開展探究性物理教學(xué)的實踐

開展探究性物理教學(xué)的實踐

什么是探究性學(xué)習(xí)？是不是只有通過實驗進(jìn)行探究的學(xué)習(xí)才是探究性學(xué)習(xí)？許多教師認(rèn)為，新課程的課堂應(yīng)該是一種探究性活動的課堂。應(yīng)該從探究活動中開始，在探究中結(jié)束，探究活動是貫穿于課堂教學(xué)的全過程中的。探究活動也應(yīng)該以實驗為中心展開。如果沒有“探究活動”，新、舊課程還有什么區(qū)別呢？在這樣的認(rèn)識中，就挖空心思地引入了眾多的探究活動內(nèi)容，而不顧及探究活動的目的和深層的意義，課堂活動也就成了為探究而探究的活動。那么，怎樣的學(xué)習(xí)才可以稱得上是探究性學(xué)習(xí)呢？探究學(xué)習(xí)是一種以問題為載體，以主動探究為特征的學(xué)習(xí)活動，是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，在學(xué)習(xí)或者在社會生活中自主地發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、獲得結(jié)論的過程。探究性學(xué)習(xí)具有非常明顯的特征。探究學(xué)習(xí)強調(diào)以探究、發(fā)現(xiàn)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。探究學(xué)習(xí)從學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實社會生活中選擇和確定研究主題，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一種類似于學(xué)術(shù)研究的情境，通過學(xué)生自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題，經(jīng)歷實驗、調(diào)查、搜集與處理、表達(dá)與交流等探索活動獲得知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面的發(fā)展，特別是獲得探索精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展。探究學(xué)習(xí)具有很強的問題性、實踐性、參與性和開發(fā)性。經(jīng)過探究性學(xué)習(xí)的過程以獲得理性思維能力的發(fā)展和深層次的情感體驗，建構(gòu)知識，掌握解決問題的方法。新課程的核心理念是一切為了學(xué)生的發(fā)展，新課程的終極目標(biāo)是為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。因此，在新一輪課程改革中，一個很大的亮點就是更加強調(diào)課堂教學(xué)的有效性，力求優(yōu)化教學(xué)過程，力爭提高教學(xué)效果。為此，新課程的實施中，大力倡導(dǎo)多元的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式，要求在課堂教學(xué)中盡量創(chuàng)設(shè)豐富多彩的教學(xué)情景，以豐富學(xué)生的情感體驗，張揚學(xué)生的輕松愉快，從而賦予學(xué)習(xí)活動以新奇感，使那些原本單調(diào)的技能訓(xùn)練和認(rèn)知過程變得生動有趣，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)入樂學(xué)的狀態(tài)。同時，教師要積極創(chuàng)造條件，通過有機、有意和適度的活動，讓學(xué)生積極地參與到課堂活動中來，在“看一看”“想一想”“做一做”“說一說”的學(xué)習(xí)活動中，有效地促進(jìn)其各種體態(tài)技能的協(xié)調(diào)發(fā)展，使學(xué)習(xí)過程既是一個知識的習(xí)得過程，同時也是一個體驗、感悟和實踐的過程，從而提高課堂教學(xué)的有效性。一、課堂教學(xué)“探究性學(xué)習(xí)模式”的運行條件良好的課堂環(huán)境是實施有效教學(xué)的前提。