新課改背景下的學(xué)生科學(xué)自主探究式學(xué)習(xí)朱紅

高中物理新課改背景下的學(xué)生科學(xué)自主探究式學(xué)習(xí)高中物理──“電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度”探究式教學(xué)設(shè)計(jì)摘要：“以學(xué)生發(fā)展為本”，“強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究過程”的課程理念，體現(xiàn)在課堂上就是學(xué)生由原來的“接受式”為主的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤骄渴健睘橹鞯膶W(xué)習(xí)。本文以“電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度”探究式教學(xué)設(shè)計(jì)為例來闡述新課改背景下的學(xué)生科學(xué)、自主探究式學(xué)習(xí)。關(guān)鍵詞：新課程改革理念、科學(xué)、自主探究式學(xué)習(xí)，電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度。教育改革是時(shí)代的要求，是社會(huì)發(fā)展的需要。新的中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物理課程的改革提出了要求。中學(xué)物理課程基本理念是：（1）以學(xué)生發(fā)展為本，全面提高學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)。（2）強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究過程，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。（3）重視科學(xué)──技術(shù)──社會(huì)的緊密聯(lián)系，倡導(dǎo)科學(xué)精神和人文精神的完美結(jié)合。（4）增加教育的選擇性，讓所有的學(xué)生都受到必需的、有區(qū)別的物理教育。（5）實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和評(píng)價(jià)方式的多元化，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力?！耙詫W(xué)生發(fā)展為本”，“強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究過程”的課程理念，體現(xiàn)在課堂上就是學(xué)生由原來的“接受式”為主的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤骄渴健睘橹鞯膶W(xué)習(xí)。教學(xué)既要重視基本知識(shí)和基本技能，又要重視知識(shí)、技能的形成過程，培養(yǎng)學(xué)生處理問題的能力?？茖W(xué)探究的基本過程是：提出問題、設(shè)計(jì)方案、搜集證據(jù)、分析證據(jù)、形成結(jié)論或假設(shè)、驗(yàn)證結(jié)論、交流報(bào)告、反思等。一堂課僅40分鐘，要完成整個(gè)探究過程幾乎是不可能的。這就要求在不同的課堂中，對(duì)探究能力目標(biāo)要有所側(cè)重，在整個(gè)教學(xué)過程中使學(xué)生獲得全面的科學(xué)探究能力。同樣的學(xué)生，不同的教學(xué)內(nèi)容要培養(yǎng)的探究能力目標(biāo)是不同的；不同的學(xué)生、相同的教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)的探究能力目標(biāo)也會(huì)不同。因此，要探究什么怎樣探究才能“讓所有的學(xué)生都受到必需的、有區(qū)別的物理教育?！边@就需要教師正確的指導(dǎo)。教師的指導(dǎo)作用主要有兩方面：一是為學(xué)生能順利開展探究性學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)一定的問題情景，提供相關(guān)的資料、信息環(huán)境；二是在實(shí)施過程中關(guān)注教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)，引導(dǎo)探究、指出誤區(qū)、把握探究方向，以及排除學(xué)生無法自己解決的困難，但不包辦代替等。在探究過程中，最有價(jià)值探究的地方是教師發(fā)揮指導(dǎo)作用的地方，在此處要讓學(xué)生的思維得到充分的展開。這個(gè)“最有價(jià)值的地方”存在何處它存在于學(xué)生回答問題不完整、不科學(xué)之處；存在于學(xué)生用不同方式解決同一問題時(shí)；存在于學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)某一事件產(chǎn)生疑惑或露出興奮的表情時(shí)……，這些地方是最容易激發(fā)學(xué)生的自主性和能動(dòng)性，真正體現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)的價(jià)值處，也是教師知道策略運(yùn)用是否到位的檢驗(yàn)場(chǎng)所。教師的指導(dǎo)策略在探究性學(xué)習(xí)中運(yùn)用得是否恰當(dāng)，往往會(huì)影響探究性學(xué)習(xí)的質(zhì)量，為此要針對(duì)不同情況，采取不同的指導(dǎo)策略，以凸顯教師的指導(dǎo)在探究性學(xué)習(xí)中不可替代的作用。如在學(xué)生進(jìn)行探究時(shí)，教師可根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和經(jīng)歷，事前準(zhǔn)備一些提示卡，盡可能把學(xué)生在探究時(shí)，易遇到的困難寫在提示卡上，當(dāng)探究展開時(shí)，在學(xué)生有困惑處，不能繼續(xù)完成時(shí)……利用提示卡，指明方向，使學(xué)生的探究活動(dòng)得以順利展開。課例：“電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度”教學(xué)設(shè)計(jì)“電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度”是學(xué)生在學(xué)習(xí)庫(kù)侖定律的基礎(chǔ)上研究的一個(gè)重要的物理概念和物理量。它在日常生活和科學(xué)研究方面都有廣泛的應(yīng)用。這節(jié)課的知識(shí)目標(biāo)是：知道電荷周圍存在電場(chǎng)；知道電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)形態(tài)及電荷間的作用力是通過電場(chǎng)發(fā)生的；理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義，能根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量及其方向是怎樣規(guī)定的；能根據(jù)庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義推導(dǎo)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式；知道電場(chǎng)的疊加原理，并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。