单元指导发现教学模式

当今科学技术发展迅猛，知识更替日新月异。为了迎接新技术革命的挑战，适应我国四个现代化建设的需要，在邓小平同志的“四个面向”指示的鼓舞下，教育战线掀起了教育改革的浪潮。其目的在于有效地培养学生独立获取知识的能力和创造性思维能力，使之成为创造性开拓型的人才。

教学有法，但无定法，用什么方法得因地而异、因校制宜，看教育对象而定。经过试验，湖南怀化市三中刘达新等老师在物理教学中采用单元指导发现法，已初见成效，现综述如下：

单元指导发现法的理论依据

教育心理理论指出：教学的任务是使学生准确而牢固地掌握知识，形成技能，发展智力，培养能力，并形成良好的思想品质。教学过程应当是学生在教师指导下“发现”知识的过程。阿基米德曾提倡过“使学生自行发现的教学方法”。我国古代教育家孔子指出：“不愤不启，不悱不发，举一隅， 不以三隅反，则不复也”（《论语·述而》）。即所谓“愤而悱发”。十九世纪，德国教育学家第斯多惠（1780—1860）曾说：“一个坏的教师奉送真理，一个好的教师则教人发现真理。”美国教育心理学家罗杰姆·S·布鲁纳

（1915——）认为：“科学家的工作是发现，学生的学习也是一种发现，都是创造性的智力活动，性质一样，只是程度的深浅而已。”他说：“教学不

仅使学生理解学科的基本结构，还要重视发展学生的智力。”可见，他的教学论的基本观点是：教学过程应该是学生积极获取知识的过程，同时也是学生不断发展智力的过程。

物理学是自然科学的基础学科。物理概念和规律来源于实践，但要从实践经验中总结出物理概念和规律，还必须进行分析、综合等抽象的思维活动。一般说，人们在抽象出物理现象的共同属性后，就认识了有关的物理概念； 在抽象出物理现象的变化规律后，就发现了物理规律。如果中学物理不打破教材、教师、课堂三中心的老格局，不改变传统的以传授知识为主的注入式教学法，充分让学生像当初科学家“发现”定律那样去发现知识，十分注意在经验事实的基础上，通过抽象思维而概括出理论来，就难以完成培养能力， 发展智力的教学任务。

单元指导发现法的教学过程

现以高一物理第八章《动量》的教学为例，来说明单元指导发现法的教学过程：

一、划分教学单元，以教材本身的知识结构为依据划分教学单元，每个单元是一个研究课题。

教师围绕课题，紧扣教材，编排教学程序。学生则按所编程序进行有条不紊的探索。高一物理第八章《动量》共分三个单元，

1. 研究在任意力作用下的物体的机械运动状态发生变化时和哪些因素有关，定量关系怎样（1—2 节）。

2. 研究合外力为零的物体系统内相互作用的物体所遵循的规律（3—5 节）。

3. 研究碰撞问题和反冲问题（6—7 节）。二、教师的指导。

要使学生通过教学过程达到掌握知识，形成技能和发展智力的目的，教师的指导是十分重要的，单元指导发现法中的指导是以学生为主体的“探索性学”的指导。

1. 设置问题情景，引起学生惊疑，激发学生的学习兴趣，产生直接学习动机，最大限度地调动学生的学习积极性。

如《动量》第一单元的教学一开始，便设置如下两个问题：

①鸡蛋碰石头，鸡蛋是否一定会烂？你有无使它不烂的办法？

②从同一光滑斜面上两个不同位置释放两个完全相同的物体，谁先到坡底？此时那个速度大？落到同一水平面谁停得快？

1. 紧扣教材，提出一系列问题（按程序编印成文），通过学生自己阅读教材，观察演示实验或动手实验，动笔记录、启发思索，进行解答等办法来探索。

如《动量》第一单元按教材依次提出了如下四个大问题：

①在刚才气垫导轨的演示实验中，滑块质量 m=0.2 千克，设施了 F=0.8

牛顿的力，滑块离手时速度 v=2.0 米／秒，求力的作用时间和滑块滑行的距离。

②光滑水平面上摆着四个完全相同的物体，分别受到一个恒力作用，且四个力同向平行，它们的大小，作用时间和各物体的质量已列入表一，试求其余各量并填入表一；如果它们的质量不同，而受的力和力的作用时间却完全相同，已知量已列入表二，求其余各量并填入表二。

然后对两表进行数据分析，写出你发现的结论。

③如果演示实验的已知条件保持问题①的各已知量不变，但在开始施力时，滑块沿施力方向的速度 v=0.4 米／秒，试求滑块受的冲量 I， 初末位置的动量■P0、P 及动量的增量△P；如果 v0=1.0 米／秒，此时滑块运动方向不详呢？通过这些定量分析你找到了什么规律？