筆者從多年的教學(xué)實踐中認(rèn)識到，在時間和空間都是有限的課堂教學(xué)中，要順利有效地開展探究性教學(xué)，就必須在以下幾方面下工夫、做文章。1.精心選擇好探究的課題探究課題的設(shè)置及其內(nèi)容的選擇要有實用性、可行性、可探究性和開放性，要結(jié)合學(xué)生的實際需要，把教學(xué)重點放在知識的運用上。2.充分地進(jìn)行準(zhǔn)備和組織策劃教師應(yīng)充分考慮到學(xué)生可能出現(xiàn)的各種情形，注重方法的指導(dǎo)，也要有效地進(jìn)行組織與協(xié)調(diào)，使學(xué)生能真正領(lǐng)悟到自身在活動中的主體地位，更好地發(fā)揮其潛能。3.積極創(chuàng)造寬松的學(xué)習(xí)條件在實施探究性學(xué)習(xí)的過程中，教師一定要有民主的意識和作風(fēng)，也應(yīng)該讓學(xué)生擁有一個足夠的時間和空間，為自由組合、分工合作，查找和整理有關(guān)資料留有余地。也要注意活動的開放性，內(nèi)容的豐富性和方法的多樣性。4.努力建構(gòu)起合適的評價平臺評價應(yīng)重過程、重體驗、重態(tài)度、重發(fā)展，強調(diào)評價的發(fā)展功能和評價主體的廣泛性、內(nèi)容的全面性、方法的科學(xué)性、形式的多樣性和結(jié)果的激勵性。評價中應(yīng)充分肯定和發(fā)揮學(xué)生的自主性，注意學(xué)生的自我評價，相互評價，表彰創(chuàng)新。二、課堂教學(xué)中探究性教學(xué)的實現(xiàn)在高中階段，教師應(yīng)該刻意地設(shè)置一些進(jìn)行探究性教學(xué)的內(nèi)容，努力對要進(jìn)行探究的物理問題創(chuàng)設(shè)適宜的問題情境，讓學(xué)生在觀察和體驗后有所發(fā)現(xiàn)、有所聯(lián)想，萌發(fā)出科學(xué)問題。也可以創(chuàng)設(shè)一些任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)中，運用科學(xué)思維提煉出探究的課題，形成探究的意識和能力。教師還要有意識地、適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生開一些“窗口”，滲透一些物理前沿的內(nèi)容、思想和觀點，引導(dǎo)學(xué)生向“窗外”的世界望一望，哪怕僅僅是“一瞥”，也都會對開闊他們的眼界、啟迪他們的思維和加深他們對物理學(xué)知識的理解產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。案例一、“磁感應(yīng)強度”的教學(xué)對“磁感應(yīng)強度”概念的建立，通常都是在定性敘述的過程中，得出B=F/IL。這樣的處理，從教學(xué)的層面看，不僅學(xué)生感到茫然，教師也覺得很別扭。因為在定義電場強度的概念時，我們就經(jīng)歷了這樣的尷尬。什么“……比值是一個定值”，這個比值真的是一個定值嗎？從教育的層面上看，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律過程中所經(jīng)歷的艱辛、思維的漸變過程以及富有創(chuàng)造性的研究智慧都被人為地削去了，學(xué)生只是被動地接受知識，而無法達(dá)到在感悟科學(xué)家創(chuàng)造性的工作過程中也受到激蕩思維的目的，也就無法從中獲得有益的養(yǎng)分。這樣的教學(xué)，教育的功能被大大地削弱了，失去了應(yīng)有的教育價值。怎樣才能讓學(xué)生確信“……這個比值真的是一個定值”呢？為了充分體現(xiàn)這個教學(xué)環(huán)節(jié)所隱含的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀這三維目標(biāo)的教學(xué)價值，我們對實驗進(jìn)行了改進(jìn)，把較難定量研究的“磁感應(yīng)強度B”的有關(guān)信息在引入力傳感器和電流傳感器后在電腦屏幕上用函數(shù)圖象的形式顯示出來。這樣處理，既增強了所傳授的知識的可信度，也幫助學(xué)生提升了分析問題與解決問題的水平。