摘?要：物理學(xué)科教學(xué)的重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)探究，而開展實(shí)驗(yàn)的前提，是緊扣實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、以學(xué)生為主體，進(jìn)而通過小組合作來提高實(shí)驗(yàn)探究的有效性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，提高學(xué)科素養(yǎng)。本文以高中物理“牛頓第一定律”課堂教學(xué)為例，探討了實(shí)驗(yàn)探究在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高中物理;課堂教學(xué);實(shí)驗(yàn)探究;牛頓第一定律

實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)物理的重要手段，同時也是解決實(shí)際問題的主要方法。而互動性、開放性和多元化是當(dāng)前高中物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的重要方向，也是在強(qiáng)化以學(xué)生為主體的課改精神下，對傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化與調(diào)整。在學(xué)習(xí)方法層面，伴隨著小組合作的組織與開展，契合了物理實(shí)驗(yàn)的課程要求，同時也迎合了新課改精神與教學(xué)模式創(chuàng)新性改革的內(nèi)在需求。具體來說，高中物理實(shí)驗(yàn)課的主要特點(diǎn)是教學(xué)過程直觀、明了、生動，便于加深學(xué)生對有關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識的記憶，以及能充分地調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生主動地參與到學(xué)習(xí)過程中來。為此，在不斷加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課趣味性的基礎(chǔ)上，教師還需著重突出實(shí)驗(yàn)課的工具性和探究性，提高物理課堂的教學(xué)質(zhì)量。本文以“牛頓第一定律”課堂教學(xué)為例，探討了實(shí)驗(yàn)探究的實(shí)踐應(yīng)用。

一、?實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)的基本原則

在高中物理實(shí)驗(yàn)課上，受限于學(xué)生的個體學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知水平，以及課堂實(shí)驗(yàn)的共通性和針對性，教師必須要掌控好學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的過程，以提高課堂教學(xué)的有效性。具體來說，實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)主要原則體現(xiàn)在三個方面。

其一是緊扣教學(xué)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案中，突出學(xué)生的主體地位及其作用，引導(dǎo)學(xué)生在小組合作學(xué)習(xí)過程中參與實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，能夠幫助學(xué)生加深對知識的理解，通過實(shí)踐與理論的整合，充分運(yùn)用所學(xué)的知識，借此掌握物理的思想方法，從而提高學(xué)習(xí)的有效性。其二是以學(xué)生為主體。實(shí)驗(yàn)的組織開展是小組合作學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，也是實(shí)驗(yàn)課的重要步驟。在實(shí)驗(yàn)探究中，教師可將自己的角色定位為小組合作學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和疑惑的解答者，而各小組成員則依照自己的任務(wù)分工，逐步地開展實(shí)驗(yàn)操作，并在實(shí)驗(yàn)中針對問題展開小組討論，確保整個實(shí)驗(yàn)過程都處于合作學(xué)習(xí)的狀態(tài)之下，完成實(shí)驗(yàn)的自主探究和問題的自主解決，最后獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其三是改變學(xué)生的意識形態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)在潛意識里認(rèn)定為“自己學(xué)習(xí)的任務(wù)”，而不是“教師布置的任務(wù)”，進(jìn)而進(jìn)行自評。在實(shí)驗(yàn)課中實(shí)施小組合作學(xué)習(xí)，需要學(xué)生借助小組這一平臺，將實(shí)驗(yàn)的整個流程納入合作學(xué)習(xí)的范疇，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、自主開展實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的評價方法。而教師的任務(wù)則由“對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的評價”轉(zhuǎn)化為“對學(xué)生試驗(yàn)評價的評價”，將師生關(guān)系由“一名教師面對數(shù)十名學(xué)生”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙幻處熋鎸?shù)個小組”，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)關(guān)系的最優(yōu)化，為打造高效課堂奠定基礎(chǔ)。

二、?實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)

積極的思維活動是課堂教學(xué)成功的關(guān)鍵，而富有啟發(fā)性的課堂導(dǎo)入可以激發(fā)學(xué)生的思維興趣，所以教師上課伊始就應(yīng)當(dāng)注意通過不同的導(dǎo)入方式來調(diào)動學(xué)生的思維，以引起學(xué)生對新知識的熱烈探求。一堂課導(dǎo)入的成與敗直接影響著整堂課的效果，而導(dǎo)入方法的選擇與授課內(nèi)容存在著直接聯(lián)系。因此，在新授課環(huán)節(jié)的導(dǎo)入方法是多樣化的，僅就牛頓第一定律為例，引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究的關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)的“淺”嘗試。

在課堂開始，筆者在讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料的基礎(chǔ)上，通過緊抓主題，精心設(shè)計(jì)，來助力高中生開展課堂探究，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)突破重難點(diǎn)知識，提高學(xué)習(xí)的有效性。首先導(dǎo)入問題：我們之前學(xué)習(xí)了怎樣描述物體的運(yùn)動，但并沒學(xué)習(xí)物體為何會做運(yùn)動，那么，我們?nèi)绾巫C實(shí)力與運(yùn)動的關(guān)系？

