“牛顿第二定律”探究式教学方法及应用实践探究

杨元昌

【摘 要】随着新的课程标准不断深入，各个学科都面临着重要的改革，物理学科作为教育阶段的必修课程也不例外，传统的教学方法已经不能满足现阶段学生的需求，对此，物理教师可以尝试针对不同的教学内容使用不同的教学方法进行教学，本文针对物理教学内容中较为重要的“牛顿第二定律”相关内容，提出与其相适应的教学方法——探究式教学方法，并对其设计及实践应用进行探究。

【关键词】“牛顿第二定律” 探究式教学 应用 实践

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）17-0113-02

探究式教学，顾名思义是学生以探究的模式进行自主学习的教学方式。具体内容是，在教师的启发下，学生以独立自主探究的学习模式为主，按照新课标的要求，对周围事物进行细心的观察，结合教师提出的问题，给学生打造提出问题、分析问题、解决问题、探究问题、讨论问题的空间，使学生养成善于用科学的眼光解决实际问题的习惯。对于物理课堂上的探究式教学方法来说，是一种使教师和学全部参与其中的教学方法，不仅可以充分调动学生的积极性，而且还可以使学生进行自主学习，从而加深学生对知识点的印象。

一、物理“探究式教学”的意义

物理“探究式教学”是指从物理学科领域或现实社会生活中选择和确定研究主题，在教学中创设一种类似于学术（或科学）研究的情境，通过学生自主、独立地发现问题、实验、操作、调查、信息搜集与处理、表达与交流等探索活动，获得知识、技能，发展情感与态度，特别是探索精神和创新能力发展的学习方式和学习过程。具体的说它是指教学过程在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行物理教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动，将自己所学知识用于解决实际问题的一种学习形式。与传统的“接受式”教学相比，“探究式教学”中教师不是将学习的内容以定论的形式呈现给学生，学生必须通过其研究活动从各种途径获取知识，并对获取的知识进行拓展。

二、“牛顿第二定律”探究式教学方法设计与实践应用

（一）教学目标设计

教学目标主要有三点：第一点，教师通过引导，使学生自主探究出加速度与质量的关系、加速度与力的关系，并结合两者之间的机体关系推导出牛顿第二定律。第二点，通过实验，使学生观察生活能力、数据分析能力、自主探究能力得到提升。第三点，通过探究式教学，让学生参与到实验中来，从而激发学生对学习的热情，挖掘学生对物理世界的好奇心，使学生更加热爱物理这一学科。

（二）准备实验器材

实验所需要的器材有：长木板（木板的一端需要有滑轮）、细绳、小车、砝码（包括砝码盘）、带有刻度的尺子、秒表、小夹子。这些器材在实验中都有不同的作用，在课前要尽量准备齐全，缺一不可。

（三）教学过程设计

教师需要将学生分成两部分，每个部分再细分成三个小组，一个小组进行实验，一个小组对实验数据进行记录，一个小组对数据进行合理的计算，最后针对两部分学生的实验结果进行分析和讨论。根据这两个实验结果引导学生提出问题。教师根据以上两个实验对学生进行进一步的提问：加速度是如何产生的？可以影响加速度的因素有哪些？根据这些问题，做出猜想：物体的加速度与其自身质量和受到的外力有关。进而引导学生继续探究a与F、m两个变量之间的关系。

（四）根据设计进行实验探究

1、实验步骤

教师可以根教材中的实验内容，设计两个实验，让学生仔细观察实验过程，并提出相应的问题。实验一：探究加速度与力的关系。使用控制变量法，使用两个质量相同的小车A和B，分别对这两个小车施以不同的力，记为F1和F2并使F1>F2，让小车在两个力的作用下做匀速直线运动，经过相同的时间后停下来，记录下运动时间t和小车运动的总路程记作x，使用 进行计算，得出加速度a1和a2的值。