首先，我們選用磁性很強的環(huán)形磁鐵，用兩面包裹鐵皮的方式制作成幾塊長寬均約15cm、厚約1cm的板形磁鐵，并以長約20cm、寬約10cm左右的塑料盒經(jīng)處理后作骨架，用直徑約0.5mm的銅線繞制成200圈左右的線圈。然后，用鐵架臺、力傳感器、電流傳感器、電源、滑線變阻器、導(dǎo)線和電鍵等器材組成實驗裝置。其次，在教學(xué)過程中，為了較好地體現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)的特征，我們對實驗展開過程進(jìn)行設(shè)計：1.幫助學(xué)生認(rèn)識到磁場是有強弱的(1)播放電磁鐵提升重物的視頻。(2)演示磁鐵吸引鐵桶的實驗。(3)演示豎直懸掛著的兩條長約2m、彼此靠近的鋁箔，通電后產(chǎn)生相互作用的實驗。(4)演示磁鐵對置于其旁邊的通電導(dǎo)線有力的作用的實驗。2.讓學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有的知識經(jīng)驗猜想你認(rèn)為磁場對置于其中的磁體的作用力跟哪些因素有關(guān)呢？3.磁場的強弱可以用什么物理量來描述？應(yīng)該從何處入手進(jìn)行研究在學(xué)生經(jīng)歷認(rèn)真思考的過程后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理性思維：(1)首先應(yīng)該想到，要研究磁場的強弱，就必須以我們已經(jīng)熟悉的磁場的有關(guān)特點為抓手。(2)磁場的強弱可以從“磁場對置于其中的磁體有力的作用”這個特點入手研究。那么，應(yīng)該選什么物體為研究對象呢？教學(xué)構(gòu)想：讓學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思考，教師把學(xué)生提出的構(gòu)想依次寫在黑板上。(3)引導(dǎo)學(xué)生運用相應(yīng)的物理知識對這些設(shè)想進(jìn)行分析篩選后，確定選“電流元”為研究對象比較好（可控、便于操作）。并讓學(xué)生思考：實驗中，“電流元”是不是可以隨意放置呢？為什么？(4)應(yīng)該選擇哪些實驗儀器？如何進(jìn)行實驗？引導(dǎo)學(xué)生想到可以類比電場強度的研究方案，運用控制變量法，并采用上面的實驗裝置進(jìn)行實驗。而后引導(dǎo)學(xué)生通過實驗得到：，綜合分析后得出，即F/IL是一個定值。(5)引導(dǎo)學(xué)生在磁場中的不同位置進(jìn)行實驗探究，看看情況會怎樣？(6)引導(dǎo)學(xué)生在綜合分析的基礎(chǔ)上形成研究結(jié)論。(7)抓住典型問題，通過問題辨析、分析判斷，深化磁感應(yīng)強度的概念。對物理課堂上的探究性活動的目的，重要的不是獲得某一項具體的結(jié)果，而是讓學(xué)生經(jīng)歷體驗的過程，為了使學(xué)生通過實驗活動認(rèn)識物理現(xiàn)象和規(guī)律，得到科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和研究能力的鍛煉。教學(xué)實踐表明，在實驗教學(xué)中有意識地營造一種探究性教學(xué)的氛圍，在師生潛心研究的過程中，可以使學(xué)生更好地領(lǐng)會實驗的精髓，增強問題研究意識，提高實驗的素養(yǎng)，形成分析問題和處理實際問題的能力。高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，更加突出了教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位。本節(jié)課的整個教學(xué)過程正是對這種教學(xué)理念的嘗試，試圖讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。讓學(xué)生主動地學(xué)習(xí)，積極參與問題的分析、討論、交流，經(jīng)歷體驗，在自主探究和合作學(xué)習(xí)的氛圍中主動地學(xué)習(xí)知識，增強自主學(xué)習(xí)的意識，提高發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，并在實踐中體會到學(xué)習(xí)的樂趣。