初中物理“探究行為”的先行設(shè)計(jì)

吳玉梅

(江蘇省張家港市合興初級中學(xué) 215626)

初中物理“探究行為”的先行設(shè)計(jì)

吳玉梅

(江蘇省張家港市合興初級中學(xué) 215626)

學(xué)生物理探究學(xué)習(xí)離不開探究行為，探究行為的課堂組織要點(diǎn)在于組織好探究活動，因此教師要善于對學(xué)生的探究行為進(jìn)行先行設(shè)計(jì).

初中物理；探究行為；先行設(shè)計(jì)

在初中物理課堂教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生開展物理探究學(xué)習(xí)是十分重要的.學(xué)生物理探究學(xué)習(xí)離不開探究行為，因此，教師要善于對學(xué)生的探究行為進(jìn)行先行設(shè)計(jì)，這樣，才能確保初中生物理探究學(xué)習(xí)的高效化.以下我結(jié)合《動能 勢能 機(jī)械能》一課的教學(xué)為例，談一談探究行為先行設(shè)計(jì)的策略.

一、探究目標(biāo)的制定

探究教學(xué)作為初中物理教學(xué)的重要組織方式，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時應(yīng)準(zhǔn)確理解新課標(biāo)的要求，同時還應(yīng)考慮學(xué)生的已有認(rèn)知和教學(xué)內(nèi)容，按照新課標(biāo)的要求分解學(xué)習(xí)目標(biāo)，這樣才能帶來更好的教學(xué)效果.學(xué)習(xí)目標(biāo)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(xiàn)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(jīng)歷、探究等.

例如，“動能 勢能 機(jī)械能”本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是掌握動能、勢能、機(jī)械能的基本概念，并明確動能與勢能相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系.

教材中為了讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握該教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)；3.研究擺球動能與勢能的轉(zhuǎn)化.這三個探究活動中最難的是第一個，不僅需要學(xué)生有較高的探究能力，還要安排學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn).教材中有一段關(guān)于“大海中蘊(yùn)藏的機(jī)械能”的短文，學(xué)生通讀文章發(fā)現(xiàn)大海中有著巨大的能源等著我們?nèi)ラ_發(fā).另外，教材中還有4個實(shí)例分析和2個小制作，可以作為課堂延伸內(nèi)容或是課后作業(yè)交給學(xué)生去完成.

通過這一課時的學(xué)習(xí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)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(jīng)學(xué)習(xí)過了，學(xué)生對一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不陌生.對于“定性探究決定有關(guān)能量大小的因素”，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)法案，這對學(xué)生探究能力是一個不小的考驗(yàn).通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)了“動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化”，這個發(fā)現(xiàn)讓他們既陌生又激動.

通過對上述教學(xué)活動的分析，我們明確了該課程學(xué)習(xí)重點(diǎn)是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，包括實(shí)驗(yàn)分組、演示、觀察和分析，實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)了物理與社會和生活的聯(lián)系，有利于構(gòu)建以“探究行為”為核心的初中行為課堂.該課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：①了解動能與物體速度、質(zhì)量的關(guān)系；②了解彈性勢能與形變的關(guān)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(zhuǎn)化關(guān)系，并能夠簡要描述一下動能與勢能轉(zhuǎn)化的物理現(xiàn)象.

二、探究問題的設(shè)計(jì)

認(rèn)知心理學(xué)是這樣定義“行為”和“思維”之間的關(guān)系的，“行為”是“思維”的體現(xiàn)，同時對“思維”的創(chuàng)新有有著促進(jìn)作用，將二者緊密聯(lián)系在一起的關(guān)鍵就在于“有價(jià)值的問題”.為了促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，使之連貫且具備躍遷性，筆者認(rèn)為應(yīng)該對問題進(jìn)行整合，使之成為有內(nèi)在邏輯的問題鏈.

例如，“動能 勢能 機(jī)械能”一課的教學(xué)中，可以設(shè)計(jì)以下問題鏈.

問題鏈1：在探究活動的準(zhǔn)備階段進(jìn)行概念構(gòu)建

請問，運(yùn)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(yùn)動的錘子能將鐵釘釘入木板，體現(xiàn)了錘子的動能；拉長的皮筋能將子彈射出，體現(xiàn)了皮筋的彈性勢能；被舉高的磚塊能將小桌拍入沙中，體現(xiàn)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

請問：①如何讓小車運(yùn)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(jù)生活經(jīng)驗(yàn)猜想影響動能大小的因素？④請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究上述因素對動能大小的影響？

問題鏈3：在探究結(jié)論階段討論結(jié)果的應(yīng)用

①為什么要對汽車行駛的速度進(jìn)行規(guī)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(jìn)行設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

初中物理課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，而“行為課堂”重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)為核心，這與初中物理教學(xué)不謀而合.充分利用“行為課堂”，全面提升初中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ彩琼憫?yīng)新課標(biāo)的重要表現(xiàn).

