初中物理“探究行為”的先行設計

吳玉梅

(江蘇省張家港市合興初級中學 215626)

初中物理“探究行為”的先行設計

吳玉梅

(江蘇省張家港市合興初級中學 215626)

學生物理探究學習離不開探究行為，探究行為的課堂組織要點在于組織好探究活動，因此教師要善于對學生的探究行為進行先行設計.

初中物理；探究行為；先行設計

在初中物理課堂教學中，引導學生開展物理探究學習是十分重要的.學生物理探究學習離不開探究行為，因此，教師要善于對學生的探究行為進行先行設計，這樣，才能確保初中生物理探究學習的高效化.以下我結合《動能 勢能 機械能》一課的教學為例，談一談探究行為先行設計的策略.

一、探究目標的制定

探究教學作為初中物理教學的重要組織方式，在進行教學設計時應準確理解新課標的要求，同時還應考慮學生的已有認知和教學內容，按照新課標的要求分解學習目標，這樣才能帶來更好的教學效果.學習目標通常包含四個要素，分別是行為主體、行為動詞、行為條件和表現程度.初中物理課堂的行為動詞通常有測量、使用、選用、觀察、經歷、探究等.

例如，“動能 勢能 機械能”本節課的學習重點是掌握動能、勢能、機械能的基本概念，并明確動能與勢能相互轉化的關系.

教材中為了讓學生準確掌握該教學目標，設計了三個探究活動：1.研究影響動能大小的因素；2.模擬打樁實驗；3.研究擺球動能與勢能的轉化.這三個探究活動中最難的是第一個，不僅需要學生有較高的探究能力，還要安排學生進行分組實驗.教材中有一段關于“大海中蘊藏的機械能”的短文，學生通讀文章發現大海中有著巨大的能源等著我們去開發.另外，教材中還有4個實例分析和2個小制作，可以作為課堂延伸內容或是課后作業交給學生去完成.

通過這一課時的學習，學生發現他們對動能、重力勢能和彈性勢能這三個概念有了更深入了了解，由于一些淺顯知識在八年級已經學習過了，學生對一些實驗現象并不陌生.對于“定性探究決定有關能量大小的因素”，要求學生自己設計實驗法案，這對學生探究能力是一個不小的考驗.通過實驗，學生們發現了“動能和勢能的相互轉化”，這個發現讓他們既陌生又激動.

通過對上述教學活動的分析，我們明確了該課程學習重點是進行實驗探究，包括實驗分組、演示、觀察和分析，實驗加強了物理與社會和生活的聯系，有利于構建以“探究行為”為核心的初中行為課堂.該課程的學習目標如下：①了解動能與物體速度、質量的關系；②了解彈性勢能與形變的關系，并通過探究了解重力勢能的決定因素；③了解動能與勢能的轉化關系，并能夠簡要描述一下動能與勢能轉化的物理現象.

二、探究問題的設計

認知心理學是這樣定義“行為”和“思維”之間的關系的，“行為”是“思維”的體現，同時對“思維”的創新有有著促進作用，將二者緊密聯系在一起的關鍵就在于“有價值的問題”.為了促進學生思維的發展，使之連貫且具備躍遷性，筆者認為應該對問題進行整合，使之成為有內在邏輯的問題鏈.

例如，“動能 勢能 機械能”一課的教學中，可以設計以下問題鏈.

問題鏈1：在探究活動的準備階段進行概念構建

請問，運動的錘子、拉長的橡皮筋、被舉高的磚塊是否具有能量，我們是如何感受到它們的能量的？

這三種物體都具有能量，其中運動的錘子能將鐵釘釘入木板，體現了錘子的動能；拉長的皮筋能將子彈射出，體現了皮筋的彈性勢能；被舉高的磚塊能將小桌拍入沙中，體現了磚塊的重力勢能.

問題鏈2：在探究行為涉及階段提出猜想并設計實驗

請問：①如何讓小車運動起來？②小車動能的大小是通過什么顯示出來的？③請根據生活經驗猜想影響動能大小的因素？④請設計實驗研究上述因素對動能大小的影響？

問題鏈3：在探究結論階段討論結果的應用

①為什么要對汽車行駛的速度進行規定，尤其是卡車，限速要求更高？②為什么建水電站時要建攔河大壩？

這三個問題都是圍繞“探究行為”來進行設計的，其目的是為了讓探究行為變得更為廣泛和有效.

三、探究實驗的設計

初中物理課程具有很強的實踐性，而“行為課堂”重點強調實驗為核心，這與初中物理教學不謀而合.充分利用“行為課堂”，全面提升初中學生科學素養和實驗能力也是響應新課標的重要表現.

