高中物理探究式教学课件.ppt

还需说明，我们这样做的目的只是为了练习 推理的方法。各行星被发现的真实历史不是这 样。历史是先发现行星，后发现波得定则．波 得定则是对各行星数据进行归纳后得到的，所 以把它叫做经验法则。 最后我们总结一下运用推理方法应注意些什么。 第一，推理的前提必须正确可靠，第二，推理 过程要十分审慎考虑；第三，推理得到的结论 要经过实践检验。
探究式教学
探究式“教”“学”是一种全新的 教学理念

Fra Baidu bibliotek
要用这种全新的教学理念改造传统的科学教学，而不是在传统的教学 的基础上提供一种新的补充。这种教学理念为的是让学生体会科学探 究的过程。掌握科学探究方法，提高探究的能力。同时深刻领悟科学 本质。这样的目的，只通过少数几堂课，少数几次实践，就能达到吗? 是不可能的。应该是个日积月累、循序渐进的过程。我们必须把探究 式教学渗透到每节(即使不是每节，也应该是大部分)课的教学中去， 用探究式教学的理念改造传统教学。因为课堂教学时间有限，可以是 每堂课安排部分探究要素让学生体会。比如某节课主要是安排如何提 出问题的；另一节课安排如何在经验基础上提出假说的：实验课上安 排如何利用实验进行科学探究：等等。完全可以做到不多占用课时。 切实贯彻探究式教学。至于综合性的探究活动则继续按现行做法放到 课外实施，仍然是必要的。
物理教学认识与物理科学认识的比较 角 度 项目 认识 主体 物理教学认识 学生 物理科学知识 物理科学认识 物理学家 自然界未知领域
静 态
认识 客体
认识 实验仪器、物理方法、 实验仪器、物理方法、物理 工具 物理知识 知识（新理论） 认识 起点 动 态 人类已知、学生未知 的物理知识 人类未知、需知的物理知识



学生1：两个电阻并联后，总电阻R总可能小于 每一个分电阻，即R总< R1， R总< R2 ．两个导 体相并联，相当于导体的横截面积变大．根据 电阻定律可知，导体的横截面积越大，电阻越 小． 学生2：两个电阻并联后总电阻减小．理由是： 家里的用电器都是并联的，用两个用电器时， 电能表走得快些，这表明两个电器并联后，电 路的总电流变大了．因为电路的总电压不变， 电流变大表明电路的总电阻变小了． 学生3…·


请注意公式 R 表示的数和实际观测数， R 海王， 差距就比较大了。反过来也说明推理出来的结 论未必可靠，一定要经过实践的检验才行。 将各行星到太阳的距离可以表示成公式: R＝O.4+0.3×2n 这是一个经验公式．又叫作波得定则，对它 还讲不清更多的道理，不过可以帮助我们忆各 行星的距离。按n的取值我们可整理出下面这张 表。

我们从分析各行星到太阳系的距离入手，采用 归纳的方法试试看。 R水星＝0.39＝0.4， R金星＝0.72＝0.7＝O.4+O.3 R地球＝1.00＝0.4+0.3+0.3＝0.4+0.3×2 R火星＝1.52＝R地球+0.52＝R地球+0.3×2 ＝O.4+0.3×4＝0.4+0.3×22 R木星＝5.2＝O.4+4.8＝O.4+0.3×16 ＝ 0.4+0.3×24 R土星=9.54＝10＝0.4+0.3×32＝0.4+0.3×25


(3)检验假说 教师对学生的猜测进行评价，并对学生的探究方向进行 引导． 教师：大家的猜测都有一定的道理，但缺乏足够的依 据．我们需要更为充足的理由，更为可靠的依据，同时 也希望得到更为精确的结论,如果我们能够推导出并联 电路总电阻与两个分电阻间的关系式，这个问题也就迎 刃而解了． 在教师的引导下，学生进行了如下的推导．根据电阻的 定义，得：
上述过程虽然没有实验设计和实验检验等环节， 但学生同样经历了提出问题一建立假说一检验假说一得出结论 等过程，在学习过程中，学生始终处于自主探究和积极思维之 中．这样的学习也属于探究式学习的范畴

