初中物理“探究行为”的先行设计

吴玉梅

(江苏省张家港市合兴初级中学 215626)

初中物理“探究行为”的先行设计

吴玉梅

(江苏省张家港市合兴初级中学 215626)

学生物理探究学习离不开探究行为，探究行为的课堂组织要点在于组织好探究活动，因此教师要善于对学生的探究行为进行先行设计.

初中物理；探究行为；先行设计

在初中物理课堂教学中，引导学生开展物理探究学习是十分重要的.学生物理探究学习离不开探究行为，因此，教师要善于对学生的探究行为进行先行设计，这样，才能确保初中生物理探究学习的高效化.以下我结合《动能 势能 机械能》一课的教学为例，谈一谈探究行为先行设计的策略.

一、探究目标的制定

探究教学作为初中物理教学的重要组织方式，在进行教学设计时应准确理解新课标的要求，同时还应考虑学生的已有认知和教学内容，按照新课标的要求分解学习目标，这样才能带来更好的教学效果.学习目标通常包含四个要素，分别是行为主体、行为动词、行为条件和表现程度.初中物理课堂的行为动词通常有测量、使用、选用、观察、经历、探究等.

例如，“动能 势能 机械能”本节课的学习重点是掌握动能、势能、机械能的基本概念，并明确动能与势能相互转化的关系.

教材中为了让学生准确掌握该教学目标，设计了三个探究活动：1.研究影响动能大小的因素；2.模拟打桩实验；3.研究摆球动能与势能的转化.这三个探究活动中最难的是第一个，不仅需要学生有较高的探究能力，还要安排学生进行分组实验.教材中有一段关于“大海中蕴藏的机械能”的短文，学生通读文章发现大海中有着巨大的能源等着我们去开发.另外，教材中还有4个实例分析和2个小制作，可以作为课堂延伸内容或是课后作业交给学生去完成.

通过这一课时的学习，学生发现他们对动能、重力势能和弹性势能这三个概念有了更深入了了解，由于一些浅显知识在八年级已经学习过了，学生对一些实验现象并不陌生.对于“定性探究决定有关能量大小的因素”，要求学生自己设计实验法案，这对学生探究能力是一个不小的考验.通过实验，学生们发现了“动能和势能的相互转化”，这个发现让他们既陌生又激动.

通过对上述教学活动的分析，我们明确了该课程学习重点是进行实验探究，包括实验分组、演示、观察和分析，实验加强了物理与社会和生活的联系，有利于构建以“探究行为”为核心的初中行为课堂.该课程的学习目标如下：①了解动能与物体速度、质量的关系；②了解弹性势能与形变的关系，并通过探究了解重力势能的决定因素；③了解动能与势能的转化关系，并能够简要描述一下动能与势能转化的物理现象.

二、探究问题的设计

认知心理学是这样定义“行为”和“思维”之间的关系的，“行为”是“思维”的体现，同时对“思维”的创新有有着促进作用，将二者紧密联系在一起的关键就在于“有价值的问题”.为了促进学生思维的发展，使之连贯且具备跃迁性，笔者认为应该对问题进行整合，使之成为有内在逻辑的问题链.

例如，“动能 势能 机械能”一课的教学中，可以设计以下问题链.

问题链1：在探究活动的准备阶段进行概念构建

请问，运动的锤子、拉长的橡皮筋、被举高的砖块是否具有能量，我们是如何感受到它们的能量的？

这三种物体都具有能量，其中运动的锤子能将铁钉钉入木板，体现了锤子的动能；拉长的皮筋能将子弹射出，体现了皮筋的弹性势能；被举高的砖块能将小桌拍入沙中，体现了砖块的重力势能.

问题链2：在探究行为涉及阶段提出猜想并设计实验

请问：①如何让小车运动起来？②小车动能的大小是通过什么显示出来的？③请根据生活经验猜想影响动能大小的因素？④请设计实验研究上述因素对动能大小的影响？

问题链3：在探究结论阶段讨论结果的应用

①为什么要对汽车行驶的速度进行规定，尤其是卡车，限速要求更高？②为什么建水电站时要建拦河大坝？

这三个问题都是围绕“探究行为”来进行设计的，其目的是为了让探究行为变得更为广泛和有效.

三、探究实验的设计

初中物理课程具有很强的实践性，而“行为课堂”重点强调实验为核心，这与初中物理教学不谋而合.充分利用“行为课堂”，全面提升初中学生科学素养和实验能力也是响应新课标的重要表现.

