自由落体运动的探究教学法初探摘要：本文以广东教育版的高中必修（一）《探究自由落体运动》的教学实践为例，探究高中物理课堂的教学方法，按照问题教学法的原则和要求，优化和调整教学内容，通过物理课堂教学实现培养学生的创新能力的目的。关键词：创新能力问题教学法自由落体运动课堂教学是培养创新性人才的主阵地。物理学以其具有的实践性、应用性和创新性的学科特点，在培养学生创新能力方面具有得天独厚的优势。因此，探索在物理课堂教学中，向学生传授知识，培养基本技能的同时，如何培养学生的问题意识、创新意识和创新能力，是落实素质教育的基本要求。笔者通过《探究自由落体运动》的教学实施对“问题教学法”进行了教学实践的探索。一、问题教学法的内容问题教学法亦称问题探索法。问题教学法以获取知识方法为前提，以教育理论为指导，以解决问题的准确、快速和有效把握信息为基本原则，不断地提高学生分析、判断、综合、运用和创新能力，进而培养学生的创新性，本质在于，学生由教师经常引入寻求有根据地解决对他们来说是新问题的办法的过程，由此学会独立地获取知识、运用原先学过的东西和掌握从事创新性活动的经验二、问题教学法的教学设计思想《探究自由落体运动》一节内容从知识和技能目标上看，是让学生认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是一种理想运动模型，并能用打点计时器得到相关运动轨迹，自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息。教学过程中实现这一目标的难度不是很大，重点在实现过程、方法与目标，要让学生经历实验探究过程，体验科学探究方法，让学生学会如何透过生活中的表面现象去探究规律。难点则教会学生利用实验进行探索研究的本领。
此外，情感态度价值观的培养要渗透在教学中，使学生能体验探索自然规律喜悦的同时，发展对科学的好奇心和求知欲。本节课教学立足于既能培养学生的实验动手能力又能培养学生的合作精神和探求真知的兴趣，能使学生主动活泼地学习，真正成为学习的主体，同时使学生体验到科学发现的成功喜悦，得到科学探究方法和科学研究能力的培养。为全面完成上述教学目标，依据问题教学法采用“设定情景，提出问题”——“分析问题，提问假设”——“设计实验，验证假设”——“分析结论，得出结果”的程序进行课堂教学设计。因此，课堂以问题和小组讨论交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题，培养学生的逻辑思维能力。三、运用问题教学的实施过程1、营造课堂教学的民主氛围问题教学法是一种培养和发展学生创新思维能力的重要的教学方法。创新思维的发展必须有一种民主和谐的课堂教学气氛，在这样的课堂上学生的思维活跃，大脑始终处于兴奋状态。因此，教师必须要有教学的民主观、现代意义的学生观和教学质量观，教师要和学生一起去感受、认识、探索、分析、概括，从而建立起良好的、平等民主的新型师生关系。例如：在这堂课上就有一位同学提出了一个我在备课时没有准备到的问题：“亚里士多德和伽利略的观点都不对”的观点。此时的我并没有打击学生的这种自信感和参与欲，而是给予了最大的肯定和鼓励，与学生一起通过实验去寻找答案，使学生了解到伽利略的物体下落的快慢与物体质量无关的观点是有前提条件的。总之，问题性教学中的课堂是师生平等地面对问题，平等地设法处理问题和解决问题的教学组织形式。2、设置问题情景，培养学生的问题意识（1）通过实验演示，激发问题通过演示实验并指导学生对演示实验现象的观察和分析，可使学生获得生动的感性认识，从而更深刻地理解物理概念和规律，还可以培养学生的分析、综合等逻辑思维能力以及物理学研究的实验方法等。例如，在教学过程中的新课的导入环节中，我是利用实验导入的。
将一小铁球用细线挂在一个铁架台上，用火烧断细线，要求学生观察小铁球的运动，并说出小铁球的运动状态。由于学生对此问题的日常经验已经很丰富，能够指出小铁球的运动状态是静止开始的竖直下落运动。此时教师就定义小铁球的这种运动为——自由落体运动，并要求学生联系实际举例说明哪些运动情景中物体具有自由落体运动的特点，从而激发学生的兴趣和求知欲。（2）观察现象，引出问题在新课的实验导入之后，通过举例培养了学生在生活中联系物理知识的习惯，提高了学生的观察与分析能力，让学生知道自由落体运动是物体的下落运动是一种特殊的运动状态。此时再向学生引出亚里士多德和伽利略的观点，组织学生在小组内相互交流对落体运动快慢的经验感受，然后选取小组代表发言，引导学生进行逻辑推理，并猜想有可能影响物体下落快慢的因素。同学们根据生活经验大胆猜想物体下落的快慢可能和物体的重量、物体的表面积有关因素有关，学生的逻辑推理又为后面的实验探究指明了方向，从而引导学生用实验或理论去验证自己的猜想，并引导学生进行实验探究：①用等面积的一张纸片和一个硬币实验，使它们从同一高度同时下落，结果硬币下落得快。