开放自主学习空间，引领核心任务探究，本文主要内容关键词为：自主学习论文,核心论文,空间论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
课改近十年，高中物理课堂教学从关注学生探究活动的量的多少，逐步走向了关注学生探究活动的质的优劣；从让学生动起来，发展到关注学生探究活动的实效，即关注学生在探究活动中真正的体验和收获。从有效教学的视角审视课堂的探究活动，有两个不可或缺的要素：一是真正有价值的核心任务探究，二是开放的学生自主学习活动空间。所谓“核心任务”探究，是指课堂探究围绕一个大的、系统性的问题展开，教师不刻意把“大问题”事先拆散成零散的问题，从而给学生主动地、系统地、策略性地思考问题的机会。有明确的、真正有意义的核心任务探究，遵循知识及知识生成过程的内在逻辑，才能避免探究活动的随意、零散和肤浅的现象；有开放的、自主的学习活动空间，使学生对探究的问题有系统的、独立的思考，才能避免探究活动的机械化和程式化，避免让学生沦为教师的木偶和操作工。只有这样，学生才能真正地从其探究活动的过程中收获愉悦、收获体验、收获方法，其思维方式与思维品质才能得到真正的改善。在实际教学中，如何围绕真正有价值的核心任务进行探究？如何打开学生自主学习的课堂活动空间？在教学研讨活动中，我们以《探究碰撞中的不变量》的教学为例，进行了一些具体的研究和探索。
一、以学定教，学情分析决定教学目标任务
作为人教版课标实验教材《物理》选修3-5的开篇第一节《探究碰撞中的不变量》从《动量守恒定律》中单列出来，一方面体现了教材编者对“追寻守恒量”的科学思维方法与精神的一贯重视，另一方面是把让学生亲身体验自然规律的探究过程和方法作为教学的重点任务。因此，让学生在已有知识的基础上自主地、完整地经历探究碰撞中的不变量这一过程，才能更好地体现教材编者的意图。本节课的教学处于高中物理学习的后期，学生通过前面的学习，已经储备了相关的知识和初步的科学探究能力。如通过“探究加速度与力、质量的关系”等的学习已具备了实验探究的基本思路和方法，同时速度的多种测量方法以及数据的处理等都已在前面的教学中多次学习过。在此基础上，可以把本堂课定位于学生高中阶段实验探究的一次综合训练，让学生通过独立思考与小组合作，从生活现象中发现问题，自主设计实验并按自己的方案进行自主探究，进而分析评估，寻找结论。
根据以上分析，本节课的教学目标（从学生学习的角度）可确定为：（1）将探究碰撞过程所遵循的客观规律归结为寻找碰撞中的守恒量，加深对物理学中守恒思想的体会和认识；（2）回顾已经学过的关于速度测量的知识并运用于新的实验情景之中，提高灵活应用已有知识的能力；（3）通过独立思考、小组合作与全班交流，设计实验、动手操作并在实验过程中不断完善各自的实验方案；（4）分析自己的实验结论并倾听、吸收他人的实验成果，归纳得出较为可靠的结论。总之，要让学生完整地经历探究碰撞中的不变量的过程，体验自然规律的探究过程和方法。
二、开放空间，教学准备围绕学生自主学习
本节课的教学准备，教师主要需要考虑两个问题：一是如何引发学生的探究欲望，形成探究问题；二是准备怎样的实验资源，满足学生自主探究的需要。考虑到课堂时间和效率，引发问题环节教师直接准备了生活中的多个碰撞的视频；而在实验探究环节，根据学生已有知识，学生可能提出多种测量碰撞物体速度的实验方案，为真正满足学生自主探究的要求，将每种方案对应的实验器材都做较为充分的准备，布置在教室的四周。
可能的实验方案：
方案一：双线摆碰撞
让两个摆球在最低点相碰，利用测量释放时及碰撞后摆起的角度或高度可以测碰撞前后摆球的速度。准备橡皮泥备用，以分别研究弹性碰撞与完全非弹性碰撞。
方案二：小车碰撞，利用打点计时器测速
将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如图1）。通过纸带上的数据分析测出它们碰撞前后的速度。
方案三：气垫导轨上滑块碰撞，利用光电门测速
