高職力學(xué)課堂外探究教學(xué)一例*

林毅貞

(陽江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系 廣東 陽江 529500)

探究式教學(xué)包括課堂內(nèi)探究教學(xué)與課堂外探究教學(xué)，課堂外探究教學(xué)是當(dāng)前教學(xué)改革中出現(xiàn)的一個(gè)新的教學(xué)模式.它從學(xué)生的需要和發(fā)展出發(fā)，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)貼近生活、接近生產(chǎn)的空間，讓學(xué)生體驗(yàn)探究的樂趣、感悟探究的方法；在探究中學(xué)會合作、學(xué)會交流，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和解決實(shí)際問題的能力，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)．下面以一個(gè)教學(xué)案例，具體說明之.

1 探究案例——“隨意伸縮”裝置

1.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1)提高學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力．

(2)學(xué)會求解摩擦?xí)r的平衡問題．

(3)通過對力學(xué)實(shí)際問題的探究，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．

1.2 設(shè)計(jì)思想

從生活實(shí)際中引出所要研究的課題，通過探究，使學(xué)生學(xué)會用力學(xué)方法解決實(shí)際問題．首先創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后由學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題或教師提出問題，再通過學(xué)生思考、分析、實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證、教師指導(dǎo)等探究方法來解決問題．

1.3 小組成員

有組長及六位同學(xué)．

2 探究過程

2.1 創(chuàng)設(shè)情境 引入課題

教師：當(dāng)我們?nèi)ソ纪庖按稌r(shí)，要搭一個(gè)爐灶，那是一個(gè)頗費(fèi)心思的問題．需要帶上鋤頭去挖土，需要撿些石頭或磚頭砌灶臺，砌成的灶臺不一定穩(wěn)固．如果我們帶去“隨意伸縮”(如圖1所示)，就方便多了．

圖1

2.2 介紹裝置 提出問題

教師讓學(xué)生觀察及動(dòng)手操作，然后讓學(xué)生介紹“隨意伸縮”裝置的構(gòu)造和使用方法．“隨意伸縮”是由1個(gè)支架、3根空心桿(豎桿1、豎桿2、橫桿)、1根繩索、1口鍋和兩個(gè)掛鉤構(gòu)成.豎桿1的上端通過掛鉤固定在支架頂端，另一端套在豎桿2上，豎桿2穿過橫桿的孔吊起一口鍋，繩索的一端套在豎桿1上，另一端套在橫桿上．通過這個(gè)裝置，我們可以隨意調(diào)節(jié)豎桿2的長度，從而隨意調(diào)節(jié)鍋的高低，使鍋離火焰達(dá)到適當(dāng)?shù)木嚯x．

學(xué)生饒有興趣地玩弄著這個(gè)裝置，首先提出一個(gè)問題.

問題1：鍋和豎桿2為什么不會掉下來？

教師引導(dǎo)學(xué)生再提出下面兩個(gè)問題.

問題2：能使豎桿2隨意伸縮的條件是什么？

問題3：此裝置能吊起多重的物體？

2.3 探究問題1：鍋和豎桿2為什么不會掉下來

學(xué)生猜想：

(1) 豎桿2受到壓力的作用；

(2) 豎桿2受到摩擦力的作用；

(3) 豎桿2受到的摩擦力與桿2和鍋的重力平衡．

教師提示：因?yàn)樨Q桿2的質(zhì)量很小，可以忽略不計(jì)．

分析證明：

學(xué)生通過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)豎桿2與橫桿接觸的地方不是整個(gè)接觸面，而是一部分接觸，另一部分沒有接觸．學(xué)生對豎桿2進(jìn)行簡化，受力分析如圖2所示.豎桿2受到的力,有橫桿對它的摩擦力F1、F2及壓力N1、N2；豎桿1對它的摩擦力F3及壓力N3；鍋對它施加的拉力G．

圖2 圖3

得出結(jié)論：

當(dāng)F1+F2+F3=G時(shí)，豎桿不會往下落．

2.4 探究問題2：豎桿2隨意伸縮的條件是什么

學(xué)生猜想：影響豎桿2隨意伸縮的因素,有繩索的張角、橫桿的長短、豎桿1的粗細(xì)、物體的重量．

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：通過控制變量法，用下列實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證他們的猜想

