曹衛(wèi)東

【摘? ?要】本文以測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)為例，精心設(shè)計(jì)一系列相輔相成，逐層遞進(jìn)的問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的探究?jī)?nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、方案設(shè)計(jì)及其它各方面進(jìn)行有目的、有針對(duì)性地分析思考，從而形成一套原理正確，可操作性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案。

【關(guān)鍵詞】問(wèn)題串;實(shí)驗(yàn)探究;物理教學(xué)

中學(xué)物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)學(xué)科，物理學(xué)科中的大部分定理、定律，都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出的。所以，物理教學(xué)離開(kāi)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就像是無(wú)源之水，勢(shì)必會(huì)變成一潭死水;物理教學(xué)缺少有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就像是無(wú)根之木，勢(shì)必會(huì)變成一根朽木。無(wú)論是物理學(xué)科核心素養(yǎng)，還是歷年高考試卷，都對(duì)物理探究實(shí)驗(yàn)提出了較高的要求。然而在實(shí)際的教學(xué)中，仍有不少教師對(duì)課堂物理實(shí)驗(yàn)探究課沒(méi)有給予應(yīng)有的重視。有的以黑板講實(shí)驗(yàn)代替做實(shí)驗(yàn)，也有的以實(shí)驗(yàn)視頻、仿真實(shí)驗(yàn)。甚至多媒體動(dòng)畫(huà)等其他形式來(lái)代替做實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這些不作為的教學(xué)方式是非常不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力的。之所以存在以上現(xiàn)狀，主要原因有目前高考模式對(duì)物理學(xué)科的輕視、一些農(nóng)村學(xué)校教學(xué)硬件條件的限制、也有一些教師完全從學(xué)生應(yīng)試的角度出發(fā)進(jìn)行教學(xué)等等。但是這些都不應(yīng)該成為我們不重視實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的借口，更不能因此而讓我們的學(xué)生的科學(xué)探究精神得不到應(yīng)有的培養(yǎng)。

基于實(shí)驗(yàn)探究在物理教學(xué)中的重要地位，作為一線教師的我們應(yīng)該認(rèn)真的上好每一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課。本人認(rèn)為，以問(wèn)題串的方式引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)，是一種比較可行且有效的方式。

所謂的“問(wèn)題串”，是指由教師以探究的實(shí)驗(yàn)為核心，針對(duì)學(xué)生的思維特點(diǎn)、知識(shí)層次而精心設(shè)計(jì)的一系列相互關(guān)聯(lián)、相輔相成且逐層遞進(jìn)的一系列小問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的思考回答，對(duì)所探究的內(nèi)容、方案、操作、數(shù)據(jù)處理等各方面進(jìn)行分析研究。這樣可以有效避免學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)課上無(wú)從下手、無(wú)所探究、甚至亂探究等現(xiàn)象的出現(xiàn)?？梢宰尳處煂?duì)實(shí)驗(yàn)探究課的組織更加秩序井然，事半功倍。同時(shí)也可以讓我們的學(xué)生的思考目的明確，指向性較強(qiáng)。

如何有效利用“問(wèn)題串”來(lái)引領(lǐng)物理課堂實(shí)驗(yàn)探究呢？此處筆者以“測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)為例，精心設(shè)計(jì)了以下一串問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，評(píng)估方案，并指導(dǎo)學(xué)生對(duì)于不同方案如何進(jìn)行操作，希望能有拋磚引玉之效果。

問(wèn)題1：你學(xué)過(guò)與動(dòng)摩擦因數(shù)相關(guān)的物理學(xué)公式（關(guān)系式）有哪些？

基本所有學(xué)生都至少可以回答出

問(wèn)題2：若以此為實(shí)驗(yàn)原理，需要怎樣測(cè)量滑動(dòng)摩擦力f和對(duì)應(yīng)此時(shí)的正壓力N？

此處學(xué)生商討的方案肯定不止一種，我們可以按照學(xué)生回答的主要方案進(jìn)行進(jìn)一步探討評(píng)估。學(xué)生最容易想到的是讓一個(gè)物體在水平面上勻速滑動(dòng)（初中就學(xué)過(guò)），下面就針對(duì)此方案進(jìn)行評(píng)估。

方案一

問(wèn)題3：此方案應(yīng)該如何操作？需要哪些器材，主要實(shí)驗(yàn)步驟有哪些？

這個(gè)難度不大，大部分學(xué)生都能想到用測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)物體，測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于滑動(dòng)摩擦力，而物體對(duì)桌面的壓力就等于物體重力。

問(wèn)題4：此方案有什么缺點(diǎn)？

這個(gè)方案的缺點(diǎn)，如果學(xué)生沒(méi)有經(jīng)過(guò)親手實(shí)踐，還真難于發(fā)現(xiàn)。為了引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的可操作性進(jìn)行評(píng)估，就必須下發(fā)器材讓學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究下。只要學(xué)生親手操作了，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，勻速拉動(dòng)物體難度相當(dāng)大，且測(cè)力計(jì)的示數(shù)很難保持穩(wěn)定。

問(wèn)題5：如果把勻速改為勻加速，滑動(dòng)摩擦力的大小會(huì)發(fā)生改變嗎？

這個(gè)問(wèn)題的目的是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)勻加速方案進(jìn)行思考。大部分學(xué)生能受力分析發(fā)現(xiàn)根據(jù)f=μmg，滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)快慢無(wú)關(guān)，與勻加速運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。

問(wèn)題6：如果物塊做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物塊的受力情況如何？可以用怎樣的關(guān)系式來(lái)表示出μ？

