形式，教师的适时指导为引导手段，培养学生自主学习探究问题为重点。同时结合物理学科以实验为基础的特点，培养学生实验的设计、数据处理、问题分析、归纳总结的能力。一般探究性课堂教学模式为：讨论提出课题确定研究方向研究小组成立设计探究方法制定计划任务协作探究论证合作交流总结结合“单摆”课的教学重点和特点，决定采用探究性课堂教学两课时完成。第一课时，师生共同研究这节课的学习目标，研究课题中子课题的内容及预定结果，根据自愿组合原则成立一个大组，每个大组按子课题分成若干小组。每个小组根据现有的信息，协商制定探究计划以及确定需要的实验器材。第二课时，让二个研究大组进行交流对比，分析各自小组探究的子课题的优缺点，讨论分析得出最好的探究成果，归纳总结出优质的课题报告。【教学过程】1、讨论提出课题教师分给学生一些关于摆钟的振动、伽利略摆钟的发现及惠更斯对单摆研究的背景材料。引导学生观察摆球在竖直平面内的振动，确定要研究的课题是了解单摆的构成、证明单摆的振动是简谐运动、分析单摆振动的回复力和单摆振动的影响因数。2、确定研究方向为了便于研究小课题的统一，师生在确定课题以后，共同深入研究课文，讨论提出研究的任务和目标：（1）按照课文的要求制作一个单摆。（2）观察单摆振动的情况，并大致总结出振动的特点。（3）借助数学方法理论可以证明，当摆角很小情况下，单摆的振动可以看作简谐运动。（4）猜测单摆的振动周期会与哪些物理量有关。（5）设计实验对猜测给予定性的验证。（6）定量探究单摆振动的周期与摆长的关系。（7）协作探究出单摆的周期与相关物理之间的定量关系式。（8）对所学的研究内容作一个回顾和总结3、研究小组成立明确任务目标后，把学生分成四大组，每组进一步对课题的任务进行细致的分析，师生共同研究后决定成立四个子课题小组分别为第一子课题：循着科学家探究之路从物理学史角度来研究单摆振动的规律第二子课题：借助数学理论推导论证单摆的振动是简谐运动第三子课题：实验探究单摆振动的影响因素第四子课题：定量探究单摆振动的周期公式。4、设计探究方法根据课题的性质和已掌握的资料，师生讨论后决定主要采用：文献资料法和实验法。5、制定计划任务第一子课题循着科学家探究之路从物理学史角度来研究单摆振动的规律课题任务：查阅相关资料研究伽利略对单摆的研究及惠更斯关于单摆周期的研究资料。成果预测：撰写一篇科学家们关于单摆研究的小论文，供其它成员参考，并且以故事的形式在课堂上讲解。第二子课题借助数学理论推导论证单摆的振动是简谐运动课题任务：查阅相关资料，模仿课本中的推导方法，用自己的语言进行推导，研究单摆振动的规律。成果预测：数学推导出单摆振动的回复力，求出单摆的周期公式，并分析单摆振动的影响因素如单摆的振动与摆长、振幅等关系，最后记录推导过程给与其他成员，并请一名成员课堂上讲解。第三子课题实验探究单摆振动的影响因素课题任务：应用控制变量法和对比法，通过实验来验证单摆振动周期与摆长、振幅、摆球的质量是否有关系实验材料：铁架台、细线、摆球、木夹子、秒表实验方案：研究问题单摆振动的周期与振幅的关系单摆的振动周期与质量的关系单摆的振动周期与摆长的关系控制变量相同：单摆摆长摆球质量不同：单摆振动的振幅相同：单摆摆长单摆振动的振幅不同：摆球质量相同：摆球质量单摆振动的振幅不同：单摆摆长实验步骤让一个单摆做振幅不等的振动，用秒表测出摆振动一定次数（如30次）所用时间。用秒表分别测出两个摆长相等的单摆，在摆球质量不等、摆角相等时，振动一定次数（如30次）所用时间。用秒表分别测出两个摆球质量相等、摆长不等的摆做摆角较小时振动，测出振动一定次数（如30次）所用时间。观察测量单摆振动一定次数所用时间相同。单摆振动一定次数所用时间相同。单摆振动一定次数所用时间不相同。预测结果改变振幅的大小，单摆振动的周期不变证明：单摆振动的周期与振幅无关。改变摆球的质量，单摆的振动周期不变。证明：单摆振动的周期与摆球质量无关。摆长较长的摆振动慢，周期大；摆长较短的摆摆动快，周期小。证明：单摆振动的周期与摆长有关。第四子课题定量探究单摆振动的周期公式课题任务：探究单摆周期T与摆长L可能有什么样的定量关系呢，是否与教科书中所讲单摆振动周期与摆长的算术平方根成正比，并用实验验证。 实验方案：实验器材一个可调摆长的单摆、秒表、米尺、铁架台。实验步骤改变摆长，用秒表分别测量它们的周期T与摆长L成并记录观察测量只测量单摆振动一次所用时间T预测成果用图象法处理数据，根据实验数据作出周期与摆长算术平方根的图象是条直线，证明单摆振动周期与摆长算术平方根成正比教师指导：在各课题组制定计划时，教师巡视指导，解决学生所提出的问题，纠正在实验设计及任务分派中的不足。要求同课题组中每个成员都有任务，各课题组之间相互交流。在实行中教室讨论气氛活跃，每个学生都尽自己的能力为小组的课题完成添砖加瓦，特别是平时成绩不好的同学，纷纷担起实验设计的任务，享受成功的乐趣。6、协作探究论证这一过程其实是学生在课外完成的，教师只给学生提供实验的器材及学生要求的相关资料。这样使课堂学习得到延伸，这过程上教师要关注各课题的进展情况，对困难较大的课题小组提供及时指导。特别是实验数据处理问题：如对验证周期和摆长定量关系的小组，要求学生用图象分析问题，作出周期与摆长算术平方根之间的图象，作图时应用坐标纸，并且注意实验数据的准确性。