探究互动法在天体运动中的教学尝试

张锦

摘 要： 新的课程理念就是要打破以讲授、灌输为主的教学方式，构建以学生主动参与、师生双向互动、探究创新为主的教学模式，让学生掌握学习方法与途径，在学习过程中体会乐趣。

关键词： 探究互动 问题解决 天体运动

一、学生现状

高一物理必修二第六章第四节“万有引力理论的成就”教材内容给出了如下描述：“地球的质量是多少？这不可能用天平称量。若不考虑地球自转的影响，则地面上质量为m的物体所受的重力为mg等于地球对物体的引力。”本节内容理论性较强，空间逻辑能力要求较高，属于高考中的核心考点和热点，学生普遍反映难以理解，只能达到了解和识记的层次，不能深入掌握这一理论，不能灵活应用。

二、方法依据

我试图采用探究互动法让学生对于理论性较强的知识点能更容易接受。探究互动法是指课堂教学中要突出学生主体地位和教师主导作用，在“提出问题—解决问题”的学生自主探究过程中，通过师生之间的合作与互动，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面培养学生，从而达成教学目标和任务所形成的稳定而简明的课堂教学结构、程序及方式。本教学方法是在借鉴心理学家澳勒斯提出的关于创造性学习的三个过程（孕育、明朗、检验）和前苏联教科院院士M·N·马赫穆托创立的“问题解决教学法”（问题情境的创设、问题的提出、问题的解决）而提出的。

三、教学案例

师：现在我们探究如何利用万有引力定律称量地球的质量。若将一物体放置在地球表面，则该物体受到几个力的作用？

生：受到重力和支持力两个力的作用。

师：这两个力的关系如何？

生：是一对平衡力。

师：若考虑地球自转，则该物体做什么运动？

生：随地球自转而做圆周运动。

师：那么，物体所受的这两个力还是平衡力吗？

生：若是平衡力，则物体做圆周运动的向心力来源是什么？若不是平衡力，则与已有的认知相矛盾。

师：按照万有引力定律，地球与物体之间应该存在万有引力，那么为什么物体只受重力与支持力呢？重力产生的原因是由于地球的吸引，重力和万有引力之间的关系如何？

生：原来我们没有万有引力方面的知识，认为物体只受重力和支持力。现在我们知道地球表面的物体实际受到地球对它的引力和地面对它的支持力。这两个力的合力提供物体随地球自转做圆周运动的向心力。

师：非常正确，现在我们定量计算一下万有引力、支持力和向心力。不妨假设一个质量为1kg的物体放置在地球表面，地球是一个椭球体，极地半径为6357km，赤道半径为6378km，可见，在计算要求不太高的情况下，可以将地球看成半径为6400km的球体。当物体放置在地球表面不同位置时，受力会有哪些差异？

生：物体放在地球表面不同纬度处，受到地球的万有引力大小相同，但随地球自转做圆周运动的轨道半径不同，所需向心力也不同。

师：若设物体放置在地球表面某一任意纬度处，则物体所受万有引力和向心力的关系如何？

师：物体处在地球不同位置，万有引力大小和向心力大小如何？万有引力的另一个分力具有什么物理意义？

生：将地球可近似看做球体，物体在地球不同位置，所受万有引力大小均相等；而物体在地球表面不同位置，角速度相等，越靠近赤道，圆周运动的半径越大，所需向心力越大。万有引力的另一个分力则应为物体受到的重力。

师：当物体处在赤道上时，所受到的向心力、万有引力和重力之间的关系又如何？

=且生：物体在赤道上时，如图2所示，万有引力、向心力和重力在同一条直线上，他们之间的关系就是：F引+Fn+G且满足F引=Fn+G.

师：由此可见，越靠近两极，物体随地球自转做圆周运动所需向心力越小，万有引力的大小越接近物体受到的重力。在精度要求不太高的前提下，我们可以得出什么结论，这一结论的前提是什么？

生：若不考虑地球自转的影响，则地面上质量为m的物体所受到的重力mg等于地球对物体的引力。

师：那么，物体在地球表面所受到的力严格意义上如何？在近似情况下又如何？

生：在考虑地球自转的情况下，物体在地球表面受到万有引力和地面的支持力，二者的合力提供物体随地球自转所需的向心力。这种情况下重力是万有引力的一个分力。在不考虑地球自转的情况下，物体在地球表面受到的万有引力和地面支持力，二者的合力为零。这一状态下也可以说物体受到的重力等于万有引力。这一问题得到解决。

四、实施“探究互动法”的感想和反思

本节课以问题的发现、探究及解决为主要线索，突出教师“启导”和学生“探究”过程中的合作与互动，最终达到培养学生发现问题及解决问题的能力。在运用时，有以下两点操作要求。

1.从教师主导看：其主导作用主要体现在“设境、启发、导拨、调控”四个过程之中。要求教师善于把握“启导”环节，通过问题情境的创设，让学生引起认知冲突，激发探求欲望，促使他们主动地寻求解决问题的方法和途径，并在尝试与探索中取得成功。对教师来说，我认为关键要把好四个度。

（1）“境要新”。所谓“新”，就是有新意、有吸引力。即要求教师在深研教材、熟悉学生的基础上，精心设计，使呈现出的问题情境和矛盾事件，能够激起学生对自己原先的态度、目标及知识的挑战，从而引发真正的探究兴趣。

（2）“启要巧”。所谓“巧”就是要求教师运用恰当的言语和态势，恰到好处地进行启发。既要“启而有法”，激发学生的求知欲望和兴趣，又要“开而弗达”，不直接提供现成的结论或解决问题的方法。

（3）“导要法”。所谓“法”，就是要求教师把握时机。什么时候该导，什么时候不该导，什么学生该用什么导法，等等，都要精心设计。否则，效果就会不好，甚至适得其反。

（4）“控要稳”。所谓“稳”，有两个含义，一是调控好学生的探索方向；二是调控好学生的探索进程。因为课堂40分钟，有一个时间和任务的限制，既要使每个学生在课堂上有所得，提高单位时间的效率，又要求教师按时完成教学任务。

2.从学生主体看：学生的主体地位主要体现在“质疑、思考、探索、评价”四个学习过程之中。即要求学生以最优化解决问题和提高能力为终极目标，在教师的指导下，经过自己不断思考、尝试、探索与评价，挖掘创造潜能，培养科学素质，提高创造能力。

五、结语

诸如教材中此类内容，若教师仅按教材所描述的内容一带而过，就只能将这些知识告诉给学生，学生只能学到这些正确结论，但学生对此类知识的掌握仅仅停留在记住层面，缺乏方法支撑，学生获得的能力是有限的。若要巩固这些知识只能通过大量习题训练完成，这就是无视教学方法采用单一的授受式教学产生的后果。而探究互动法的教法通过教师的启发诱导作用，其目的在于引起学生的探索。从某种意义上说，学生探索的愿望越强烈，探索性行为越多，探索的结果越好，则表明教师的启发诱导越有成效，教师的主导作用与学生的主体积极性相结合得越圆满。这种做法更贴近学生实际，适应学生的接受能力，能更好地调动学生学习的积极性和思维的活跃性，训练思维的缜密和逻辑的推理，达到启智益学、循序渐进、不断发展的效果。

参考文献：

[1]徐学福.探究学习教学策略[M].北京师范大学出版社（第一版），2010.7.1.

[2]李亦非.三维目标整合教学策略[M].北京师范大学出版社（第一版），2011.8.1.