④在实验中，滑块运动到右端时，被导轨的档块反弹回来，若滑块的速度保持 2.0 米／秒不变，求滑块受到的冲量。

• 表一：各物质量 m=1.0×10 3 千克

m F（N） a（m／S2） v（m／S） t（S） F· t（NS）

表二：各物受力 0.6 牛，作用时间 3 秒

F·t（N·S） m（Kg） a（m／S2） v（m／S2） m·v（Kg·m

／S）

又如《动量》第二单元，《动量的变化》一节中，除两帧闪光照片外， 在提纲中又补充了一张斜碰闪光照片（来自原十年制中学试用本高中物理上册），要求学生自己识图，并测出有关实验数据。

三、对感知材料进行分析、对比、综合，概括，建立概念，发现规律。如对表一、表二的分析、对比、综合后，建立冲量和动量两个概念；对

三帧闪光照片的实验数据的测定，在教师引导下，归纳推理，从而概括出动量定理和动量守恒定律。（详见所附教案）

四、运用探索获得的知识解决实际问题，巩固和深化概念和理论，并在解决实际问题的过程中发展学生的创造思维。如《动量》第一单元中布置的第 4 问及鸡蛋碰石头问题的解答、想办法等，都能起巩固、深化和创新的作用。

单元指导发现法要注意的问题

1. 提纲要精心设计。提纲是教学程序的体现，也是学生开展思维活动的指南，激发学生思维的引信。因此，设计提纲要紧扣教材，提纲上的问题要具有指导性和启发性，能使学生由此及彼、由表及里地理解教材内容，独立获得知识。

2. 教法要避免单打一。单元指导发现法可以作为物理教学的主要方法，但不是万能的方法。物理学的实践性强，物理慨念和物理规律，是前人在科学道路上反复实验、不断探索和攀登的结果。因此，物理教学采用单元指导发现法为主，教师多花点精力，让学生用较多的时间去“实验—探索— 发现”已知真理，走科学家探索自然规律，发现真理的道路，培养他们独立获取知识的能力和创造性思维的能力，是很必要的，是具有重要意义的。

但物理教材是根据教育心理理论，按照教学大纲和教学原则编写的，符合科学体系和学生的接受能力。教材中还有物理学史和现代物理知识简介等等，内容丰富。对物理教学来说，没有一种万能的教法，因而不能单打一地只用一种模式。也可以实事求是地同时采用效果较好、省时省力的其它教学法如自学、讲授、谈话、讨论、指导作业等。

1. 教师的指导要不失时机、注意份量。学生在“探索性学习”过程中， 他们大脑模型中的每一个神经元，不是被动地接受信息。对新知识的接受要受到旧知识、经验和能力的影响，这种干扰的克服很需要教师的适时指导。教师指导份量的多少，因人而易。贯彻因材施教的原则。

2. 要注意正确评估教学效果和改变考查方法。不同的教学方法要产生不同的教学效果，教法不同评估效果的标准也应有所不同，而考查的方法也应有相应的变化。单元指导发现法评估教学效果的基本标准是既看成绩，更看能力，即一看学习成绩、二看创造性思维能力、三看独立获取知识的能力、四看能力的迁移和学科的全面发展。单元指导发现法要注意经常性考查，随时取得反馈信息。从探索过程可以看到学生的能力，学生的发言、作业和考试可考查学生思维、表达能力和掌握知识的程度，自学课、实验课可以考查独立获取知识的能力和实验技能（规定每期自创一件简单仪器）。

通过实践，学习成绩跟平行班比提高较快（高 10 分左右），更重要的是能力提高更明显，学习积极性的高涨、兴趣的上升，远为平行班所不及，能力的培养要比学习成绩的提高更困难，更需持久，更难“立竿见影”。我们相信，只要坚持这种教法，着重培养学生能力，他们今后是可以迅速成才的。

附：单元指导发现法的一段教例

为了说明单元指导发现法的以上论述，对单元指导发现法有个具体了 解，仍举《动量》第一单元为例，因这单元的前半部在正文中列举颇多，故这里只取后半部为例。

⋯⋯

老师说：请同学们继续阅读提纲，解答问题三。

（提纲）：问题三、如果演示实验的已知量不变（即 m=0.2kg、F=■0.8N，

v=2.0m／S），但在开始施力时，滑块沿着施力方向的速度 v0=0.4 米／秒， 试求滑块的冲量 I、初末位置的动量■P0、P 及动量的增量；如果■v0=1.0 米／秒，此时滑块运动方向不详呢？通过这些定量分析你找到了什么规律？

学生探索：（老师在学生中巡回指导，重点摆在中差生。最后挑选一份提纲讲评）。

老师说：××同学的解答和发现是：

（板书）：当 v0=0.40 米／秒时

■

I=F·t=0.80×0.40=0.32 牛／秒P0=mv0=0.20×0.40=0.080 千克·米／秒P=mV=0.20×2.0=0.40 千克·米／秒

△P=P-P0=0.4-0.08=0.32 千克·米／秒

当 v0=1.0 米／秒时，a=0.4 米／秒 2 ■ I=0.80×0.25=0.20 牛顿·秒 I=△P P0=0.20×1.0=0.20 千克·米／秒P=0.20×2.0=0.40 千克·米／秒