②取两个同样大小的纸片，将其中的一张揉成团，另一张不揉成团，使它们从同一高度同时下落，结果是揉成团的下落得快。③用一张贴有一元硬币的大面积厚纸板与一个一元硬币同时从同一高度下落，结果单个硬币下落得快。④取三个相同的一元硬币，其中的两个相同硬币粘在一起，然后与另一个硬币同时从同一高度下落，结果硬币同时落地。引导学生观察、分析实验现象；记录实验结果；共同分析实验记录列表，从而得出物体的运动和质量无关的结论，推翻亚里士多德的观点并且证明了伽利略观点的正确性。这样一步一步层层深入地研究，从不同条件下得出不同结论，使学生初步了解研究问题的方法。（3）利用错误经验，诱发问题
教师进行课堂教学时利用生活中的错误经验，在课堂教学中充分展现这些假象，通过讨论引起学生争论，设置问题情景。特别是在学习物理概念时，要了解哪些日常观念是不科学的，通过多个例子去证明它是错误的，从而排除干扰，正确理解物理概念。在课堂上，提出问题：“既然通过前面的实验探究初步证明了物体下落与物体的质量无关，但我们从日常生活经验可知：较重的物体的确比较轻的物体下落快，那么影响物体下落快慢的因素究竟是什么？”。联系对前面四个探究实验的分析，引导学生分析实验1、2、3、和4，并通过探究实验分析，使学生认识到通常看到物体下落有快有慢，是由于空气阻力的影响。如果完全没有空气阻力的影响，或者空气阻力不太大，与重力相比较可以忽略时，例如牛顿管演示实验，实际的落体运动可以近似地当作自由落体运动。教学中指出，在探究现象背后的实质原因时，必须考虑或排除外界因素的干扰，常常采取忽略一些次要因素，抓住主要因素，从最简单的问题入手的科学研究方法，（4）通过知识构建，悟出新问题课堂上，教师通过对旧知识的再现，建立新旧知识的联系，通过设置问题情景，由旧知识的拓展引出新问题。通过前面是实验，引导总结、归纳了自由落体运动的概念和产生条件，然后提出问题：“若要研究某种运动规律时，我们可采用怎样的方法和器材？”引导学生根据前面学习匀变速直线运动的体验，联想到利用打点计时器采用示踪（轨迹记录）法研究。3、师生共同讨论，培养学生分析、解决问题和综合总结的能力从某种意义上讲，问题教学的阶段性目的是学生能自主地解决各种物理问题。物理问题解决的过程是如何展开的？怎样才能培养学生物理问题解决的能力？首先，让学生感觉到问题的存在。即让学生感到有某种张力或解决的需要。由于在问题教学中问题是在教师启发下，学生提出来的，因此学生会自然地感到问题的存在。例如：为什么小铁球的运动就是自由落体运动？为什么大小相同的两张纸，形状不同，下落的速度就不同？
其次，明确问题的各个方面。在第二个阶段学生受到困难或令人困惑的问题环境后，需要探寻其他信息，以明确问题之所在。例如物体的下落快慢与哪些因素有关？学生就会想到物体有形状、大小，从而猜想可能物体的质量和表面积有关。然后，探求问题解决的方法。在对物理问题有一个整体把握的基础上，让学生间充分地争论，探索问题解决的有效方法和途径。这是解决物理问题的关键。如上例中我们如何来探究影响物体下落的因素？引导学生提出各种不同的方案，通过比较、分析，根据物理学的研究原理，找到最有效和简单的解决办法——控制变量法，通过实验得到结论。最后是回顾反省。物理问题解决后，要对过程进行反省，对结论运行讨论，如符合实际情况吗？有没有适用条件？还有没有其它方法可以验证？等等。四、取得成效这一堂课利用问题教学法进行教学，充实了内容，腾出了时间，让学生充分地、独立地积极思维，能较好体现物理思想和物理方法。课堂创新氛围浓郁，抓住教学的某些环节，有利于学生创新意识的培养。整节课从实践到理论分析，再到实践，将实践、实验与课程知识点很好的融为一体，体现了科学研究问题的全过程，逻辑推理清晰，步步深入。先让学生观察实验，认识到是空气阻力造成问题复杂的原因。演示实验和伽利略的巧妙推理的介绍，为学生进行科学探究创造了条件，真实、直观、生动、形象，抓住了关键，给学生留下深刻印象，激发了学生探究的积极性。学生在获取知识的同时，相互探讨、交流学习、活跃思维，在体验研究问题、寻求规律的科学研究过程中，创新性思维和创新能力得到发展。参考文献[1]许国梁.中学物理教材教法[M].江苏教育出版社.1985年版.85、168页[2]莫雷.教育心理学[M].广东高等教育出版社.2002年版.320、462页[3]吴惟粤.高中新课程物理优秀教学设计与案例[M].广东高等教育出版社.2020年版.81、82页[4]费宏.谈创新教育的物理问题教学法[J].中学物理教学参考.2002年第2期
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