例谈探究式实验课堂教学模式_物理实验

论文导读:：需要通过实验再现科学家探究过程。通过传感器测定小车的速度变化图像。
论文关键词：探究，物理实验，传感器
 

高中物理新课程在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化。物理新课内容大多为定理、定律和规律的证明、验证和推导，需要通过实验再现科学家探究过程，对学生进行科学思想及研究方法的传授。围绕此教学目的，课堂教学模式多种多样。传统的新课课堂模式多是教师围绕高考考纲制定的知识目标，以应试为目的，淡化定理、定律和规律的获取过程，甚至不做实验，直接告知结论，然后进行大量的应用练习。这种教学重心后置的结果是学生可以获取高分通过考试，完成学业，但却同时可能对很简单的现象不理解，没有办法用死记硬背来的知识解决任何实际问题。他们为考试而学习，不曾领悟到物理就是自然界万物之运行规律。其实，物理思想、方法是中学物理教学的主体内容，它和物理知识处于同等重要的，而且处于最有价值的地位。只有通过实验渗透各种思想方法的教学过程才具有灵性与活力。

显然，传统的新课课堂模式违背了新课程教学理念，应淘汰。新课教学采用探究式实验课堂教学模式已逐渐彰显优势，慢慢被广大教师所采用。探究式课堂教学模式由大教育家施瓦布首先系统提出物理实验，他认为学科的结构处于不断的变化中，教学不能将科学知识视为绝对的真理传授给学生，它只能作为有证据的结论，而在教学过程中，教学的内容应该体现学科特有的探究方法。这种探究方法促使学生理解科学知识，并设法为学生提供更多的体验科学探索过程的机会论文开题报告范文。

显而易见，新课程下探究式实验课堂教学模式有别于传统的“填鸭式”新课课堂教学模式，它既是一种教学方式，也是学生研究性学习方式，其本质就是一种模拟的科学研究活动。

现以《探究加速度与力、质量的关系》为例，谈谈新课程下的探究式实验课堂教学模式。

1 探究式实验课堂教学模式思考维度

1.1 分析教材，确定问题探究的必要性

高中物理教学内容多且思维能力要求高，但时间有限，故教师确定实验探究的问题应有针对性，目的性，应以传授科学思想和方法，提升能力为原则，绝不可浪费学生时间。

《加速度与力、质量的关系》是必修1第四章第2节内容，是牛顿经典力学的核心，是架起运动学与力学的桥梁。实验探究加速度与力、质量的关系可以培养学生理解能力、推理能力、分析综合能力以及应用数学（图像）处理物理问题的能力，对牛顿第二定律的理解、应用及控制变量法的掌握具有十分重要的意义。

1.2. 目标定位，确定问题探究功效

对问题探究的要求、目的、层次、深度先应有定位，谁来探究，可能需要哪些实验器材，时间多少先要确定，这样才能保证问题探究的功效。

如：探究加速度与力、质量的关系定位为多种实验方案探究，由学生自行设计，时间为1课时。以探究加速度与力、质量的关系为载体，通过多边互动和多样化的学习方式，在教师的引导下，达到掌握控制变量法，提高用实验研究物理问题的能力。

1.3方法组合，追寻课堂效率

一堂实验探究课若实验方案单一，学生思维易疲劳，解答问题倦怠，课堂效率低下。采用多种实验设备，不同实验途径进行探究，则学生思维活跃，实验热情高涨，课堂效率成倍提升。

在探究加速度与力、质量的关系这节课中，本人采用的教学方法有：自主学习、合作探究、学生展示与教师点评等。

2 探究式教学过程

2.1创设情景物理实验，提出问题

爱因斯坦说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要”，探究式实验教学关键是实验探究，探究的是定理、定律及规律，探究是过程，能力培养是目标。探究方案难易适中，方案共鸣，最能激发学生的好奇心，求知欲，如同一本小说，开篇要先声夺人，引人入胜。

探究加速度与力、质量的关系一课，我用多媒体展示实验目的，实验室已有的实验器材，加速度与力、质量的关系的意义，表明该问题探究的必要性。

2.2方案开放，结论未知

传统的新课，是在结论已知的前提下要求学生用规定的实验器材、实验步骤进行结论验证。学生只要按着设定的实验步骤，一定会得到预定的结论，无需探究。若不限定实验器材，实验方案、步骤均自行设计，结论未知，这样，才是真正意义上的实验探究课。

2.3 分组讨论，探索研究

在探究活动中，方案的开放性致使问题往往具有复杂性、综合性，一个学生往往是无法独立完成的，这需要分组合作探究，组间竟争，老师点拨，充分发挥集体智慧才能达到探究目的。

笔者课前交代任务，课内分组，一开始给学生10分钟时间交流，进行方案展示。由于实验设备齐全，导致方案多种且难易不同，起始，容易的方案及相关实验步骤在短时间内得以解决，学生们探究热情高涨，课堂气氛热烈；稍后，随着问题的深入，探究的难度提升，学生们进入深层次探究阶段物理实验，课堂一下安静了许多，偶有新发现，则会说出与大家斟酌。