在有意識地組織學(xué)生開展以活動為線索的探究學(xué)習(xí)中，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的效果。譬如，對人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《物理（選修3-1）》中“電阻定律”內(nèi)容，課程標(biāo)準(zhǔn)是：通過實驗，探究決定導(dǎo)線電阻的因數(shù)，知道電阻定律。電阻定律的定量關(guān)系的得出是本節(jié)課的教學(xué)重點。顯然，實驗的成功與否直接影響著對電阻定律的認(rèn)識。這樣，通過定量的實驗探究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體長度、橫截面積及材料間的關(guān)系就成了本節(jié)課的關(guān)鍵。通過研究新課標(biāo)與各種版本的教材即可發(fā)現(xiàn)，在原大綱教材中，本節(jié)內(nèi)容安排在第二節(jié)，而新課標(biāo)課程大多將其安排在后面。除了人教版之外，上海二期課改的新教材中就將它安排在“拓展性課程”第二冊的第十二講的第一課時，為什么要這樣安排？這可能與這節(jié)課特定的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法有關(guān)，也是為了更好地突出探究性。新課標(biāo)提倡自主學(xué)習(xí)，合作探究，經(jīng)歷過程，體驗方法，而本節(jié)內(nèi)容正好非常地適合以這樣的教學(xué)理念展開教學(xué)過程。而且往后挪一挪，有了前面的串并聯(lián)知識的鋪墊，理論探討與實驗探究才可以有機結(jié)合起來。因此，本節(jié)內(nèi)容是一個不可多得的進(jìn)行探究性教學(xué)的好內(nèi)容。案例二、“導(dǎo)體的電阻”的教學(xué)導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積有關(guān)，怎樣研究一個物理量與多個物理量之間的關(guān)系呢？研究的方法還是采用控制變量法，這一點應(yīng)該讓學(xué)生有一個深刻的體會。通過實驗得到電阻定律后要強調(diào)：電阻率是表征導(dǎo)體本身材料性質(zhì)的物理量，但并不是不變的，它與溫度有關(guān)。本節(jié)課的教學(xué)中，要突出實驗，強調(diào)方法，采用實驗法和講授法相結(jié)合的教學(xué)方法，讓學(xué)生積極地參與到從提出問題、分析問題到解決問題的全過程中來，努力提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力?；谶@樣的思考，對“電阻定律”一節(jié)的教學(xué)過程，我們是這樣設(shè)計的：□創(chuàng)設(shè)情景，自主學(xué)習(xí)1.教師導(dǎo)入情景：用半導(dǎo)體溫度計測量學(xué)生的耳根溫度。為什么能很快測出該同學(xué)的體溫呢？你能運用初中所學(xué)的有關(guān)知識進(jìn)行解釋嗎？2.初中階段的學(xué)習(xí)中，對這個內(nèi)容是怎樣進(jìn)行研究的？你能簡要地敘述一下嗎？3.要知道為什么，就需要了解與導(dǎo)體的電阻相關(guān)的一些知識。這也就是我們在本節(jié)課中將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。請大家首先閱讀課本P57頁“電阻定律”中前5段內(nèi)容，并準(zhǔn)備回答投影上的思考題：(1)導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)？如何測量這些物理量？(2)請你使用老師放在實驗桌抽屜里的實驗器材，根據(jù)教材P58頁中的實驗電路（如圖1所示）測量所給電阻的阻值，并認(rèn)真去體會一下“導(dǎo)體的電阻與電壓、電流的大小無關(guān)，僅與導(dǎo)體本身的因素有關(guān)的特點”。圖1□理性思維，構(gòu)建課題(1)導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)？