7、合作交流总结各课题组经过二天的探究，基本上完成了任务，并向各成员作了汇报。为了让学生尽情体验成功的乐趣及展示自我风采，安排一课时让各课题组的成果进行交流。每个课题组汇报后，留一段时间让师生共同讨论发现问题，比较分析相互的优缺点，总结归纳认为最合理的课题成果。在实践中发现学生争论最大的问题在于实验操作和实验数据处理，这是在平时教学中学生最不重视也是最薄弱的环节，在学生体验之后，教师引导学生归纳总结这个实验中应注意的问题，并归纳成册。同时学生对用数学公式进行理念推导时，叙述问题不够严密，逻辑性较差，教师引导学生领悟一个观点：对一个问题的理解，听懂、看懂不是真懂，只有亲体验过，才是真懂。要求学生在平时的教学中，对教学中所涉及的问题都要新自去体验，特别是课堂上例题要课后去自己推导，对每一个问题的思考都要深入细致。【课后思考】探究性课堂教学是否能取得实效，归根到底是以学生是否参与、怎样参与、参与多少来决定的，同时只有学生主动参与教学，才能改变课堂教学机械、沉闷的现状，让课堂充满生机。这就要求教师在领会探究性课堂教学实质的基础上，随机应变，灵活处理教学过程中出现的各种问题，设计合理可行的探究性教学，使学生的知识获得、积累与能力发展始终处于一种良性循环状态，这样就可以使探究性课堂教学进入理想的境界。在新课程下的实验教学中注重培养学生的实验技能在新课程物理教学中，必须大力改革传统的实验教学模式，充分发挥学生思维的主动性，促进学生创造性思维的培养，提高学生的实验技能和创新能力。一、用探索来培养创新实验能力敢于提问、善于提问是培养创新能力的重要前提。伟大的物理学家爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要。”实验让学生做，问题让学生提，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生评。让学生在提出问题的基础上，独立设计实验，最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性，充分发挥学生的创造才能，培养他们的创新意识，变单向信息传递为双向式、多向式信息的传递与交流。教师在课内发挥好主导调控作用，促进学生存疑、质疑，使学生产生浓厚的学习兴趣。不管学生的猜测结果是否符合教师的意图，教师都不要过早地给予肯定或否定，而要把结果交给学生通过实验来证明。通过这种设疑、释疑的实验活动，不断激励学生通过实验、观察、讨论、模拟等探索手段提出种种假设和猜想，让学生逐步掌握探索物理问题的思路和方法，即提出问题设计实验实验探究讨论分析得出结论，这样才能使学生逐步树立问题意识和创新意识，逐步培养学生探究的兴趣和实验能力。二、把一些传统的演示实验改为探索性实验，培养创新能力大胆改革传统的实验教学模式，科学地设计实验教学程序，优化实验教学过程、实验教学方法，培养创新能力，建立起“引导探索实验掌握”的教学模式。在传统的实验教学模式中，课堂演示实验一般以教师为主体，学生仅仅是旁观者，由于教师具有较高的实验技能，再加课前的充分准备，实验结果一般能达到预期目标，久而久之就会使学生“迷信权威”的思想，不利于创新能力的培养。如果把演示实验改为学生探究实验，教师只在旁边作一些必要的指导，这样可以充分调动学生的参与积极性，同时由于学生参差不齐的知识水平及实验技能，通过反复多次地进行实验，进行实验验证后，消除怀疑心理。这种新的教学模式充分发挥了教师的主导作用，也突出了学生的主体地位，学生可以更加自由地进行各种自主探索实验。因此，在实施新课程的过程中，教师不要局限于教材和教参的安排，也不要局限于现成结论，进行一些创新设计，可以有意识地将一些教师演示实验改为学生设计型的探索性实验。这样既可以增加实验的创造成分，又能培养学生创造性思维的“主动探索性”。 三、加强探究过程的思维多样化训练，强化实验技能创造性思维的多样化，就是善于从不同角度思考问题，它包括四个方面：“发散法”，即面对一个问题，尽量提出多种猜想，多种答案，扩大选择余地；“换元法”，即灵活地转换影响现象和过程的诸多因素中的某一个，从而产生新的思路；“转向法”，即思维在某一方向受阻时，马上转向另一方向；“优选法”，即用心比较，寻找最优答案。避免学生一切都是按照确定好的实验步骤和方法进行，教师很少去引导学生思考和探索，学生也只是依样画葫芦，根本不能领会实验的思想方法。要允许学生使用不同的器材、不同的实验方法进行实验，既发展了学生的个性，又活跃了学生的创造性思维，让他们有更广阔的活动空间和思维空间，激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望，使之达到不同层次创新能力的目标。而学生在自己“探索”物理规律的实验过程中可以把手、脑有机地结合起来，并在实验过程中对所得信息进行仔细筛选，使学生经历思维多样化训练，活化他们的创新思维，培养他们的实验能力。四、做好演示示范，营造实验创新的氛围 由于学生的学科知识和实验技能有限，要想在实验过程中有所创新，要求我们教师在平时的实际教学中，用“创造性地教”为学生“创造性地学”创造学习的榜样，为他们的实验创新起好表率作用。让学生到社会实践中去接触大量的现实问题，培养他们在自主创新活动中应用所学知识解