初中物理探究式课堂教学模式初探精选

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初中物理探究式课堂教学模式初探北京市密云县大城子中学-------廖秀平内容提要：在全日制义务教育《物理课程标准（实验稿）》中，明确提出：“学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学研究方法，领悟科学的思想和精神。”反映在物理课堂教学中，科学探究是学生在物理课程和现实生活的情境中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达和交流等探究活动，获得知识、技能、方法的学习方式和学习过程。基于这样的理念，本文就物理学科特点、初中学生心理特点及新世纪物理课堂教学需要谈谈自己在“焦耳定律”的教学中的一些设计探究教学活动的做法。主题词：初中物理探究式课堂教学模式焦耳定律2004-12-16初中物理探究式课堂教学模式初探物理教学如何适应现代科学技术迅速发展的要求，如何培养学生分析和解决问题的能力，以使其独立掌握新知识、新技能并有所发现，这是当今物理教学急需解决的问题。8 初中学生一般都有这样的心理特点：好奇心强、求知欲旺，特别是对日常生活中有趣的现象很感兴趣，这就要求教师应根据他们的心理特点，充分利用物理本身的趣味性，采取学生容易接受的方式来激发他们的求知欲，而探究式教学可以使学生愉快地学习，满足他们的求知欲。为此，我对“探究式”教学进行了一些初步的尝试，下面我谈一下自己粗浅体会。一、探究式教学特点近几十年来，在教学方法上，创造性的探究式教学已成为当今世界各国科学教育的主流，它强调探究的过程和方法，注重“创造力”的培养，主张变革传统的教学；强调以学生动手实验为中心，并辅以阅读教材，参看录像等直观手段，教师设疑提问，最后通过实验、讨论而得出结论来获取知识的一种教学方法。整堂课以发展学生探索能力为主线来组织教学，以培养探究性思维的方法为目标，以基本的教材为内容，使学生通过再发现的步骤进行主动学习的过程。这种新型的教学方法克服了传统的“注入式”教学法的束缚，使学生产生一种真正是在探索和发现的心理，真正感受到学习物理的乐趣。因此，教师在课堂教学中所起的作用也不再是“一团知识的明了化和教案”，而是鼓励、指导学生去探索和发现，从中也培养学生学会学习。俗话说：“百闻不如一见”。据心理学家的统计，一个人看过而记住的材料要比听过所记住的材料多1.66倍。物理学科本身就是一门实验性很强的学科，只有像著名科学家巴甫洛夫所说的“观察、观察、再观察；实验、实验、再实验”，这样才能提高学生学习的主动性，才能使学生在教师创设的情景中，自己发现问题、研究问题，在实际参与中获得亲身体验和直接经验，不断开发和增加想像力、创造力，也只有这样才能在课堂上把教师的主导与学生的主体有机地融合在一起。二、探究式教学的过程以初中物理第二册“焦耳定律”这一课时为例，谈谈我自己在这堂课中是如何进行探究式教学的。（一）、创设情境、提出课题通过身边的实例或借助多媒体手段展示电流做功过程把电能转化为内能的应用，引导学生进入教学情境，调动学生的学习兴趣，1、演示实验：灯泡接入电路中，闭合开关，灯泡发光，提出问题：（1）灯泡在工作过程中，把什么能转化为什么能？学生回答：灯泡在工作过程中，把电能转化为内能和光能。8 （2）在灯泡工作过程中，电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流是否相同？学生回答：相同。（3）电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流既然相同，那为什么灯泡灯丝热得发热发光，而导线几乎不发热呢？2、11月9日是我国“消防日”，据有关资料表明，城市火灾中的大部分火灾是因为使用大功率用电器，使电线发热而引起的。家庭电路中使用大功率用电器为什么会引起火灾？用多媒体展示家庭电路中使用大功率用电器引起火灾的图片。3、引入：要解释上述现象，需要研究电流产生的热量跟哪些因素有关。今天我们就学习第九章第五节的内容：焦耳定律。（二）进行猜想、提出假设师：引导学生根据日常生活中的现象进行讨论分析：电流在一段时间内通过导体产生的热量，可能跟那些因素有关系呢？