導(dǎo)入課件：在騎自行車時，鏈條傳動與剎車過程中力與運(yùn)動的對應(yīng)項(xiàng)。

設(shè)問：為什么用力蹬則自行車的速度快，慢慢蹬則自行車的速度慢？什么是影響速度的關(guān)鍵因素？

學(xué)生通過小組合作實(shí)驗(yàn)探究：影響自行車速度的主要因素包括車輪與地面的摩擦力、勻變速直線運(yùn)動的位移與速度的關(guān)系等等。

設(shè)問：自行車的運(yùn)動是靠力來維持的嗎？

學(xué)生分析問題：不用力蹬自行車不會移動，因此，運(yùn)動是靠力來維持的。

設(shè)問：同學(xué)們可以用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證運(yùn)動與力的另一種關(guān)系，即運(yùn)動不需要力來維持。

導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)：做一個風(fēng)車，將紙疊成輪狀風(fēng)車，套在鉛筆上，輕輕撥動，紙風(fēng)車開始轉(zhuǎn)動;用手阻擋，紙風(fēng)車保持靜止。

設(shè)問：這一實(shí)驗(yàn)說明了什么？

學(xué)生合作探究：外力影響物體的運(yùn)動。

導(dǎo)入課件：亞里士多德的物理觀點(diǎn)。

如此，通過在課堂開始階段導(dǎo)入課件，創(chuàng)設(shè)出了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境;在此基礎(chǔ)上，通過不斷地提出問題，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)思路始終立足在正確的方向，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)的“淺”嘗試，形成了“運(yùn)動不需要力來維持”這一結(jié)論，最后運(yùn)用亞里士多德的物理觀點(diǎn)總結(jié)，以消除他們的錯誤思路，為進(jìn)一步探究打下基礎(chǔ)。

在授課過程中，教學(xué)的核心是引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)突破重難點(diǎn)知識。如在上一環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，筆者再次追問：我們已知道了運(yùn)動不需要力來維持，那么，外力是影響物體運(yùn)動的唯一動力嗎？

導(dǎo)入課件，如下圖所示。

設(shè)問：試想，在甲、乙、丙三個斜面中，小球分別會出現(xiàn)哪些運(yùn)動狀態(tài)？

根據(jù)圖片導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)：找一個斜面（用書或課本傾斜），分別將它們折疊成圖中的形狀，將鉛筆置于斜面頂端，讓它自然滾落下來，觀察三次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

設(shè)問：通過實(shí)驗(yàn)可知，哪一個斜面會使小球無線運(yùn)動？

學(xué)生分析問題：丙的斜面會讓球保持無線運(yùn)動。

設(shè)問：那么，為什么甲、乙不能使球保持無線運(yùn)動？

學(xué)生合作探究：在甲、乙兩個斜面中，小球在運(yùn)動中分別會受到另一斜面的反作用力，影響了小球的滾動。

設(shè)問：外力是影響物體運(yùn)動的唯一動力嗎？

學(xué)生合作探究：鉛筆與物體斜面的摩擦，影響物體的運(yùn)動速度和軌跡。

導(dǎo)入課件：伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)。

設(shè)問：外力和摩擦力是影響物體運(yùn)動的重點(diǎn)因素，除此之外，還包括哪些？

在問題情境下，讓學(xué)生再次實(shí)驗(yàn)：將玻璃球放在教室的地上，觀察它的運(yùn)動軌跡。

設(shè)問：除外力和摩擦力之外，還有哪些因素影響物體的運(yùn)動速度和軌跡？

學(xué)生合作探究：速度的矢量性。

導(dǎo)入課件：笛卡爾的物理實(shí)驗(yàn)。

設(shè)問：那么，通過之前的實(shí)驗(yàn)探究，同學(xué)們能否歸納出牛頓第一定律的基本概念？

學(xué)生合作探究：物體始終在勻速直線運(yùn)動或靜止中，外力是迫使它改變這種狀態(tài)的唯一手段。

再次導(dǎo)入課件：如圖所示。

根據(jù)上圖進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)：用小木棒、圓環(huán)和繩子組成上圖形狀，讓學(xué)生們嘗試于D點(diǎn)扯動繩子，感知力量大小與繩子的不同變化。

實(shí)驗(yàn)1：用力扯動D點(diǎn)，觀察哪一段繩子會先斷掉。實(shí)驗(yàn)2：輕輕扯動D點(diǎn)，觀察哪一段繩子會先斷掉。

通過實(shí)驗(yàn)，師生共同概括總結(jié)：其一，牛頓第一定律廣泛存在于生活中，反映在各種狀態(tài)下力與運(yùn)動的相互聯(lián)系層面;其二，上述實(shí)驗(yàn)中都出現(xiàn)了一個隱含條件，即慣性，因此，牛頓第一定律也可概括為慣性定律。

綜上，筆者在本課中引導(dǎo)學(xué)生們采用了“分析問題→合作探究→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→歸納總結(jié)”的學(xué)習(xí)方法。其中，首先以問題為導(dǎo)引，激發(fā)學(xué)生的探究欲望;其次以實(shí)驗(yàn)為解答問題的主要手段，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;再次用課件點(diǎn)明“牛頓第一定律”的發(fā)展演變過程;最后通過概括，對牛頓第一定律形成客觀認(rèn)識。如此，則充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，并有效提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。

作者簡介：

孟鶴翔，江蘇省常熟市，江蘇省常熟市王淦昌中學(xué)。