(2)導(dǎo)體的電阻與其長度、橫截面積和材料等因素間可能存在怎樣的數(shù)量關(guān)系呢？引導(dǎo)學(xué)生猜測：R可能與L成正比，與S成反比等等（如果學(xué)生猜想的因素比較多，通過引導(dǎo)學(xué)生運用自己的知識和經(jīng)驗進(jìn)行分析篩選）。我們可以通過實驗進(jìn)行探究，本節(jié)課中，我們的主要目標(biāo)就是通過實驗探索結(jié)合理論探討的方式得出電阻定律，這種方法也是我們研究自然和社會問題中常用的方法。(3)如何探究導(dǎo)體的電阻與其長度、橫截面積和材料等因素間的數(shù)量關(guān)系呢？——控制變量法?！鯇嶒炋骄?，揭示規(guī)律探究活動一：物理是實驗科學(xué)，實驗可以推翻理論，但是理論不能推翻實驗（強調(diào)實驗的重要性）。請同學(xué)們首先認(rèn)真閱讀課本P58“探究方案一”中的實驗部分，請仔細(xì)體會實驗原理。然后，連接好電路，通過電壓表的讀數(shù)，比較a與b、a與c、a與d的電阻之比，得出導(dǎo)體的電阻與其長度、橫截面積及材料這三者間的關(guān)系（通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，可以獲得多組測量數(shù)據(jù)）?；顒诱{(diào)控：讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，總結(jié)結(jié)論，匯報結(jié)果。教師要積極地進(jìn)行評價，及時進(jìn)行指導(dǎo)與鼓勵。教師導(dǎo)向：我們通過實驗的方法，確切地知道了導(dǎo)體的電阻與其長度、橫截面積的關(guān)系，也知道了導(dǎo)體的電阻還與其材料有關(guān)?，F(xiàn)在，你是否覺得還不夠盡興，或說還不夠滿意呢？（讓學(xué)生回答或議論后）把同學(xué)們不滿意的地方歸納了一下，主要有兩點：①是否可以運用串、并聯(lián)電路的一些知識進(jìn)行研究？②導(dǎo)體的電阻跟其材料有關(guān)系，那這個關(guān)系到底是怎樣的？探究活動二：理論探究（教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方案二“理論探究加實驗探究”，并指出理論探究也是一種重要的科學(xué)研究方法。不要認(rèn)為談到探究就要做實驗）。活動調(diào)控：先讓學(xué)生進(jìn)行分組討論匯報結(jié)果：①電阻與導(dǎo)體的長度成正比。②導(dǎo)體的電阻與橫截面積成反比。教師積極地進(jìn)行評價，并及時進(jìn)行指導(dǎo)與鼓勵。師生共同歸納總結(jié)出電阻定律：在溫度相等時，導(dǎo)體的電阻跟它的長度成正比，跟它的橫截面積成反比。電阻定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：教師啟發(fā)：上式中ρ是比例常數(shù)，最有可能與什么因素有關(guān)（引導(dǎo)學(xué)生猜測）?教師啟發(fā)：如何確證？如何測定某種材料的ρ值？教學(xué)說明：引導(dǎo)學(xué)生搜索處理問題的策略。需要的時候能否很快想起曾經(jīng)非常熟悉的東西，這不僅是一種機智，更是一種能力。探究活動三：實驗測定相同長度和橫截面積，但不同材料的電阻絲的電阻值不同。學(xué)生匯報：實驗測定相同長度和橫截面積，但不同材料的電阻絲的電阻值不同。說明導(dǎo)體的電阻率確實與材料有關(guān)。教師評價：猜測合理，ρ即是反映材料特性的物理量，叫電阻率。ρ的物理意義：反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，數(shù)值上等于用該材料制成長度1m、橫截面積1的導(dǎo)體的電阻。教師引導(dǎo)：①閱讀P60頁“思考與討論”。②閱讀課本P60頁中表格：“幾種材料在20℃時的電阻率”，并回答以下問題：A.各種導(dǎo)線一般用什么材料制成？為什么？B.發(fā)熱元件（如電爐絲等）用什么材料制成？為什么？教師評價（學(xué)生回答后）：①純金屬的電阻率較小，合金較大；②金屬的電阻率與溫度有關(guān)。金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而增大。