物理教学案例（八中段学勤）

“三教“三教”论文评比探究式物理教学在理想化研究方法中的有效尝试—《牛顿第一定律》教学案例内容类型：教学案例所属学科：初中物理单位：濮阳市油田第八中学姓名：段学勤联系电话究式物理教学在理想化研究方法中的有效尝试—《牛顿第一定律》教学案例濮阳市油田第八中学段学勤教学背景：理想化状态只能通过推理得出，无法用实验直接进行验证，学生对此的感性认知程度不够，很多情况下需要靠学生的逻辑思维能力和想象能力，在教学中存在很大难度。《牛顿第一定律》的教学可以说是其中比较典型的课程。由于日常经验和定性思维的影响，牛顿第一定律是物理学中很难理解的一个规律，特别是在初中阶段，学生的逻辑思维能力有限，感性思维居多，以前采用传统的“灌输式”教学方法，教学效果都不甚理想，教学目标较难实现。而现今物理实施课改已有多年，探究式教学已深入人心，学生也越来越容易接受探究式教学独特的教学模式，对于类似于《牛顿第一定律》这样理想化研究的教学难点，能否适用探究式教学呢？如果采用探究式教学，是否会收到比较好的效果呢？学生的认知程度如果不够，在探究中是否会出现冷场的情况呢？如果放的太开，是否会出现在学生探究过程中收不回来，偏离原先的设想的情况呢？既然实践证明探究式教学是学生学习物理易于接受的教学方法，对于这种“冷门”的课程我们也大可一试。教学过程：（片段节选）一、引入展示课件，提出问题教师提问：同学们根据自己的生活经验，对照图片，你能想到什么问题呢？学生：列车关闭发动机后能继续行驶一段距离；秋千不用力时最后会停下来；球最后也会停下来。教师提问：还有类似的现象吗？学生：滑冰运动员用力蹬一下冰，就可以在冰上滑行很远。教师：在滑行过程中，运动员还用力吗？学生：不用了。教师：这些例子是否可以说明力和运动没有关系呢？学生：好象也不是没有关系。如果不蹬冰，最后他还是要停下来。教师：大家觉得在生活中还有哪些经验能够说明力和运动的关系呢？学生畅所欲言：我骑自行车时，用力蹬，车就走，不蹬，车就不走；我们在体育课上，踢足球、投篮球、抛铅球，哪个球不受力，都不会运动；人用力推箱子，箱子就运动，不推，箱子就不动；用锤子往木板中钉钉子，拿锤子用力敲钉子，钉子就向下运动，不敲，钉子就停止运动教师：同学们列举了这么多的实例，那么谁能概括一下，物体受力和运动是什么关系呢？学生：物体受力就运动，不受力就不运动。教师：我这样来描述同学们的观点“力是维持物体运动的原因”，可以吗？全班同学有多少同学是这样认为的呢？（几乎近一半的学生举起了手，可能还有一部分学生将信将疑。）分析：《牛顿第一定律》的引入最好从一些常见的现象入手，引导学生找出其共同点，并提出相应的问题，创设一定的物理情景，激发学生探究的兴趣，有利于下一步的探究活动。而近一半的同学认可“力是维持物体运动的原因”，我认为在情理之中，毕竟学生的感性思维居多，多以生活经验为主，形成共通的观点并不足怪。既然多数学生的观点与亚里士多德的观点一致，那么现在提出亚里士多德与伽利略的对立观点应该正是时候，正好形成学生的认知矛盾。此时一个思维较活跃的学生举手提出了问题学生：我觉得好像不对。就拿骑自行车为例，除了用力蹬，车就走以外，如果我们想让车停下来，就得捏闸，这时车轮受力，车反倒停下来了。所以，力不是维持物体运动的原因。分析：正准备导入亚里士多德和伽利略不同观点的时候，有学生以骑车刹车为例提出了自己的观点，说明部分学生还是很注意观察生活并积极思考的。这不正好为引入两种观点提供了依据吗？教师正应以此为引入契机带活课堂，形成学生的认知矛盾，更有助于激发学生探究的兴趣。教师：有哪些同学同意这位同学的观点呢？（有少数人举手表示赞同）教师对此同学独特的发言表示赞许，并以此为依据描述了亚里士多德和伽利略的不同观点。教师：现在对于力和运动的关系有了两种不同的猜想，而且同学们对于这两种猜想都有自己的依据，以生活经验为基础，好象都挺有道理。无论哪种猜想正确，我们都必须找到充分的理由，而要验证猜想我们只有通过实验。二、实验设计教师：现在桌子上为大家准备了一些实验器材，你们可以选用这些器材设计实验，证明你的猜想。如果还缺什么器材，我再帮助你们找。意见一致的同学最好自愿组成小组，这样你们才能设计更有说服力的实验。（学生分组设计实验。教师边观察各组学生做实验的情况并给予指导）分析：在实验设计中没有规定某些器材，而是尽量多的提供器材，由学生去选择。