分組實驗1：探究動能大小與哪些因素有關

實驗1的研究對象是小車，通過觀察木塊被小車碰撞后移動的距離來引導學生了解小車的動能.實驗中，小車的動能越大，木塊被撞擊后移動的距離也就越遠.至于碰撞過程中出現的能量轉化我們不必深究.關于這個實驗中，有一個重要的概念：“將不同質量的小車從同一高度的同一斜坡釋放，當小車運動到水平面時，它們的速度相等.”為了讓學生將這個概念理解得更加深入，教師可以進行一個演示實驗，即去掉木塊，直接將兩個質量不等的小車從同一高度滑下，我們發現兩個小車運動情況是一致的.為了讓實驗效果更加明顯，可以在木塊撞擊面上墊一層泡沫塑料.

分組實驗2：觀察擺球動能和重力勢能的轉化

在進行實驗前，教師先讓學生自主討論，小球在上拋階段和下落階段動能和勢能的轉化情況，先讓同學們有一個簡單認知，之后較為復雜的擺球實驗才能更好的進行下去.實驗過程中，教師也要適時給予指導，如指導學生在適宜的角度釋放小球，避免小球與鐵架臺發生碰撞導致能量損耗影響實驗效果.在實驗分析階段，教師指導學生對影響動能、勢能的因素進行分析，從而更進一步掌握動能、勢能的轉化情況.

教師演示實驗：魔罐

魔罐在整個課堂上一共用到了三次，第一次是在課堂的開始階段，將魔罐從一個傾斜角較小的斜面上放下，魔罐會先沿斜面滾下，之后自動返回并沖上斜面，這個現象與學生已有認知發生了沖突，學生們的興趣一下子被激發起來了.第二次是解惑的階段，當教師撕掉了魔罐表面的紙張后，我們發現魔罐內有鉤碼和橡皮筋.其實魔罐的滾動就是一個勢能、動能相互轉化的過程，魔罐滾動時，橡皮筋會發生彈性形變，然后返回，橡皮筋又恢復原樣.魔罐的第三次出現是課堂小結階段，教師再次演示了魔罐實驗，同學們觀察到魔罐會往復滾動，但幅度會越來越小直至停止，以此引導學生課后對機械能守恒的思考.

學生演示實驗：模擬打樁

模擬打樁實驗需要準備盛沙的玻璃容器，這樣才能更清晰地觀察“打樁”的深度.我們可以選用大小不等的磚塊作為“重錘”，至于“樁”可以用演示壓強的小桌代替.由一位同學站上講臺面對同學們進行實驗演示，讓不同質量的磚塊平落，并用粉筆在小桌的桌腳畫上記號來反映小桌下陷的深度.

在開發實驗資源時有兩點是需要注意的，一是要考慮不同年級的探究目標和學生的探究能力，如八年級的探究活動更加注重觀察、猜想、操作、信息收集和討論；而九年級的探究目標除了有以上四點外，還包括實驗設計要求、信息處理以及分析概括能力.第二是需要考慮不同實驗探究的側重點，有的實驗注重觀察性考驗，包括實驗目的、實驗精細性、敏銳性等，而有的實驗則注重考查分析能力，包括對實驗的分類比較，抽象與具體內容的概括.九年級的實驗探究過程較八年級相比更加深入，考查的能力也更為全面.在教學實踐中，教師應根據教學的具體情況進行學生實驗設計，多讓學生自己動手操作，如設計“觀察擺球動能和勢能的轉化”的實驗.教師還可以突破課時限制，為學生設計一些開放性的課外實驗，如完成本課作業，并與小組同學比一比誰的卡片跳得更高，想一想在卡片跳起和下落的過程中彈性勢能、重力勢能和動能發生了什么樣的轉化？”

綜上所述，探究行為”的設計重點應以問題鏈為核心載體和實驗活動為課程資源進行設計，這樣既能保證探究性為的有效性，又能避免教師進行過多干預.探究行為的課堂組織要點在于組織好探究活動，可以利用思維可視化手段對探究活動的各個環節進行挖掘，在挖掘過程中發展科學思維的價值，避免出現盲目探究或是低效探究的行為.正如某位老師所說的：“初中物理教學中有很多問題值得我們思考，其中最核心、最關鍵的問題在于如何改善學生的學習行為.物理學習是一個動手、動腦的探究過程，學生在學習物理的同時思維和智慧也得到了增長”.由此可見，構建初中物理“行為課堂”是優化課堂教學、把握物理學科特質的重要手段.

[1]王麗華.在物理探究中培養學生的思維能力[J].中學物理,2016(11).

[2]陳新平.借助物理探究，提升物理素養[J].中學教學參考,2016(09).

2017-07-01

吳玉梅(1982.2-)，女，江蘇蘇州，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

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1008-0333(2017)32-0046-02

閆久毅]