演示實驗1：如圖2所示的電路中，加熱電阻絲，觀察小燈泡的發(fā)光情況。圖2實驗現(xiàn)象：加熱電阻絲，小燈泡變暗，電阻絲冷卻后小燈泡又變亮。研究結(jié)論：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。對一般金屬，溫度每升高1℃，電阻率大約增加0.4%。應(yīng)用：金屬溫度計（一般由鉑制成），標(biāo)準(zhǔn)電阻（用康銅、錳銅等合金制成）。演示實驗2：將如圖2所示電路中的電阻絲分別換成二極管、鎢絲斷了的“，白熾燈泡”（敲掉玻璃泡后剩下的部分），用酒精燈加熱，讓學(xué)生觀察燈泡的發(fā)光情況。實驗現(xiàn)象：加熱二極管（半導(dǎo)體）時，燈泡逐漸變亮。加熱廢燈泡時，小燈泡先不亮，隨著玻璃的逐漸發(fā)紅，小燈泡逐漸變亮，移開酒精燈，隨著玻璃的逐漸冷卻，小燈泡逐漸變暗，最終熄滅。教師提問：你能解釋這種現(xiàn)象嗎？請學(xué)生解釋?！跽n堂實踐，思考應(yīng)用……這樣的教學(xué)，較好地體現(xiàn)了探究性學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的地位和作用。教學(xué)活動中，通過實驗引入課題后，先引導(dǎo)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中通過嘗試用初中所學(xué)的這部分知識來解釋實驗現(xiàn)象，并回憶初中時采用的研究方法。然后，讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在閱讀課文和動手實驗的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生將三個實驗整合在一起進(jìn)行研究。在實驗研究的基礎(chǔ)上，再利用串、并聯(lián)電路的特點，進(jìn)行理論推導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。上面的教學(xué)設(shè)計中，充分地注重了學(xué)生的參與，也注重了讓學(xué)生在積極地探究活動中享受快樂，獲得情感體驗。通過讓學(xué)生經(jīng)歷“猜想→理論探討→實驗探究”等探究活動的過程，了解科學(xué)研究的一般程序，體驗控制變量法、對比分析法等方法在解決實際問題中的作用。通過讓學(xué)生親歷其中的探究過程，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、綜合分析信息的能力。通過實驗探究與理論探討并行的探究活動，增強學(xué)生問題探究的意識，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。通過讓學(xué)生動手實驗，參與合作探究等活動，增強其科學(xué)探究的興趣，提高合作學(xué)習(xí)的能力。這樣的課堂活動，探究任務(wù)明確，課堂活動安排合理，使反映教材內(nèi)容的“知識序”、反映教學(xué)要求的“教學(xué)序”和反映學(xué)生思維特點的“認(rèn)知序”三序合一，從而有效地完善了學(xué)生的認(rèn)知過程，促進(jìn)“三維教學(xué)目標(biāo)”的有效達(dá)成。但是，應(yīng)該特別注意的是，對于探究性教學(xué)的理解，許多教師認(rèn)為只有通過實驗展開的教學(xué)活動，才是探究性教學(xué)。其實，這是一種錯誤的理解。我們認(rèn)為，探究性學(xué)習(xí)主要應(yīng)該體現(xiàn)在學(xué)習(xí)觀念上，體現(xiàn)在思維的方式和方法上。運用實驗進(jìn)行探究的課是探究課，不用實驗進(jìn)行研究的課未必就不是探究課。有些教學(xué)內(nèi)容，根本無法用實驗的方法進(jìn)行探究，但在教師精心設(shè)計的教學(xué)過程中，探究的思想?yún)s可以體現(xiàn)得很好。在人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《物理選修3-1》“庫侖定律”的教學(xué)中，盡管無法通過實驗的方式進(jìn)行探究性活動，但教師通過從科學(xué)探究能力的滲透培養(yǎng)中切入，在充分地體現(xiàn)探究意識的過程中，也可以很好地體現(xiàn)課題研究的思想。