．
开普勒定律 科学推理


前面我们已经认识了太阳家族的一些行星成员， 让我们重新把它们到太阳的距离写下来。注意 这里的数据作了四舍五入的处理。 表中R是各行星到太阳的距离，以天文单位(即 地球到太阳的平均距离)表示。 表中的括弧是准备填写其它行星用的。
开普勒第三定律

抽象规律
丹麦天文学家第谷可以说是天文观测史 上首屈一指的人物，他三十年如一日地 观测行星的运行，积累了大量数据资料， 而且他测量的数据准确无误，不容怀疑， 可惜他不善于分析整理，三十年过去依 然是原始数据堆在那里。下面就是太阳 系中一些行星的运行数据：



表中，T指各行星绕太阳公转一周需要 的时间，是以一地球年(地球公转一周的 时间)为单位；R指各行星到太阳的距离， 是以地球到太阳的距离为单位，又叫作 天文单位。 看看：两排数字有关系吗? 想想：由左向右看，T是逐渐增加的，R 也在增加。可能有关系。有什么关系呢?
R RR U U 1 1 1 2 1 1 I I1 I 2 I1 I 2 R1 R2 R1 R2 U U




(4)得出结论．
教师：利用我们所推导出的关系式，怎样比较 R并与R１、R２的大小关系? 学生：由上述关系式可得
R1 R2 R2 R并 R1 ( ) R1 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R并 R2 ( ) R2 R1 R2 R1 R2
理论探究也是常用的探究


探究式学习有多种形式，在科学课程中虽然大 多数探究活动需要用实验进行探究，但也有不 少探究活动属于理论探究，这种探究活动与数 学课中的大多数探究活动十分相似．理论探究 在科学课程中也具有重要的意义，应予以认真 重视． 例如，在研究两个电阻R1、R2相并联后，总电 阻R总跟分电阻R1、R2的大小关系，可以设计 出如下的探究活动．

它们相等了，对，关系找到了，就是它。 T2＝R3，或者写成T＝R3／2＝R1.5。 当然，这个公式是正确的，它是天文学家开普 勒用科学抽象和数学的方法总结出来的，后来 得到了牛顿万有引力理论的支持，人们把它叫 作开普勒第三定律。开普勒是第谷的助手，但 是这个助手找得太晚了，直到第谷逝世前一年 才雇请了他。第谷去世时将全部观测数据都交 给他。开普勒长于分析，不过也是花了近十年 的功夫才发现这条定律的。我们是站在前人的 肩膀上，只花了不到十分钟。


抽象是抽取事物的本质属性，是为了深刻地认 识这—事物,要想反映我们的这种认识并表达出 来，就要寻找最准确和最精炼的方式方法，因 此首先就要在我们头脑中进行概括这种思维方 法。所以说，抽象是概括的前提，概括是抽象 的目的。概括就是在抽象得出某种属性之后， 进一步将具有这种属性的各种客体综合起来。 人们在日常生活，人际交往，工作学习中广泛 地使用着各种概念，日月山川，花鸟虫鱼，衣 食住行，数理化生……，这些概念就是人们对 事物的概括认识。
例如，在研究两个电阻R1、R2相并联后，总 电阻R总跟分电阻R1、R2的大小关系，可以设 计出如下的探究活动





(1)提出问题． 教师提出问题：两个电阻并联后的总电阻与 各个分电阻的大小关系如何? (2)建立假说． 在教师的引导下，学生通过相互讨论，自己 建立假说． 教师：同学们可能非常肯定地立即作出判断， 但你们可以根据已有的知识和经验，大胆地进 行猜测．





为了进行彼此间的对比，将数据作重新排 列．请大家注意，这里我们引进了两个数 学记号。2-∞＝0和20＝1。 R水星＝0.4+0.3×2-∞ R金星＝O.4+0.3×20 R地球＝O.4+O.3×21 R火星＝0.4+0.3×22 R木星＝O.4+O.3×24 R土星＝O.4+0.3×25
认识 过程
认识 结果
提 出 问 题 — — 收 集 资 提出问题——收集资料——假说 料 — 假说及其验证 —— 结 （科学抽象）及其验证 —— 结论及 论及其应用 其应用
已有知识的继承
新知识的产生
探究式教学并非某一 固定的教学模式