(1)當(dāng)繩子的下端固定不動(dòng)，上端在豎桿1上移動(dòng)，改變繩子與橫桿的張角θ，觀察鍋和豎桿2是否會掉下來(圖3)？

(2)繩子上端固定不動(dòng)，下端沿橫桿移動(dòng)，改變橫桿的長度OA(圖4)，觀察鍋和豎桿2是否掉下來？

(3)改變繩子兩端點(diǎn)的位置，使OA長和θ角同時(shí)改變，觀察鍋和豎桿2是否掉下來？

(4)把豎桿1換上一根細(xì)木桿，使豎桿2套在木桿的外面，觀察鍋和豎桿2是否掉下來？

(5)改變物體的重量(往鍋里加石塊)，觀察鍋和豎桿2是否掉下來？

學(xué)生觀察下述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

實(shí)驗(yàn)1：當(dāng)θ角小到一定的程度時(shí)，鍋和豎桿2掉了下來；

實(shí)驗(yàn)2：當(dāng)OA小到一定程度時(shí)，鍋和豎桿2掉了下來；

實(shí)驗(yàn)3：當(dāng)OA越短，θ角越小，鍋和豎桿2越容易掉下來．

而第 (4)、(5)兩種情況，鍋和豎桿2并沒有掉下來．

學(xué)生問這是為什么？

教師引導(dǎo)學(xué)生分析橫桿處于臨界平衡狀態(tài)的情況，對橫桿受力分析.橫桿受到的力有，豎桿1對它的摩擦力及壓力，繩子對它的拉力F(圖4)．

圖4

因?yàn)闄M桿總是處于平衡狀態(tài)，所以滿足平衡方程

∑MO(F)=0

即

F2′=μN(yùn)2′

解得

圖5

教師引導(dǎo)學(xué)生對豎桿1進(jìn)行受力分析(圖5).因?yàn)樨Q桿1處于平衡狀態(tài)，以C為矩心列平衡方程

F3′=μN(yùn)3′N3=N3′

解得

2.5 探究問題3：豎桿2能吊起多重的物體

學(xué)生猜想：

只要該裝置強(qiáng)度足夠，不管重物多重，豎桿2不會下滑．

學(xué)生做實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證：

(1)什么都不掛，豎桿2不下落；

(2)把鍋掛上去，不斷地往鍋里加石塊，觀察現(xiàn)象．

學(xué)生描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

不斷地往鍋里加石塊，重量越大，桿的變形越大，但豎桿2和鍋不下落．

教師引導(dǎo)學(xué)生分析原因：

當(dāng)所吊的物體重量增大時(shí)，桿的變形增大，說明豎桿2受到的壓力增大，要維持它們平衡所需的摩擦力增大．所以只要該裝置所有的器材都良好，強(qiáng)度足夠，不管物體多重，豎桿2不下滑．

3 教學(xué)效果

教學(xué)實(shí)踐表明,在課外采取探究學(xué)習(xí)的教學(xué)模式,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，較大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；學(xué)生的綜合素質(zhì)也有較大的提高，無論是合作能力，還是適應(yīng)能力、交流能力、分析問題的能力、解決實(shí)際問題的能力等都得到進(jìn)一步的提高．這種方式不僅僅使學(xué)生在力學(xué)課業(yè)方面取得長足的進(jìn)步 , 更重要的是幫助他們了解自己的潛力 ,養(yǎng)成獨(dú)立探究的良好習(xí)慣以及勇于創(chuàng)新的精神，這些都將使學(xué)生終身受益．

參考文獻(xiàn)

1 教育部.教育部關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見.北京:中華人民共和國教育部,2006

2 科學(xué)探究附屬讀物編委會.科學(xué)探究與國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)——教與學(xué)的指南.羅星凱等，譯.北京:科學(xué)普及出版社，2004

3 靳玉樂.探究教學(xué)論.重慶:西南師范大學(xué)出版社,2001.87-93

4 鄧澤民，陳慶合，劉文卿.職業(yè)能力的概念、特征及其形成規(guī)律的研究.煤炭高等教育,2002(2):104-107

5 陳宇.職業(yè)能力以及核心技能.職業(yè)技術(shù)教育.2003(33):26