②其次,引导学生在提出问题的基础上自主选择解决问题和验证猜想的方法、途径和工具(培养分析探究问题的能力)。鼓励学生大胆的提出了许多猜想,随后再根据各自的猜想将他们分成几个小组,引导各个小组的学生自主的选择验证各自猜想的方法,可以通过自己设计小实验去验证自己的猜想(由于此过程是在课堂教学的过程中进行,所以教师应尽可能多的准备一些实验器材,以供学生选用),对于学生设计的某些典型的实验,教师还可将它介绍给其他小组,其他小组的学生还可以提出改进意见,这就充分发挥了他们学习的自主性,培养了他们团结协作的精神。
例如,在讲授技校物理教材中第56页,第三章第二节《牛顿第二定律》时,可提出需研究的课题:在上节课的基础上,本节定量地研究“加速度a与外力F和物体质量m的关系”。要求设计解决方案,包括实验装置、实验器材、要观察测量记录哪些物理量、根据数据分析得出什么样的结论。
经一番思考讨论,学生会得出一些实验装置,然后教师加以引导并指导学生阅读书本,让学生统一认识到书本装置的好处。(之一小车匀加速直线运动便于控制),此时学生会提出书本图中用光滑木板,而这是理想的木板,我们实际并不能找到如此的木板,我们实际用的木板,当小车在木板上作匀加速直线运动时必然要受到摩擦力,此时小车受到的合外力实际应为F合=F绳—F摩,考虑到实际中摩擦力测量并不容易,而本实验要解决的问题中如何解决这个摩擦力问题是十分关键的。由此学生再次展开讨论;如何来平衡这个摩擦力,经分组讨论,学生很快提出:只需把木板一端略抬高些,让木板与水平面形成一个倾角θ,让小车的重力沿斜面向下的分力Gx=G·sinθ来平衡这个摩擦力F摩,使小车放在这个木板斜面上恰好能做匀速直线运动。
解决了摩擦力平衡问题后,学生情绪高涨,为自己探索的成功而兴奋,紧接着,趁热打铁,让学生思考本课题核心,加速度a与合外力F和质量m的关系,加速度a与合外力F、质量m两个变量有何关系,应如何研究。由于学生们在初中自然科学中学习电学《欧姆定律》时已学过类似方法。很快学生答出:采用“控制变量法”:先让两小车质量相同m1=m2,(控制一个变量不变)而让两小车受到的绳子拉力不同,测出相同的时间小车经过的位移,再由位移公式S=(1/2)*at2得a=2S/t2,从而研究加速度a与合外力F关系转化为位移S与合外力F的关系;再控制两小车受到的拉力这个变量相同F1=F2,让两小车的质量不同,测出相同时间小车经过的位移,仿前步骤,研究加速度a与质量m的关系转化为位移S与质量m的关系,综合两次实验结果,同学们很快会得出,a∝F和a∝1/m的结论。
在实验基础上,教师归纳牛顿第二定律,得出F合=ma。采用研究性学习这种模式后,整个学习过程充满乐趣,学生的情绪一直处于紧张而兴奋的最佳点,思维活跃,能对课堂上的知识点进行归纳总结。
③另外,对于某些同学提出的设想,倘若短时间内无法在课堂内用实验验证,我们还可以鼓励他们课后去验证,当然也可以采取其它的方法来帮助分析,例如,有同学认为滑动摩擦力的大小与运动速度有关,而这一实验又不便直接验证,那么我们还可以采用极端假设的方法来反驳,我们假想滑动摩擦力的大小随速度的增大而减小是正确的,那么必然会存在这样一种可能性,当速度达到一定的程度,滑动摩擦力的大小将等于零,物体的运动将不再需要动力装置来克服阻力,这显然是错误的。对于滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关也可采取这样的分析方法来反驳,假设滑动摩擦力的大小随接触面积的增大而增大是正确的,那么反过来说,滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小,也应该是正确的,试想,当我们推一重物很费力时,是不是只要将它与地面的接触面积缩小就可以实现省力的目的呢?显然这样的设想是荒谬的,从这个例子我们可以看出采用这种反证法的思想来证明自己的观点,对于提高学生的思维能力也大有益处。
④提高学生学习自主性的最后一个环节就是鼓励学生从事实(物理现象)中得出自己的结论。学生在自主选择的基础上想方设法去验证自己的猜想,最后不管他们的猜想是否正确,都应该鼓励他们大胆地把他们的亲身体验小结成结论或经验。虽然这样的结论并不是非常全面,但对于提高学生口头表达能力以及分析总结的能力是非常有帮助的,当然在这个基础上,教师还需要再引导学生做更为深入的分析,最终去伪存真,综合分析得出更科学的结论。