基于教材习题的探究性学习的尝试

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1、基于教材习题的探究性学习的尝试　　安德森在他主编的《教学和教育百科全书》中，对探究教学的几个方面作了高度的概括：探究教学的本质特征是：不直接把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉学生，取而代之，教师创造一种智力和社会交往环境，让学生通过探索发现有利于开展这种探索的学科内容要素和认知策略.这种教学的基本原则是：由学生自己亲自制定获取知识的计划，能使学科内容有更强的内在联系、更容易理解，教学任务有利于激发内在动机，学生认知策略自然获得发展.同时，在这个过程中学生还认识到能力和知识是可变的，从而把学习过程看作是发展的，它既要以现有的学习方法为基础，又要将其不断

2、地加以改进.高中物理新课的教学由于其知识是前人在大量事实和实验的基础上总结出来的，学生不可能在完全未知的情况下去制定相应地学习策略，所以平时课堂教学中只能在某个知识点的突破上增加探究性学习的环节，学生按照教师预设的思路去进行讨论探究，往往比较被动，不能很好地提高学生的学习兴趣和科学素养.而一道习题的解答学生从审题到最终完全解出肯定独立地制定了相应地计划和策略，在旧知识应用的过程中能体会到知识的内在联系并理解知识在方法运用中的作用，在此基础上还能不断去改进方法，获取新的知识，得到成功的体验.因此习题的教学比新课的教学更适合学生进行探究性学习，关键是我们要改变原

3、来题海战术的做法，要通过让学生对一些典型习题的探究性学习做到知识点的串联，方法的提升，更重要的是让学生通过对习题的探究性学习掌握探究的一些基本方法和思路，提高科学探究的素养.下面以教材中的一道书后习题为例，进行习题探究性学习的尝试.　　1问题的提出　　人教版普通高中课程标准实验教科书物理2（2012年6月版）第19页有这样一道习题：　　图1是自行车传动机构的示意图.假设脚踏板每2s转1圈，要知道在这种情况下自行车前进的速度有多大，还需要测量哪些量？请在图中用字母标注出来，并用这些量推导出自行车前进速度的表达式.　　利用你家的自行车实际测量这些数据，计算前进速

4、度的大小.然后实测自行车的速度，对比一下，差别有多大？　　1.1原题初解　　本题的用意是让学生结合实际情况来理解匀速圆周运动以及传动装置之间线速度、角速度、半径之间的关系，参考解答如下：已知大齿轮的周期T=2s，需要测量大、小齿轮及后轮的半径r1、r2、r3，根据传动模型的线速度、角速度关系得到自行车前进的速度大小v=[SX（]2πr1[]Tr2[SX）]r3.　　1.2原题设疑　　问学生这样几个问题：（1）解答中求出的表达式的意义？答：后轮边缘各点的线速度大小.（2）后轮边缘各点的线速度大小就是车速吗？答：应该是.因为轮子边缘与地面接触点对地面的速度就是这

5、么大.（3）自行车前进时，后轮边缘与地面接触点的线速度向后，而自行车对地速度向前，它们怎么是同一个速度呢？答不出来.　　1.3原题再问　　要彻底搞清楚本题需分析三个速度：自行车平动的速度，轮子边缘一点的速度，轮子边缘一点的线速度.需要探究的是这三个速度分别怎么确定？它们之间有什么联系？　　2策略的制定　　学生在学习到圆周运动的时候已经学习了牛顿运动定律，掌握了运动的基本概念和描述运动的方法，知道了力和运动的关系.学生如果单纯靠做题无法真正理解这些内容之间的联系，本题的探究可以让学生独立系统地去运用这些学过的内容，做到进一步的理解.　　2.1基本策略　　本题探

6、究的主要问题是物体的速度，运动学概念告诉我们探究任何运动的基本思路：选研究对象、选参考系、建立坐标系、列出运动方程、计算出速度或加速度，这一思路是探究本题的主要手段.　　2.2辅助策略　　曲线运动的学习使学生掌握了另外一种分析运动的方法，即运动的合成和分解，因此可将此手段作为辅助来探究本题.　　2.3提升策略　　牛顿运动定律解决了力和运动的关系，自行车行驶时的摩擦力的分析也是学生学习中的一个难点，本题通过对运动的探究再结合力和运动关系分析受力情况将使学生的能力得到进一步提升.　　3探究过程　　3.1研究对象的选取　　自行车有多个组成部分，行驶时脚踏板转圈带动

7、大齿轮转动，大齿轮靠链条带动小齿轮转动，小齿轮再带动同一转轴上的后轮转动，后轮在地面上滚动，最终使自行车在路面上以一定的速度匀速平动，在这里传动机构各部分的运动关系不再赘述，简单将自行车分成车架和后轮两部分，自行车车架视为刚体，各点平动速度相同，故自行车的速度跟后轮轮轴上一点的速度是相同的.所以研究这个问题我们可以抛开整辆自行车，只研究带轴的后轮，如图2.在上面选取轮轴上一点O和后轮边缘一点A作为研究对象，搞清楚它们的速度关系即可解释整个问题.　　3.2参考系的选取　　明确研究对象后，本题的主要目的是得到自行车行驶的速度，即O点对地的速度，故参考系是地面.涉

8、及到的另两个速度是A点对地的速度，参考系仍是地面；A