技能目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析推理能力，通過在電場(chǎng)強(qiáng)弱的描述中體會(huì)探究過程，體會(huì)“比值定義”的方法，體會(huì)“求異法”的思想，了解借助一些媒介物（試探電荷），把不能直接把握的現(xiàn)象（電場(chǎng)強(qiáng)弱）暴露出來的研究方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究態(tài)度和方法，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用電場(chǎng)強(qiáng)度知識(shí)解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題的能力。德育目標(biāo)：滲透辨證唯物主義思想道德教育。在“電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度”教學(xué)中，通過對(duì)場(chǎng)的概念的學(xué)習(xí)，知道自然界有兩種物質(zhì)——實(shí)物粒子和場(chǎng)，提高對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)層次；培養(yǎng)參與討論，與人交流的意識(shí)．學(xué)生形成電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，掌握電場(chǎng)強(qiáng)度公式的適用條件和應(yīng)用是本課的重點(diǎn)。讓學(xué)生探究“比值定義”的方法，體會(huì)“求異法”的思想和探究實(shí)驗(yàn)是本課的難點(diǎn)。所以，本課的探究點(diǎn)就設(shè)計(jì)在讓學(xué)生找出“比值定義”的方法，體會(huì)“求異法”的思想和探究實(shí)驗(yàn)。教師的指導(dǎo)作用就是如何引導(dǎo)學(xué)生去探究。教學(xué)過程：1、設(shè)疑引入---課題“電場(chǎng)”1．1、提出猜想：磁體之間存在著磁場(chǎng)，相互作用的磁體沒有接觸產(chǎn)生了力的作用是通過磁場(chǎng)產(chǎn)生的。那么，相互作用的電荷沒有接觸，它們的作用力是怎樣產(chǎn)生的電荷A電荷B電場(chǎng)力力1．電荷A電荷B電場(chǎng)力力請(qǐng)學(xué)生對(duì)照上圖口頭表述圖表的含義。拓展：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引就是如上過程產(chǎn)生的。2、初步認(rèn)識(shí)----電場(chǎng)2．1、認(rèn)識(shí)場(chǎng)活動(dòng)：把課本中介紹電場(chǎng)的關(guān)鍵性語句標(biāo)出來，然后交流．學(xué)生交流后總結(jié)板書：（1）電荷的周圍存在電場(chǎng)。（2）電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)；（3）電荷之間的相互作用是通過電場(chǎng)來發(fā)生的，電場(chǎng)的最基本性質(zhì)就是對(duì)放入其中的電荷有力的作用——電場(chǎng)力．2．2、多媒體演示：欣賞“場(chǎng)的物質(zhì)性”，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電場(chǎng)的認(rèn)識(shí)．若想進(jìn)一步了解電場(chǎng)，可在課后查閱有關(guān)材料或通過網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)信息．過渡語：我們知道客觀物質(zhì)的性質(zhì)可以在相互作用中表現(xiàn)出來．既然電場(chǎng)是一種看不見摸不著的物質(zhì)，那么怎樣來研究電場(chǎng)呢為此，必須在電場(chǎng)中放入電荷——試探電荷（要求：體積小、電量少）．3、實(shí)驗(yàn)探尋---描述電場(chǎng)的大小和方向3．1、演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察并定性研究電場(chǎng)（實(shí)驗(yàn)1）將同一帶電小球，帶電量q保持不變，放在電場(chǎng)中的不同位置，引導(dǎo)學(xué)生觀察：帶電小球受到的電場(chǎng)力大小是否相等，方向是否相同．引導(dǎo)學(xué)生探究：描述電場(chǎng)對(duì)試探電荷作用力大小、方向的變化情況；從電場(chǎng)的角度分析變化的原因．（實(shí)驗(yàn)2）將帶電量不相同的帶電小球放在電場(chǎng)中的同一位置，引導(dǎo)學(xué)生觀察：帶電小球受到的電場(chǎng)力大小又是否相等，方向是否相同．通過探究得出結(jié)論：在不同點(diǎn)受力大小不同，說明不同點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱不同及與哪些因素有關(guān)；在不同方位受力方向不同，說明電場(chǎng)具有方向性．3．2、實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生定量研究電場(chǎng)A．B3．2．1、提出問題：如圖1所示，空間存在電場(chǎng)，A、B是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，我們?cè)鯓永迷囂诫姾杀容^A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)弱，或者說用哪個(gè)物理量可以確切地表示電場(chǎng)中A．B教師引導(dǎo)：先放手讓每一個(gè)同學(xué)認(rèn)真思考，小組討論，最后請(qǐng)各小組推薦一人代表本組發(fā)布研究成果，在全班交流．學(xué)生活動(dòng)：討論交流并猜想．可能出現(xiàn)的情況有：①依據(jù)前邊的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為可以用電荷在某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的大小來表示電場(chǎng)強(qiáng)弱；②在課前預(yù)習(xí)的前提下提出：可以用點(diǎn)電荷在某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力跟點(diǎn)電荷電量的比值表示某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)弱；③以上兩種觀點(diǎn)并存．3．2．