并不是说一搞“探究式教学”，就要查资料、搞调查、 做实验、写报告……课程标准虽然把科学探究过程分成 七个要素组成：1．提出问题。2．猜想与假设，3．制定 计划与设计实验，4．进行实验与收集证据，5．分析与 论证，6．评估，7．交流与合作。但同时也明确指出： “在学生的科学探究中，其探究过程可以涉及所有的要 素，也可以只涉及部分要素。科学探究渗透在教材和教 学过程的不同部分。”涉及所有或大部分的要素的探究 称为“完整的探究”，而只涉及少数要素的探究称为 “部分的探究”。
实验不是唯一的探究方式
单纯的动手做实验并不是真正意义上的探究



学生在进行科学探究式学习时往往要动手做实验，但是， 单纯的动手做实验并不是真正意义上的探究．如阿基米 德原理，如果在教学时安排了学生的如下系列活动:实 验每2～3个学生为一小组，每组给一支弹簧秤、一个大 橡皮塞、一条细线、一只溢水杯(装满水)、一只小烧杯 和一个量筒． (1)将橡皮塞悬挂在弹簧秤下，读出弹簧秤的示数Fl； (2)将橡皮塞浸没在溢水杯的水中，让溢水杯溢出的水流 入小烧杯，同时读出此时弹簧秤的示数R；


(3)利用公式F浮=Fl—F2计算出橡皮塞浸没 在水中受到水的浮力; (4)用量筒量出被橡皮塞排出的水的体积 V排水； (5)用公式G=p水g V排水计算出被橡皮塞排 出的水受到的重力； (6)将上述有关数据填入表1中；
橡 皮 塞 在 橡皮塞在 橡皮塞受 被橡皮塞 被橡皮塞 空 气 中 时 水中时弹 到水的浮 排开的水 排开的水 弹 簧 秤 的 簧秤的示 力F浮 的体积 受到的重 数F2 力G排水 示数Fl V排水




分析：R和T成正比?不对。因为对地球来说， 两者都是 l，不可能正比。 让R增长快点，把R平方一下，看能不能追 上T。不行，它又太快了，大大超过了T。1 次方太慢，2次方又太快，怎么办？ 对比：看来得把 1 次方和 2 次方折衷一下， 让它不快不慢。1.5次方可以吗？1.5次方是 什么，没学过。 换个思路：如果让 T 也跑起来呢 ? 让 T 跑慢 点， R 跑快点，例如，让 T 取平方，让 R 取 立方，试试看。


你看太阳家族的行星成员排列的队伍是 多么整齐呀。或许你还会发觉点美中不 足的地方，这就是为什么没有 R＝O.4+0.3×23



别急，确实有，它们恰好表示了一个小行星群， 它们由无数颗靠得很近的小行星组成，距太阳 恰好是2.9天文单位，而 R小行星＝ 0.4+O.3×8=2.8，两者吻合的很好。 现 在 我 们 把 眼 光 再 向 外 扩 展 ， 有 没 有 R＝ O.4+O.3×26＝19.6的行星呢?有，它是天王星， R天王＝19.2，依然吻合的很好。 如果继续推理R＝0.4+0.3×27＝38.8，会如何 呢?它对应着海王星，R海王＝30.1。
(7)比较F浮与G排水，可以发现F浮=G排水． 换用其他液体，可以得到类似的关系．这个关系称为阿基 米德原理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的 大小等于物体排开的液体受到的重力，即 F浮=G排液．

显然上述活动始终贯穿着学生的动手实 验，但在整个活动中，学生完全是按照 教师或文本的指令进行操作．这是一种 “照方抓药”式的实验操作，它充其量 培养的是学生的实验操作习惯和操作技 能，而学生的思维却没有得到有效的培 养．探究式学习是一种充满创造性思维 的活动，仅让动手做实验是不够的，应 当使学生在活动中做到手脑并用．