根據(jù)牛頓第二定律可以得到關(guān)系式F-f=ma和f=μmg，也即F-μmg=ma。以此為實(shí)驗(yàn)原理我們需要測(cè)量哪些物理量？

問(wèn)題7：如何才能保證物塊能做勻加速運(yùn)動(dòng)？

學(xué)生容易回答，應(yīng)保證F大小不變。

問(wèn)題8：如何才能給物塊提供一個(gè)恒定的拉力F呢？

此處教師應(yīng)給予一定的提示。比如：我們?cè)谀膫€(gè)實(shí)驗(yàn)中用到過(guò)？是怎么用的？若要把鉤碼質(zhì)量當(dāng)成線上拉力大小需要滿(mǎn)足什么條件？

問(wèn)題9：如何測(cè)量物塊的加速度？

學(xué)生通過(guò)思考討論后，一般會(huì)給出以下方案：

問(wèn)題10：實(shí)驗(yàn)方案二在實(shí)際操作中，可能會(huì)存在哪些問(wèn)題？

此處可以讓學(xué)生充分展開(kāi)交流討論。如果學(xué)生能發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題所在，那最好;如果學(xué)生發(fā)現(xiàn)不了，那就讓學(xué)生按

照這個(gè)方案開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只要一做，馬上就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滿(mǎn)足m遠(yuǎn)小于M的時(shí)候，是根本拉不動(dòng)物塊的。從而也就知道了看似完美的方案，實(shí)際上是可操作性不強(qiáng)。

問(wèn)題11：上述方案的主要矛盾在哪里？能否通過(guò)改進(jìn)解決這個(gè)矛盾？哪一種實(shí)驗(yàn)器材可以很好的解決這個(gè)矛盾？

學(xué)生通過(guò)前面的討論和實(shí)驗(yàn)操作，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了當(dāng)我們要把mg近似當(dāng)成線上拉力大小時(shí)，就必須滿(mǎn)足m遠(yuǎn)小于M這個(gè)條件，而要滿(mǎn)足這個(gè)條件，m太小了又拉不動(dòng)木塊M。那有沒(méi)有什么實(shí)驗(yàn)器材，可以在不滿(mǎn)足m遠(yuǎn)小于M時(shí)，能直接精確測(cè)量出繩子的拉力呢？拉力傳感器，就自然而然地成為大部分學(xué)生的選擇了。于是學(xué)生可以討論出以下實(shí)驗(yàn)方案：

到此，學(xué)生經(jīng)歷了兩次的實(shí)驗(yàn)挫折，終于形成了一個(gè)原理正確，可操作行也較好的方案。學(xué)生在通過(guò)共同參與，認(rèn)真思考，相互協(xié)作的基礎(chǔ)上，終于得到了一個(gè)完美的答案。也許也會(huì)體會(huì)到成功的來(lái)之不易，不經(jīng)歷失敗就不會(huì)有成功的美好，也許這就是科學(xué)探究的魅力所在。而這些不就是我們應(yīng)該讓學(xué)生體會(huì)到的科學(xué)精神嗎？

問(wèn)題12：以上方案可以成功測(cè)出動(dòng)摩擦因數(shù)，是否還有可以改進(jìn)或者創(chuàng)新的地方呢？比如：對(duì)于加速度的測(cè)量，有沒(méi)有更精確的實(shí)驗(yàn)手段？

提出此問(wèn)，旨在讓學(xué)生體味追求永不止步，勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。而且已經(jīng)應(yīng)用了精確度較高的拉力傳感器，當(dāng)然需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步采用其它傳感器（此處為光電門(mén)傳感器）來(lái)讓實(shí)驗(yàn)更加完美。

問(wèn)題13：若用方案四進(jìn)行試驗(yàn)，我們需要測(cè)量哪些物理量？如何得出動(dòng)摩擦因數(shù)？

此問(wèn)頗有些解題的意思在里面，學(xué)生在拿到一個(gè)全新的實(shí)驗(yàn)方案以后，如何讀懂方案的設(shè)計(jì)原理和操作也是必須掌握的一種技能。只有能體會(huì)到出題人的思路，才能更好的順著出題人的思路去思考問(wèn)題解決問(wèn)題。同時(shí)此處學(xué)生在測(cè)量時(shí)容易只測(cè)物塊的質(zhì)量而忘記擋光片的質(zhì)量。所以，對(duì)學(xué)生的思維嚴(yán)密性也有一定的鍛煉。另外，擋光片的寬度選擇、設(shè)計(jì)制作，也最好讓學(xué)生親手完成。

總之，測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)的方案是多種多樣的，學(xué)生也能討論出其它可行的探究方案，就不在此處累述。且以上十三個(gè)問(wèn)題的設(shè)計(jì)、提出的節(jié)點(diǎn)可能也有值得商榷的地方，但是這些都不重要，這只是筆者本人來(lái)闡述用問(wèn)題串引領(lǐng)物理課堂實(shí)驗(yàn)探究的一個(gè)參考案例。我想，學(xué)生在通過(guò)對(duì)于以上一系列問(wèn)題的思考、討論肯定會(huì)有一定的收獲。學(xué)生在經(jīng)歷了多次的失敗后最終獲得了成功，其思想上肯定有一定的觸動(dòng)。學(xué)生在成功之后并沒(méi)有滿(mǎn)足現(xiàn)狀，而是繼續(xù)的改進(jìn)創(chuàng)新，其科學(xué)探究精神一定會(huì)得到一定提高！難道這一些收獲，這一點(diǎn)觸動(dòng)，這一點(diǎn)提高不就是我們的教學(xué)應(yīng)該追求的嗎？

【參考文獻(xiàn)】

[1]王震.新課程中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一點(diǎn)想法[J].理科考試研究，2014（13）：41-42