学生讨论结果：电流通过导体产生的热量可能跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间三个因素有关系。师：进一步提出新的问题：电流通过导体产生的热量跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间三个因素之间会是什么样的关系呢？生：通过导体的电流越大、导体的电阻越大、和通电时间越长，电流通过导体产生的热量就会越多。师：用什么方法来检验我们的猜想是否正确呢？生：用实验来研究。师：我们应该怎样进行实验研究呢？（三）设计实验、验证假设1、研究方法：8 师：引导学生讨论分析电流通过导体产生的热量可能跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间三个因素有关系，怎样研究电流通过导体产生的热量可能跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间三个因素中每一个因素之间的关系呢？生：利用控制变量的方法来研究电流通过导体产生的热量可能跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间三个因素之间的关系。①研究电热Q与电阻R的关系。条件：电流I、通电时间t相同。②研究电热Q与电流I的关系。条件：电阻R、通电时间t相同。I1=2I2③研究电热Q与通电时间t的关系。条件：电流I、电阻R相同。2、实验器材：学生电源一个，开关一个，导线若干，滑动变阻器一个，量热器两个（4欧一个，16欧一个）温度计两只，打孔的橡胶塞两个。钟表一个。3、实验原理：给量热器内的电阻丝通电，电阻丝通电后放出的热量被量热器内的空气吸收，量热器内的空气吸收热量后温度升高，电流通过电阻丝做功放出的热量越多，量热器内空气的温度升高得越高。用温度计测量量热器内空气温度上升的多少，就可以比较电流通过电阻丝做功放出的热量的多少。（四）进行实验并收集证据1、设计实验电路：师：提示学生在设计实验电路之前要先思考需要测量哪些量的数据，才能验证假设，如何控制实验条件来研究电流通过导体产生的热量可能跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间三个因素之间的关系。请同学们分组讨论，在自己的笔记本上设计实验电路8 生：，请一组设计比较好的同学把电路图画在黑板上。并说明测量的方法：（1）通过调节电源电压和滑动变阻器滑片P的位置，使电流表的示数为0.4A，通电2分钟，用温度计分别测出两个量热器内的电阻丝通电后放出的热量使量热器内空气吸热后上升的温度，通过比较两只温度计上升的温度的情况，来研究电流通过导体产生的热量跟导体的电阻之间的关系。（2）通过调节电源电压和滑动变阻器滑片P的位置，使电流表的示数为0.8A，通电2分钟，再用温度计分别测出两个量热器内的电阻丝通电后放出的热量使量热器内空气吸热后上升的温度，通过比较同一电阻丝先后两次温度计上升的温度的情况，来研究电流通过导体产生的热量跟通过导体的电流之间的关系。2、动手实验、记录实验数据师：下面就请每组的四位同学进行实验研究。注意分工协作，共同完成探究任务。生；一位同学设计实验记录表格，三位同学协作连接实验电路。检查无误后，闭合开关，调节电源电压和滑动变阻器滑片P的位置，使电流表的示数分别为0.4A和0.8A，由一位同学利用秒表记时间，两位同学观察温度计的示数并读数。一位同学记录实验数据。3、实验分析，归纳实验结论师：根据实验测得的数据，小组讨论，归纳实验结论。生：根据实验测得的数据，讨论实验结论：电流通过导体产生的热量跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间三个因素之间的关系。（1）当电流I、时间t相同时，电热Q与电阻R的关系。（2）当电阻R、时间t相同时，电热Q与电流I的关系。（3）当电流I、电阻R相同时，电热Q与通电时间t的关系。（五）小组之间交流探究结果师：请一位同学将本组实验数据写在黑板上。电流时间tR大=16欧R小=4欧电流I1=0.4A2min19——2119——208 电流I2=0.8A2min20——2820——23生：各小组分别汇报本组探究得到的实验结论。