△P=0.40-0.2=0.20 千克·米／秒

发现：物体所受的冲量等于动量的增量。即 I=F·t=△P

老师问：大家认为他的解答和发现对不对？ 学生答：对。对是对，但不完善。⋯⋯

老师说：谁有不同的看法请举手发言。

××同学举手发言：我认为他的第二步没有指明初速度的方向，他的解答是按初速度与力 F 同向来解的，运算过程是对的，结论也对了。如果再把初速度与力的反向情况也计算一下，那就更能代表一般情况了。我的解答是这样的。（交提纲给老师）

老师说：××同学的看法很好，下面我们就看××同学的不同解答部分。

（板书）：当 v=1.0 米／秒，且 r 与 F 反向时，设向右施的力的方向为负，则：

a=4.0 米／秒 2、v=2.0 米／秒·v0=-1.0 米／秒

• I=F·t=0.89×0.75=0.60 牛·秒。 I=△P

P0=mv0=0.20×（-1.0）=-0.20 千克·米／秒P=my=0.20×2.0=0.40 千克·米／秒

△P=P-P0=0.40-（-0.20）=0.60 千克·米／秒

老师问：××同学的解答好不好？ 同学答：很好。

老师说：我看他们两个都不错。××同学只是在审题时不够细心，在思考问题时也形成了“惯性”，由第一问带来了第二问的失误，以后审题要仔

细一些。我们在研究任何问题时，都要注意全面考虑问题，作为一条规律就要适应一般情况，而不能只在某一种特殊情况下成立。

刚才××同学的发现就是动量定理。公式 I=△P 就是动量定理的表达 式，公式中的力既可以是恒力，也可以是变力，公式中的适用范围就可想而知了。从这个表达式看，冲量的方向还可怎样确定呢？

学生思考。

老师提示：大家还记得加速度方向的确定办法吗？

（板书）：■

老师问：现在大家知道吗？

同学答：知道了。冲量的方向跟动量增量方向相同。

老师说：冲量方向既可由力的方向确定，又可由动量的方向确定。同样， 动量增量的方向既可由速度增量确定，也可由冲量的方向确定。

老师又说：请大家观察一下气垫导轨和滑块两端，为什么要装上弹簧式橡筋一类的弹性附件呢？如果导轨两端只有挡块，滑块两端换上两个灯泡， 将会发生什么情况呢？请大家根据动量定理和机械能的知识来回答。

（停两分钟，让学生思考、议论） 老师问：谁想好了，请回答。

××同学答：装弹性附件的作用有两个，一是延长作用时间，减小作用力，保证仪器不损坏；二是为了保证机械能守恒，使滑块在气垫导轨上的速度大小保持不变。如果不装弹性附件，玻璃和金属块在碰撞过程中的作用时间短，相互作用力大，灯泡会破碎，动能转化成了其它形式的能，滑块速度会发生变化。

老师说：××同学答得很好。当物体动量的增量一定时，物体所受的冲量也是一定的，作用时间跟作用力成反比。这个反比关系应用很广。鸡蛋碰石头，鸡蛋烂还是不烂，问题好像是肯定的。但如果在鸡蛋外面裹上层很好的缓冲保护层，肯定的答案就可以变成否定的答案。

老师说：“提纲还有最后一个问题四，请解答。

（提纲）：问题四：在演示实验中，滑块运动到右端时，被导轨挡块弹了回来，速度仍然保持 2.0 米／秒不变，求滑块受到的冲量。

学生解题。（老师在同学中巡回视察指导，抽样讲评）。

老师说：现在我拿了两份答案，把它们写到黑板上，请大家注意分析， 发表意见。

（板书）：F·t=mv2+mv1

=2mv0

=2×0.2×2

=0.8

答：滑块受的冲量是 0.8 牛·秒。设滑块向右运动的方向为正。

F·t=m（-v）mv0

=2mv0

=2×0.20×2.0

=0.80

答：滑块受的冲量是 0.80 牛·秒。方向向左。老师说：哪位同学想好，请发表意见。

××同学说：后边的解答是对的。因冲量和动量都是矢量，解答这类问题要先确定个正方向，解出结果后，还要指出待求矢量的方向。

老师说：××同学的看法是正确的。凡是牵涉到矢量的运算问题，都要先确定一个正方向，如果计算结果为正，待求矢量与规定的正方向相同；为负，则方向相反。矢量既有大小，又有方向这两点都必须在结果中作明确的回答。

老师小结：这一课从演示实验入手，通过大家认真探索，积极思考，动手作业，总结归纳出了冲量和动量两个重要物理概念，发现了重要的物理规律——动量定理，谈到了他的广泛应用。课后请同学们抓住两个概念，一个定理去进行复习，并做一下教材上的练习，为下节习题指导课打下基础。