实验二，探究加速度与质量的关系。使用两个质量不同的小车丙和丁，使M丙>M丁使用相同的力F1和F2，使两个小车进行匀速直线运动，经过相同的时间后停止，将运动时间记为t路程记作x，使用 进行计算，得出两个小车的加速度a1和a2。

2、注意事项

小车运动的距离不宜过长，适当的长度就可以，而且一定要控制变量。小车在刹车时要及时，不能拖拖拉拉的耽误时间。数据的测量要精准，同一小组的同学要相互配合默契，做到实验一次成型，这对提高课堂效率有很大的帮助。

（五）对实验结果进行分析与探究

教师需要引导学生对实验结果进行分析与讨论，最终推导出自己的实验结论，这是一个非常重要环节，是学生将实验结论结合到理论基础的过程，在这个过程中教师需要给予学生充分自由探究的时间，使学生学会独立分析与推理，进而得出实验的结论。此外，各个小组需要对试验过程进行检查，讨论实验的严谨性、周密性和科学性，基于此，对实验结果做出分析与评价。

（六）对实验进行总结归纳，得出实验结论

引导学生对实验结果与猜想进行对比，发现实验结果与之前的理论猜想相吻合。让学生对整个实验过程进行细致的归纳与总结，就会得出加速度与质量和力之间的关系，即在对物体使用相同的作用力时，物体的质量越大加速度越小，在控制物体质量不变时，对物体的作用力越大其加速度也越大。这就是著名的牛顿第二定律，以公式的形式表达就是：F=ma。

（七）理论的推广

以上的实验结果是针对物体受一个力的情况，教师可以继续引导学生思考：如果一个物体在同时受到几个不同的力作用时，是否牛顿第二定律也适用呢？针对这个问题，让学生分组探讨，探讨出的结果以课堂发言的形式表达出来，当然，学生的结果不一定相同且正确，这时就需要教师加以指导和提示，锻炼学生举一反三的发散性思维。经过学生与教师之间的探讨与研究可以得出一个结论：无论物体受几个作用力，牛顿第二定律都适用。而在公式中F就代表着几个作用力的合力。这样就可以将牛顿第二定律进一步总结为：物体的加速度与受到的合力成正比，并且加速度方向与合力方向一致，物体的加速度与质量成反比。数学公式是：F合=ma。

三、“牛顿第二定律”探究式教学方法效果总结

首先，牛顿第二定律的探究式教学方法主要由七个步骤构成：教学目标设计、准备实验器材、教学过程设计、实验探究、对实验结果进行分析与探究、对实验进行总结归纳、理论的推广。这些步骤基本涵盖了探究式教学方法的主要内容，通过探究式教学方法，整堂课程下来学生对知识点有着全方位的了解，并结合具体实验让学生体会出“实践出真知”的道理，在对实验结果进行探究时，也让学生充分对问题进行的思考，经过思考得出自己结论，这个过程就是学生自主学习的过程，使学生的独立学习能力得到了提高，进而完成提升课堂教学质量的目标。

其次，探究式教学方法最具代表性的特点是让学生掌握课程学习的进度，以学生的自主探究为主体，给学生充分地时间实践空间和互相探讨的时间，使学生接受到不同的思维观点，并在这些观点中寻找实验的正确结论。从某种程度上说，这种教学方法给学生带来了极大的自信心和来自各方的尊重，另外，对学生的人格培养也有一定的好处。探究式教学方法摒弃了传统教学中以教师为中心的模式，使学生真正成为学习的主人，在课堂上可以积极发言、主动思考，从而形成了一个良好的课堂学习环境。

四、结束语：

综上所述，将探究式教学方法应用到物理课的牛顿第二定律课程中是一个大胆且新颖的尝试，根据结果来看，这个尝试是具有实际意义的，不仅可以使学生的学习兴趣得到了极大地提高，而且活跃了课堂的气氛，使学生在实验活动中体会到学习的乐趣，在探究知识的过程中既完成了学生的自主学习，也增进了学生与学生之间、学生与教师之前的友谊，进而促进了学生的全面发展，提高了物理课程的教学质量。

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