由各组组长汇报本组实验探究的结果，各个小组得到的结果基本一致，既电流通过导体产生的热量跟通过导体的电流、导体的电阻以及通电的时间三个因素有关系：1、当电阻R、时间t相同时，电热Q与电流I的关系。电流I越大，电热Q越大。2、当电流I、时间t相同时，电阻R越大，电热Q越大。3、当电流I、电阻R相同时，通电时间t越长，电热Q越大。师：通过同学们的实验探究，我们得知：电流通过导体产生的热量跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间三个因素有关系？是什么样的关系呢？早在1840年英国物理学家焦耳经过无数次实验探索发现：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个定律就称之为焦耳定律。（六）焦耳定律：1、焦耳简介：焦耳是英国杰出的物理学家。于1818年12月24日诞生于英国彻斯特的一个酿酒厂主家。焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有进过学校。但小焦耳勤奋好学，16岁时和兄弟一起在著名化学家道尔顿门下学习，然而由于老师有病，学习时间并不长，但是道尔顿对他的影响极大，使他对科学研究产生了强烈的兴趣。1838年他把父亲的一间房子要来改成了实验室，开始了对电学以至热学的研究。他经常利用酿酒后的业余时间，亲手设计制作实验仪器，进行实验。1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温。通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。四年之后，俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性。因此，该定律称为焦耳—楞次定律。焦耳活到了七十一岁。1889年10月11日，焦耳在索福特逝世。后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳。焦耳一生都在从事实验研究工作，在电磁学、热学、气体分子动理论等方面均作出了卓越的贡献。他是靠自学成为物理学家的。8 2、内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。注意：“电流产生的热量Q与电流的平方I2成正比”的含义是：当I1=2I2时，Q1=4Q22、公式：Q=I2Rt3、单位：I－安，R－欧，t－秒，Q－焦。4、说明：焦耳定律是从实验中总结出来的规律，它适用于任何情况下的电热的计算。（七）理论推导、论证，与实践统一指导学生进一步运用学过的理论知识对焦耳定律数学表达式进行推导，当满足条件，电流做功过程把电能全部转化内能（电热）时，Q热=W=Uit，再根据欧姆定律得U=IR，所以∴Q热=I2Rt。理论推导的结果与焦耳定律的数学表达式完全相同，达到理论与实践的完美统一。（八）归纳小结，拓宽视野进一步引导学生根据功的计算公式导出热量的计算公式，使学生掌握不同条件下，电流通过导体产生的热量的计算方法（电流通过导体做功把电能全部转化为内能）：（1）Q热=W，（2）Q热=I2Rt，（3）Q热=W=Pt，（4）Q热=W=UIt，（5）Q热=W=U2/R.t，（6）Q热=UQ电荷量。(九)分析解决实际问题，知识的运用引导学生运用本节课研究的结论解决实际问题。1、分析讨论课文前面“？”中的两个问题。问题1：灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？问题2：假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？2、利用焦耳定律解决实际问题：（１）连接电路用的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？（２）制作电炉子用的发热体应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？（３）制作电扇电动机线圈的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？