分组实验1：探究动能大小与哪些因素有关

实验1的研究对象是小车，通过观察木块被小车碰撞后移动的距离来引导学生了解小车的动能.实验中，小车的动能越大，木块被撞击后移动的距离也就越远.至于碰撞过程中出现的能量转化我们不必深究.关于这个实验中，有一个重要的概念：“将不同质量的小车从同一高度的同一斜坡释放，当小车运动到水平面时，它们的速度相等.”为了让学生将这个概念理解得更加深入，教师可以进行一个演示实验，即去掉木块，直接将两个质量不等的小车从同一高度滑下，我们发现两个小车运动情况是一致的.为了让实验效果更加明显，可以在木块撞击面上垫一层泡沫塑料.

分组实验2：观察摆球动能和重力势能的转化

在进行实验前，教师先让学生自主讨论，小球在上抛阶段和下落阶段动能和势能的转化情况，先让同学们有一个简单认知，之后较为复杂的摆球实验才能更好的进行下去.实验过程中，教师也要适时给予指导，如指导学生在适宜的角度释放小球，避免小球与铁架台发生碰撞导致能量损耗影响实验效果.在实验分析阶段，教师指导学生对影响动能、势能的因素进行分析，从而更进一步掌握动能、势能的转化情况.

教师演示实验：魔罐

魔罐在整个课堂上一共用到了三次，第一次是在课堂的开始阶段，将魔罐从一个倾斜角较小的斜面上放下，魔罐会先沿斜面滚下，之后自动返回并冲上斜面，这个现象与学生已有认知发生了冲突，学生们的兴趣一下子被激发起来了.第二次是解惑的阶段，当教师撕掉了魔罐表面的纸张后，我们发现魔罐内有钩码和橡皮筋.其实魔罐的滚动就是一个势能、动能相互转化的过程，魔罐滚动时，橡皮筋会发生弹性形变，然后返回，橡皮筋又恢复原样.魔罐的第三次出现是课堂小结阶段，教师再次演示了魔罐实验，同学们观察到魔罐会往复滚动，但幅度会越来越小直至停止，以此引导学生课后对机械能守恒的思考.

学生演示实验：模拟打桩

模拟打桩实验需要准备盛沙的玻璃容器，这样才能更清晰地观察“打桩”的深度.我们可以选用大小不等的砖块作为“重锤”，至于“桩”可以用演示压强的小桌代替.由一位同学站上讲台面对同学们进行实验演示，让不同质量的砖块平落，并用粉笔在小桌的桌脚画上记号来反映小桌下陷的深度.

在开发实验资源时有两点是需要注意的，一是要考虑不同年级的探究目标和学生的探究能力，如八年级的探究活动更加注重观察、猜想、操作、信息收集和讨论；而九年级的探究目标除了有以上四点外，还包括实验设计要求、信息处理以及分析概括能力.第二是需要考虑不同实验探究的侧重点，有的实验注重观察性考验，包括实验目的、实验精细性、敏锐性等，而有的实验则注重考查分析能力，包括对实验的分类比较，抽象与具体内容的概括.九年级的实验探究过程较八年级相比更加深入，考查的能力也更为全面.在教学实践中，教师应根据教学的具体情况进行学生实验设计，多让学生自己动手操作，如设计“观察摆球动能和势能的转化”的实验.教师还可以突破课时限制，为学生设计一些开放性的课外实验，如完成本课作业，并与小组同学比一比谁的卡片跳得更高，想一想在卡片跳起和下落的过程中弹性势能、重力势能和动能发生了什么样的转化？”

综上所述，探究行为”的设计重点应以问题链为核心载体和实验活动为课程资源进行设计，这样既能保证探究性为的有效性，又能避免教师进行过多干预.探究行为的课堂组织要点在于组织好探究活动，可以利用思维可视化手段对探究活动的各个环节进行挖掘，在挖掘过程中发展科学思维的价值，避免出现盲目探究或是低效探究的行为.正如某位老师所说的：“初中物理教学中有很多问题值得我们思考，其中最核心、最关键的问题在于如何改善学生的学习行为.物理学习是一个动手、动脑的探究过程，学生在学习物理的同时思维和智慧也得到了增长”.由此可见，构建初中物理“行为课堂”是优化课堂教学、把握物理学科特质的重要手段.

[1]王丽华.在物理探究中培养学生的思维能力[J].中学物理,2016(11).

[2]陈新平.借助物理探究，提升物理素养[J].中学教学参考,2016(09).

2017-07-01

吴玉梅(1982.2-)，女，江苏苏州，中学一级教师，从事初中物理教学研究.

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1008-0333(2017)32-0046-02

闫久毅]