2、引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為了引導(dǎo)學(xué)生思考和猜想可以預(yù)想以下情景如圖2,Q是真空中的點(diǎn)電荷，A、B是電場(chǎng)中兩點(diǎn)，已知AQ的距離為r，BQ的距離為2r，若在A點(diǎn)依次放入電量為q、2q、3q的試探電荷，受力各為多大若將以上電荷分別放在B點(diǎn)，電荷受力又為多大處理數(shù)據(jù)得到以下表格：電荷電量q2qQABQABrr圖2在A點(diǎn)受力在B點(diǎn)受力3．2．3、根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)3）：1、在一個(gè)帶電體周圍相同距離處懸掛不同的帶電小球,觀察現(xiàn)象。2、在一個(gè)帶電體周圍不同距離處懸掛相同的帶電小球,觀察現(xiàn)象。（1）電場(chǎng)中同一點(diǎn)試探電荷電量越小，受力越小；受力相同時(shí)，電量小的試探電荷所處的位置電場(chǎng)強(qiáng)．（2）對(duì)表中的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行橫向和縱向的對(duì)比分析．說一說能否用力和電量的比值表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱．（3）同一點(diǎn)，電量越大，F(xiàn)越大，但F與q的比值不變；不同點(diǎn)，F(xiàn)與q的比值不同．F與q的比值，描述的是電場(chǎng)的性質(zhì)．同一試探電荷，在比值大的點(diǎn)受力大，該比值恰好反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱．（4）用兩個(gè)量的比值來定義一個(gè)新的物理量，這種方法以前我們也多次用到，請(qǐng)同學(xué)們回想一下，我們?cè)?jīng)用“比值定義”的方法定義過哪些物理量．（密度、電阻、速度等）3．2．4、引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)并得出電場(chǎng)強(qiáng)度定義（1）放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度．簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)，用E表示．（2）引導(dǎo)學(xué)生討論電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式：及其單位、方向和矢量性。（3）引導(dǎo)學(xué)生討論電場(chǎng)強(qiáng)度定義式的適用條件。4、拓展探究----描述點(diǎn)電荷的電場(chǎng)和電場(chǎng)的疊加4．1、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)：4．1．1、提出問題：若在真空中存在一點(diǎn)電荷，那么，怎樣來計(jì)算其周圍某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)呢4．1．2、引導(dǎo)學(xué)生利用電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式及庫(kù)侖定律探究實(shí)驗(yàn)中“比值”的具體表達(dá)式4．1．3、引導(dǎo)學(xué)生理論探究點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度：（1）[課堂練習(xí)1]如圖A是真空中的一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，電量為Q，P點(diǎn)為與A相距為r的一點(diǎn)，試確定P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小及方向．（2）教師提示：研究電場(chǎng)的方法是在P點(diǎn)引入一個(gè)試探電荷q，借助前面所學(xué)的場(chǎng)強(qiáng)定義和庫(kù)侖定律來進(jìn)行推導(dǎo)．（3）讓學(xué)生推導(dǎo)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式：（4）引導(dǎo)學(xué)生討論得出點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式適用條件和場(chǎng)強(qiáng)的方向4．2、電場(chǎng)的疊加4．2．1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)ABCOEBEAEABCOEBEAEC三個(gè)點(diǎn)電荷Q、Q、-Q，試設(shè)想在該三角形中心O點(diǎn)處放一試探電荷q，則該試探電荷能否在O點(diǎn)保持平衡若不能則設(shè)計(jì)出能使該試探電荷平衡的方法。4．2．2、引導(dǎo)學(xué)生探究得出電場(chǎng)的疊加原理（1）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式分別得出A、B、C三個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小方向怎樣（2）讓學(xué)生根據(jù)矢量合成的法則求出O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)（3）讓學(xué)生根據(jù)F=qE求出O點(diǎn)試探電荷q的電場(chǎng)力（4）引導(dǎo)學(xué)生得出只要合場(chǎng)強(qiáng)為零，試探電荷q的電場(chǎng)力為零，從而得出使試探電荷平衡的方法。作業(yè):1布置課后練習(xí)作業(yè)2．請(qǐng)根據(jù)今天所學(xué)習(xí)的電場(chǎng)知識(shí)，查閱相關(guān)資料寫一篇有關(guān)電場(chǎng)在工業(yè)或者農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面的調(diào)查報(bào)告。在這一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，將教師的實(shí)驗(yàn)演示和創(chuàng)設(shè)“探究式”問題情景結(jié)合，通過抓住知識(shí)的產(chǎn)生過程，積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，讓學(xué)生參與觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、討論、思考、應(yīng)用等多項(xiàng)活動(dòng)，這是一種在教師指導(dǎo)下的探究式教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式中教師的指導(dǎo)作用主要體現(xiàn)在：①設(shè)計(jì)探究目標(biāo)──就是教師要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，確定探究的問題和探究的目標(biāo)，并精心設(shè)計(jì)探究過程和方法。②創(chuàng)造探究條件