8 3、再通过例题讨论可以用几种不同的方法求解电流通过导体产生的热量通过对实际问题的分析、讨论，材料的选择、及热量的不同计算方法的运用，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。进一步加深学生对物理知识的理解。在教学中注重培养学生运用物理规律解决实际问题的能力，特别是让学生通过讨论，自己得出结论。这样做，培养了学生的思维能力和分析问题的能力。这节课是依据“提出问题——建立假设——设计实验验证——得出结论”的思路进行的，先提出了“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关系？”的问题，然后让学生根据已有的知识提出“假设”，再让学生通过“实验”对假设过验证，经过讨论得出合理的“结论”。最后再让学生运用结论“解决”生活中的实际问题。三、教学体会通过探究式教学，我体会到：这种教学法改变了过去“填鸭式”“满堂灌”的做法，因为“填鸭式”教学偏重于知识的传授，强迫学生记忆的多，导致教师在课堂上的“一言堂”，使学生智力发展受到限制。而探究式教学一环扣一环，容易吸引学生的注意力，使他们更灵活地掌握新知识；这种教学法同时也消除了过去学生的学习中的紧张、枯燥、厌烦、苦恼等情绪，而且还觉得学习“易”、“趣”、“活”。通过探究成教学，也让我体会到教师角色的一大转变，是由过去的“台前”走到现在的“幕后”，做一个“导演”，安排好适当的情景，引发学生的学习动机，使学生由观众变为实际参与者。只有这样，学生获得的知识才是亲知，不是闻知，是切身的感受，实质的理解，是可以凭此而参与科学探究的知识，而不仅是应付考试的死记硬背。课堂教学是实施素质教育的主渠道，是完成教育教学任务的主要阵地。如何在新《标准》下创造地完成教育教学任务，是我们面对的一个现实的问题。我认为：1、教师首先要转变教育理念和教学理念。8 传统的教育教学模式过分强调了知识的重要性、理论性，忽视学生的实际兴趣，淡化了学生的学习思维、创造性和终身学习的一贯性。我们在教学过程中，根据新课程标准的要求，在课堂教学中超越了学科本位的理念而以提高学生科学素质为教育目标，着眼于学生的发展，注重培养学生的良好的学习兴趣、学习习惯。在教学中，通过让学生观察身边熟悉的现象，探究其内在的本质的物理规律，培养学生的探究精神和实践能力。在教学中鼓励学生大胆对常见现象及熟知事物提出相反意见，培养学生科学的批判精神。2、营造物理课堂情境，活跃课堂气氛，创造一个良好的学习、探究的场所。课堂教学是实施素质教育的主渠道，是完成教育教学任务的主要阵地。如何在《课程标准》下完成教学任务呢？首先，教师要转变课堂教学中的角色，在新的课堂中教师不再是一个主讲者，而是课堂教学的参与者和组织者。教师应该和学生一起去感受、认识、探索、分析、概括，要和学生建立起良好的、平等民主的新型师生关系。当然，课堂教育的成败，主要取决于教师的组织和引导。这对教师提出了更高的要求，即要具有渊博的科学文化知识，扎实的专业基础知识，较强的课堂组织能力和教学机智，要具有高尚的人格魅力。课堂教学中教师语言要准确、生动、形象、富有幽默感和感染力，让学生在一个轻松愉快的环境中去获取知识，发展思维，建立开放式的课堂教学。3、重视学生间的交流合作。在探究过程中，个体学生得到的数据或结论往往是片面的，而让学生通过交流或分工协作，加强了学生间的向心力和友好相处的心态，对形成完整的知识结构和日后的发展奠定下良好的基础。引导学生对问题的学习、探究，养成良好的评价习惯，在取得成功喜悦的同时，培养学生分析问题，发现不足，纠正错误的严谨的科学的态度。4、充分体现从生活走进物理，从物理走向社会的理念。教学过程中我们围绕着基础知识和基本规律，引用学生熟知的事物现象去分析、实验、探究、使用学生身边的物品去演示、实验，学生接受起来也较容易。6、注重创造性思维的开发和创造能力和培养。根据市教研室物理教学改革的思想我还注意深化学生探究程序和思维程序的理解和应用。对教科书中的验证性实验尽可能地变成探究性实验。对一些基本的概念规律在教学中尽可能地规范和科学表述，绝不只满足于学生的好奇。更重要的是引导学生运用已有的知识去探究，取得成功。在课堂教学中我们重视了学生的探究过程和情感教育的同时，不忘科学知识的严谨和规范，对每单元或章在探究学习完后，教师都作总结性归纳，学生作好学习心得、体会等。8