如图2所示，气垫导轨上两滑块发生各种碰撞，利用数字毫秒计测量每次滑块上方挡光板通过光电门的时间来测滑块速度。
方案四：气垫导轨上滑块碰撞，DIS测速
实验装置类似于方案三，直接用DIS传感器测量各阶段滑块速度。
方案五：小球碰撞，利用平抛测速
两球碰撞前后的速度方向都是水平的，因此两球碰撞前后的速度可以利用平抛运动的知识求出，如图3所示。这个实验也可以利用两小球下落高度相同，其飞行时间相同，故直接用长度测量代替速度的测量。
三、任务驱动，教学流程突出核心问题探究
1.观察生活，聚焦问题
视频播放生活中的各种碰撞现象。
教师旁白：生活中经常能看到各种物体间的碰撞现象，在碰撞过程中物体的运动状态都发生了一定的改变。这其中有怎样的规律呢？
引导学生回忆已经学过的物理规律，指出科学家在研究物理规律时往往“恒中求变、变中求恒”，从而将问题聚焦为“能否找到物体碰撞前后有什么守恒量”。
设计思想：物理来源于生活，本节课教学时间极为紧张，因此引入课题极其简短，但问题的提出仍然来自于生活现象；教学中不惜时间地先设问碰撞中遵循怎样的规律，再让学生通过类比聚焦问题，是为了强化学生对“恒中求变、变中求恒”的科学方法的体验。
2.提出猜想，设计实验
组织讨论，请同学们猜想在碰撞前后系统可能的守恒量会是怎样的物理量？这个守恒量应该与哪些物理量有关？
经过讨论得出：如果存在这样的一个守恒量，这个量应该与描述物体特征的物理量“质量m”和描述物体运动状态的物理量“速度v”有关，这个守恒量可能是速度v、动能
，也可能是mv、
、v/m等形式。
设计思想：科学的猜想应该是立足于学生的生活经验及以往的科学知识基础上引发的新疑问，“这个守恒量应该与哪些物理量有关？”这一设问正是做了这样的引导。
教师：如何用实验验证上述猜想？需要测量哪些物理量？根据已学过的知识，怎样测量这些物理量？
学生已经学过多种测量速度的方法，对此教师课前做了较为充分的准备，如前文所述。让学生根据提出测量速度方法的不同进行自由分组，讨论设计怎样的装置来“制造”一次物体间的碰撞并测出物体碰撞前后的速度，验证前面提出的猜想。设计实验是本课难点，教师在各组巡视，适当参与讨论，及时给出必要的提示与帮助。
各小组汇报各自的设计方案，教师适当点拨：（1）为什么全部或者大多数小组都选择了研究系统中物体在碰撞前后都在一直线上运动的碰撞？反映大家都自觉或不自觉地遵循了物理学的一个重要的研究方法——“研究复杂现象往往从简单的模型开始”。（2）用摆球碰撞的方案中，为增加稳定性，保证摆球在一直线上发生正碰，可以采用双线摆。（3）小车碰撞用打点计时器测量速度的方案中，受到器材的限制，只能测量一辆小车的速度，因此必须让一辆小车在碰撞前静止，且碰撞后两辆小车粘合。在这个实验中，要考虑如何消除摩擦力的影响。（4）利用平抛测速的实验方案中，要通过2次平抛分别测量碰撞前后小球的速度，如何保证这两次平抛所测量的是“同一次”碰撞前后的小球速度？另外在这个实验中，还要考虑碰撞后小球发生反弹的可能性。
设计思想：本节课为高中阶段物理学习的后期，学生已储备了足够的知识，有能力设计出各类实验。以如何探究碰撞中的不变量为核心问题，不把问题过分细化、琐碎化，彻底开放教学空间，让学生根据各自的初步想法自由组合成小组来设计实验，一方面可以发挥个体的聪明才智，充分调动学生学习的主动性，同时也可以培养学生的学习合作能力，共同克服实验设计的难点，通过每个小组的实验设计以及交流、点评注意点，让每个学生都能从听取别人的实验设计和教师点拨中进一步完善自己的知识和方案。
3.实验操作，汇报评估
学生按照自己设计的实验方案自主分组，利用课前布置在教室四周的实验器材进行实验，教师巡视并参与各组的讨论，给予每个小组必要帮助的同时掌握各组的实验情况，增强大组交流时的针对性。各小组学生完成实验、处理好数据后，在白纸上画出必要的原理、装置示意图、数据记录表格以及运算结论等，做好交流汇报准备。
借助实物投影仪，各组代表做汇报交流，内容包括实验装置与过程、实验中遇到的问题、实验现象与数据以及得出的结论或困惑等，过程中其他学生可随时发言或提问，鼓励师生互动与生生互动。