分組實(shí)驗(yàn)1：探究動能大小與哪些因素有關(guān)

實(shí)驗(yàn)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(dǎo)學(xué)生了解小車的動能.實(shí)驗(yàn)中，小車的動能越大，木塊被撞擊后移動的距離也就越遠(yuǎn).至于碰撞過程中出現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化我們不必深究.關(guān)于這個實(shí)驗(yàn)中，有一個重要的概念：“將不同質(zhì)量的小車從同一高度的同一斜坡釋放，當(dāng)小車運(yùn)動到水平面時，它們的速度相等.”為了讓學(xué)生將這個概念理解得更加深入，教師可以進(jìn)行一個演示實(shí)驗(yàn)，即去掉木塊，直接將兩個質(zhì)量不等的小車從同一高度滑下，我們發(fā)現(xiàn)兩個小車運(yùn)動情況是一致的.為了讓實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)2：觀察擺球動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，教師先讓學(xué)生自主討論，小球在上拋階段和下落階段動能和勢能的轉(zhuǎn)化情況，先讓同學(xué)們有一個簡單認(rèn)知，之后較為復(fù)雜的擺球?qū)嶒?yàn)才能更好的進(jìn)行下去.實(shí)驗(yàn)過程中，教師也要適時給予指導(dǎo)，如指導(dǎo)學(xué)生在適宜的角度釋放小球，避免小球與鐵架臺發(fā)生碰撞導(dǎo)致能量損耗影響實(shí)驗(yàn)效果.在實(shí)驗(yàn)分析階段，教師指導(dǎo)學(xué)生對影響動能、勢能的因素進(jìn)行分析，從而更進(jìn)一步掌握動能、勢能的轉(zhuǎn)化情況.

教師演示實(shí)驗(yàn)：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(xiàn)象與學(xué)生已有認(rèn)知發(fā)生了沖突，學(xué)生們的興趣一下子被激發(fā)起來了.第二次是解惑的階段，當(dāng)教師撕掉了魔罐表面的紙張后，我們發(fā)現(xiàn)魔罐內(nèi)有鉤碼和橡皮筋.其實(shí)魔罐的滾動就是一個勢能、動能相互轉(zhuǎn)化的過程，魔罐滾動時，橡皮筋會發(fā)生彈性形變，然后返回，橡皮筋又恢復(fù)原樣.魔罐的第三次出現(xiàn)是課堂小結(jié)階段，教師再次演示了魔罐實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們觀察到魔罐會往復(fù)滾動，但幅度會越來越小直至停止，以此引導(dǎo)學(xué)生課后對機(jī)械能守恒的思考.

學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)：模擬打樁

模擬打樁實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)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(qiáng)的小桌代替.由一位同學(xué)站上講臺面對同學(xué)們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，讓不同質(zhì)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(fā)實(shí)驗(yàn)資源時有兩點(diǎn)是需要注意的，一是要考慮不同年級的探究目標(biāo)和學(xué)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(biāo)除了有以上四點(diǎn)外，還包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求、信息處理以及分析概括能力.第二是需要考慮不同實(shí)驗(yàn)探究的側(cè)重點(diǎn)，有的實(shí)驗(yàn)注重觀察性考驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)精細(xì)性、敏銳性等，而有的實(shí)驗(yàn)則注重考查分析能力，包括對實(shí)驗(yàn)的分類比較，抽象與具體內(nèi)容的概括.九年級的實(shí)驗(yàn)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(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)的具體情況進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，多讓學(xué)生自己動手操作，如設(shè)計(jì)“觀察擺球動能和勢能的轉(zhuǎn)化”的實(shí)驗(yàn).教師還可以突破課時限制，為學(xué)生設(shè)計(jì)一些開放性的課外實(shí)驗(yàn)，如完成本課作業(yè)，并與小組同學(xué)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(fā)生了什么樣的轉(zhuǎn)化？”

綜上所述，探究行為”的設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)以問題鏈為核心載體和實(shí)驗(yàn)活動為課程資源進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣既能保證探究性為的有效性，又能避免教師進(jìn)行過多干預(yù).探究行為的課堂組織要點(diǎn)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(huán)節(jié)進(jìn)行挖掘，在挖掘過程中發(fā)展科學(xué)思維的價(jià)值，避免出現(xiàn)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(xué)中有很多問題值得我們思考，其中最核心、最關(guān)鍵的問題在于如何改善學(xué)生的學(xué)習(xí)行為.物理學(xué)習(xí)是一個動手、動腦的探究過程，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的同時思維和智慧也得到了增長”.由此可見，構(gòu)建初中物理“行為課堂”是優(yōu)化課堂教學(xué)、把握物理學(xué)科特質(zhì)的重要手段.

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

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

2017-07-01

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

G632

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1008-0333(2017)32-0046-02

閆久毅]