探究式教学并不是只要求学生照着书上实验去完成，这样就容易流于形式。教师应允许学生根据自己的猜想设计不同的实验，培养学生解决实际问题的能力，更能拓宽学生的思路，有利于课题的拓展和延伸，学生印象也深刻。而实验中更要求学生的分工合作。教师：我们交流一下自己是如何设计实验验证自己的猜想的？A组学生：我们用细绳拉着小车在铺着毛巾的桌面上走。当用力拉时，小车就走；用力大时，小车就走得快；停止用力时，小车就停。我们再把小车直接放在桌面上，用细绳拉着它，重复刚才的实验，结果一样。我们又把小车放在光滑的木板上，重复刚才的实验，结果还一样。所以，我们认为力是维持物体运动的原因。B组学生反驳：我们设计的实验和他们组差不多。但拉小车在光滑木板上运动时，我发现停止用力时，小车还运动了一段距离。也就是说力不是维持物体运动的原因。教师：你怎么发现的？学生：我在光滑木板上拉着小车运动，当我停止用力时，细绳不再绷直了，可小车还运动了一小段距离才停下来。教师：其他组同学有和他们设计不同的吗？C组学生：我们认为第二个猜想是正确的。我们这样设计实验：把小车在光滑的平板上推动起来，小车动起来后，让小车分别滑上铺有毛巾的桌面、表面粗糙的木板和表面光滑的木板，我们发现手不用一直推着小车，手离开小车后，小车也能运动，只是运动到不同的表面上，小车滑行的距离不同。在毛巾表面滑的最近，在光滑木板上滑行最远。所以，我们觉得力不是维持物体运动的原因。分析：多数学生分组设计的实验出乎我的意料之外。探究式教学在本次实验设计中放得如此之开，之前没做任何引导，但多数学生还是想到了选择木块、长木板来设计实验并且观察到了不用力时木块还会继续滑行的现象，甚至有部分学生还想到了通过毛巾改变木板粗糙程度来观察滑行的远近，这与推导牛顿第一定律的实验已是相差无己。说明探究式教学至少在这节理想化研究的课程中是基本成功的。但学生都没想到应用斜面的方法来使速度和受力一样，这就要靠教师去引导了。教师：刚才同学们设计的实验都非常好，对于验证你们的猜想大有帮助。特别是C组同学，还想到了铺上毛巾棉布来改变粗糙程度进而观察滑行的远近。可是这里有一个问题，是不是你们在三种情况下推车用的力不一样呢？会不会让小车滑到毛巾表面上那一次用的力小，所以它滑得距离小呢？（学生分组讨论，达成一致意见）教师：怎样解决这个问题？我们是用力推小车让它运动起来，因此我们不能控制每次用力都一样。我们还有没有其他办法也让小车运动起来？学生：我们可以拉小车让它运动起来；拉小车也无法保证每次用力都一样。学生：我们可以垫起木板一头，让小车从斜面上滑下。这样也可以让小车运动起来。教师：很好！可怎样才能保证它们开始下滑时受的力一样呢？学生：让小车从同一木板、同一位置开始下滑，3次实验条件就相同了。教师：这样我们就可以集中注意小车在粗糙程度不同的平面上滑行的距离。大家还有其他设计吗？接下来我们需要探究的问题是：在其他条件完全相同的情况下，小车是不是在粗糙程度不同平面上滑行的距离不同。为什么滑行的距离不同。？请大家按照我们共同设计的方案继续实验。（学生继续实验，教师在组间与学生交流）分析：通过有效的引导，学生都注意到利用斜面上的同一高度下滑可以使受力一样。至此，实验设计已基本完成。接下来要做的，就是引导学生根据实验进行推导了。教师：同学们根据实验得到的结论是什么？学生：在其他条件完全相同情况下，小车在粗糙程度不同的平面上滑行的距离不同。平面越粗糙，滑行距离越小。教师：为什么小车滑行距离不同？学生：毛巾表面粗糙，摩擦力大，小车很快就停下来了。光滑木板摩擦力小，对小车运动阻碍小，小车就滑得远。教师：如果继续减小阻力呢？学生：小车滑得更远。教师：如果阻力是零呢？学生：小车就会永远运动下去。教师：我们在实验中能把阻力减到零吗？学生：不能。教师：我们刚才在实验的基础上推理，设想存在没有阻力的实验，就可以证明“当运动的物体不受力时，就会保持匀速直线运动状态。”这是物理学中一种重要的研究方法——理想化方法。我们通过探究得到“力是不是维持物体运动的原因”，通过实验和推理，得到了自然界一条重要规律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。这就是著名的牛顿第一定律。反思和研究：由于日常经验和思维定式的影响，牛顿第一定律是物理学中很难理解的一个规律，如果采用传统的“灌输式”教学方法，教学效果较差，教学目标很难实现。事实证明，采取科学探究的方法