设计思想：某些实验方案中物体恰好发生了弹性碰撞，找到的守恒量也许会是动能甚至速度，但这些结论不能得到其他组实验的支持，通过全班的交流与合作，最后得到正确的结论，对每一位参与者都是一次难忘的探究体验。交流过程不做过多预设与限制，让课堂探究因生成而美丽！
4.总结收获，分享体验
得出动量守恒并不是这堂课最主要的收获，教师要通过回顾本堂课探究的全过程，引导学生从问题的提出与聚焦、守恒思想的应用与科学猜想、实验的设计与完善、自主探究与交流合作等多方面进行全面的总结。
作为课堂的延伸，本节课的作业并不是动量守恒的应用与解题，而是要求学生课后选择一个别组的实验方案进行实验并与自己的方案进行比较，对实验提出至少一个改进意见。
设计思想：每个学生对本节课的探究都会有自己独特的深刻体验，但可能零碎一点，课堂总结就是要使学生的体验更全面、更深化。课后作业既是一个巩固提高的过程，更是一个进一步分享体验的过程，足可成为本节课的“绕梁余音”。
四、教学后记：教学效果源于学生真实参与
某教师在不同的班级多次试教了本节内容，通过课堂观察、课后问卷及学生访谈，我们认为本节课的教学取得了令人满意的效果，多数学生对本节课涉及的实验探究过程、方法与思想有了进一步的认识与体验，能在新的实验情境下灵活运用已学知识和方法进行实验设计与完善，对即将学习的动量概念与动量守恒也有了鲜明的、真切的第一认识。回顾这堂课的教学，我们有以下体会：
1.高效的学生探究活动离不开适当的核心任务探究
利用实验探究碰撞中的不变量是本节课的核心探究任务。一方面，这个任务是建立在对学生已有知识、经验和能力的认真分析与把握的基础上，是学生力所能及的、适当的探究任务。另一方面，这个任务给了学生一个系统思考问题的机会，对学生来说是富有挑战性的“大问题”，而不是被老师嚼碎的带着暗示和时时牵引着孩子思维的“小问题”。要很好地完成这个任务，学生需要主动调用自己学过的知识做深入的思考，需要面对新的情景做灵活的变化，需要仔细倾听其他同学的意见和成果对自己的想法做适当的调整，从这个意义上说，本节课可以看成高中物理实验探究的一次高效综合训练。
2.执行核心任务探究离不开开放的自主学习空间
《探究碰撞中的不变量》的实验有多种方案，一般教学中都是由教师选择一种方案，课堂上把学生引导到设定的方案中进行探究，得出结论。这样的处理，在“动量”这一概念的形成上似乎能达到同样的效果，但是在探究的过程中，学生容易不自觉地成为教师的操作工和机械手，其思考的深度和广度，其涉及的知识面，最终其收获的锻炼和体验与本节课的教学都是不可同日而语的。因此，本节课的开放性实验，是成功实现教学目标的重要保障。
开放课堂的教学空间，绝不是教师撒手不管对学生放任自流。从本节课的实例中我们看到，教师为开放性实验做了充分的准备，深入了解学生，准备多种预案，对各种方案中学生可能出现的问题和关键点都能够一针见血。正是这些充分的预见和准备，为课堂生成的美丽之花准备了肥沃的土壤。
3.真正的合作交流离不开参与者的独立思考与自主探究
本节课的设计非常重视学生的合作学习。与一般的小组合作不同的是，本节课中学生是按照各自独立思考的实验初步方案自由分组，通过小组内交流改进完善实验，再通过各实验小组的交流与综合分析得出最终结论，也就是说探究的成功完全建立在小组内和小组间充分交流合作的基础上，而小组合作交流又完全建立在个体的独立思考与自主探究的基础上，一定程度上避免了小组合作学习中“一人发言大家听，一人操作大家看”的情况，学生也真正体会到了这种平等交流、思维碰撞式的合作交流的方式与成果。
当然，在试教中我们也发现，个别基础特别薄弱的学生还是很难适应本课的要求，在探究过程中几乎处于看客的地位。如何加强对这些特殊学生的针对性指导，使每个学生都受益，也是目前班级授课制下需要面对的共同课题，还需要做进一步的探讨。瑕不掩瑜，对照新课标所提出的“自主学习、合作学习、探究学习”的要求，本节课不失为一次成功的尝试。