2.4 体验过程，感受成功

探究式实验教学活动实质上是一种模拟的科学研究活动，强调探究过程并及时修正探究方法，在这个过程中学生学会合作、学会思考、学会学习，培养了思维能力，领会了科学研究方法，达到提升科学素养及解答疑难问题的目的。可见，探究式实验教学对学生学习的过程与方法是相当重视的。

在探究加速度与力、质量的关系中，学生经历了简单到复杂，轻松到艰难的过程，课堂气氛经历了热闹到沉默再到爆发的过程。学生感受了成功、失败、再成功的过程，整个课堂节奏起伏，宛如一首动听的歌论文开题报告范文。

2.5综合分析，总结提升

学生根据本组设置的方案及实验结论进行归纳总结，及时派代表到讲台上进行成果展示，教师点评，帮助学生总结提升。课后，鼓励学生继续探究，发散思维。现把课堂上创设的方案及实验过程表述如下：

方案一：钩码牵引小车在木板上做匀加速直线运动，分析小车牵引的纸带得加速度数值。

实验仪器：小车（加配重）、木板（带滑轮）、纸带、打点计时器、垫块、钩码、细线

实验步骤：

（1）将纸带、细线固定在小车上，将细线的另一端通过滑轮并与钩码相连；

（2）打开打点计时器，释放小车；

（3）保持小车质量及配重不变，改变钩码个数，重复实验（至少获得5组纸带）；

（4）对纸带进行处理，得到每种情况下的加速度；

（5）将实验数据画成F-a图像，由图像得出两者关系。

优点：能很好地体现了学生知识迁移的能力，并为随后的各个实验方案设计提供了设计基础。

缺点：由于数据处理过于繁杂，在课堂上很难处理完毕。

方案二：让小车在重物的牵引下在木板上做匀加速直线运动，通过传感器测定小车的速度变化图像，由图像得到小车的加速度。

实验仪器：传感器（光闸）、小车（加配重）、木板（带滑轮）、垫块、钩码、细线

实验步骤：

（1）将细线固定在小车上，并将细线的另一端通过滑轮并与钩码相连，连接好传感器，调零，准备好采集数据；

（2）打开传感器，释放小车，记录采集出的实验数据并由图得到小车加速度；

（3）保持小车质量及配重不变，改变钩码个数，重复实验（至少获得5组数据）；

（4）将实验数据在Excel表格中画成F-a图像，由图像得出两者关系。

以下是学生所获得的a-F图像

优点：直接测量物体的速度物理实验，观察速度时间图像得到了物体运动的加速度，

缺点：加速度不能直接测量，摩擦阻力影响不能消除。

方案三：让滑块在重物的牵引下在气垫导轨上做匀加速直线运动，通过传感器直接测量测定小车的加速度。

实验仪器：传感器（光闸）、滑块、气垫导轨、垫片、钩码、细线

实验步骤：

（1）将细线固定在小车上，并将细线的另一端通过滑轮并与钩码相连，连接好传感器，调零，准备好采集数据；

（2）打开传感器，释放钩码，记录采集出的实验数据即小车加速度；

（3）保持小车质量及配重不变，改变钩码个数，重复实验（至少获得5组数据）；

（4）将实验数据在Excel表格中画成F-a图像，由图像得出两者关系。

以下是学生所获得的a-F图像

优点：摩擦力非常小，直接测得加速度，充分地应用了信息技术为科学研究服务，节省了大量宝贵的时间。

缺点：绳子的拉力等于钩码的重力，有较大误差。

有没有什么方法可以不用测量力的大小，获得物体加速度，直接得到加速度与力最直接的关系呢？

物体沿光滑斜面滑下，在这个方向上受到力的大小为mgsinθ，当θ逐渐地趋近于0时，sinθ与tanθ近似相等。在这种思想的启发下，学生自主设计了如下方案：

方案四：首先调平气垫导轨，垫高导轨一端，使滑块沿导轨滑下，增加垫块高度，分析受力可知物体受力与加速度的关系。

实验仪器：传感器（光闸）、滑块、气垫导轨、垫片、钩码、细线

实验步骤：（1）将滑块放在气垫导轨上，调平气垫导轨；

（2）连接好传感器，调零，准备好采集数据；

（3）垫高导轨一端，打开传感器，释放滑块，记录采集出的实验数据即小车加速度（由于传感器在采集加速度数据时出现正负情况，所以加速度的大小应该是将两者绝对值相加取平均值。）；

（4）改变垫片个数，均匀增加高度，重复实验（至少获得5组数据）；

（5）将实验数据在Excel表格中画成F-a图像，由图像得出两者关系。

以下是学生所获得的a-F图像

优点：不用测量力的大小，直接得到加速度与力的关系。

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