案例三、“庫侖定律”的教學(xué)我們設(shè)計了下面的教學(xué)方案：□復(fù)習(xí)提問，導(dǎo)入課題人們最早是通過電荷間的相互作用來認(rèn)識電荷的。用牛頓力學(xué)成功地研究了物體的機械運動后，18世紀(jì)的物理學(xué)家們很自然地把帶電物體在相互作用中的表現(xiàn)，與力學(xué)中的作用力聯(lián)系起來了。電荷間的相互作用力的大小跟哪些因素有關(guān)呢？請同學(xué)們仔細(xì)觀察下面的實驗現(xiàn)象（教師做演示實驗），并認(rèn)真地想一想，它說明了什么問題。學(xué)生在觀察與比較中得出：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著電荷間距離的增大而減小。教師引導(dǎo)：電荷之間的相互作用力究竟跟哪些因素有關(guān)呢？引導(dǎo)學(xué)生理性地進(jìn)行猜想：1.可能跟兩個帶電體所帶的電荷量有關(guān)；2.可能跟兩個帶電體之間的距離有關(guān)；3.可能跟兩個帶電體的形狀有關(guān)；4.可能跟電荷周圍空間的介質(zhì)有關(guān)。引導(dǎo)學(xué)生在分析整合的基礎(chǔ)上形成研究課題：1.兩電荷之間的相互作用力跟兩個帶電體的電荷量和距離間到底存在著什么關(guān)系？2.兩電荷之間的相互作用力跟兩個帶電體的形狀及所在空間的介質(zhì)間又存在著什么關(guān)系？□問題導(dǎo)控，思維定向通過拋出庫侖力與萬有引力的相似性，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比中形成研究思路：1.這隱約使人們想到：電荷間的作用會不會與萬有引力定律具有相似的形式呢？也就是說，帶電物體之間的相互作用力，會不會與它們電荷量的乘積成正比，與它們之間的距離的二次方成反比呢？2.卡文迪許和普里斯特利等人就確信“平方反比”規(guī)律適用于電荷間的作用力。他們確信世界是多樣的，也是和諧統(tǒng)一的。3.但他們也知道，引力與電荷間的力并非完全一致，而且上面的實驗也僅僅是一個定性的實驗，并不能證實這樣的猜想。教師引導(dǎo)（先讓學(xué)生思考）：庫侖是用什么辦法測算出兩電荷間的作用力呢？如果你是庫侖，那你將如何進(jìn)行研究呢？又從何處入手研究？引導(dǎo)學(xué)生在把握問題特征的基礎(chǔ)上形成研究策略：1.首先應(yīng)該將問題簡化：(1)不考慮形狀——點電荷；(2)不考慮介質(zhì)——真空。2.運用控制變量法進(jìn)行量化研究。3.實驗裝置的構(gòu)建?！鯁栴}為線，縱向發(fā)展1.不變，研究F與r的關(guān)系提供給學(xué)生當(dāng)年物理學(xué)家在研究F與r的關(guān)系時的實驗數(shù)據(jù)（見表格）：測量次數(shù)兩電荷間距離游絲的扭轉(zhuǎn)角13636°218144°38.5575.5°讓學(xué)生自己歸納得出：當(dāng)兩電荷的帶電量一定時，電荷間的相互作用力與距離r的平方成反比。即：2.r不變時，研究F與間的關(guān)系請你想一想：應(yīng)怎么研究F與間的關(guān)系？教師追問：在庫侖那個時代，還不知道怎樣測量物體所帶的電量，甚至連電荷量的單位都還沒有呢！庫侖又是怎樣解決兩電荷間的作用力與電荷量的關(guān)系的？庫侖的睿智（庫侖發(fā)現(xiàn)）：(1)兩個相同的帶電小球互相接觸后，它們對相隔同樣距離的第三個帶電小球的作用力相等，所以他斷定這兩個小球所帶的電荷量相等。(2)如果把一個帶電金屬小球與另一個不帶電的完全相同的金屬小球接觸，前者的電荷量就會分給后者一半。庫侖就用這樣的方法，把帶電小球的電量q分別改變?yōu)椋簈/2，q/4,q/8,q/16，庫侖實驗后又發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩電荷間的距離r一定時，兩電荷間的相互作用力與兩電荷所帶電量的乘積成正比。即：?！跣纬山Y(jié)論，開拓智能引導(dǎo)學(xué)生通過分析綜合得出結(jié)論：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作