基于三大落点 引导物理探究——以《动能势能机械能》一课的教学为例

吴玉梅

(江苏省张家港市合兴初级中学,江苏 张家港 215626)

基于三大落点引导物理探究
——以《动能势能机械能》一课的教学为例

吴玉梅

(江苏省张家港市合兴初级中学,江苏 张家港 215626)

在初中物理教学中，引导学生开展物理探究学习是十分重要的.学生物理探究学习的开展需要教师进行探究行为的先行设计，基于学生起点、思维落点和操作要点对学生的物理探究学习进行优化十分重要.在此背景下，对“动能势能机械能”一课进行了研究，希望能起到一定的指导意义.

物理探究；先行设计；要点；《动能势能机械能》

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.

1.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.学习目标一般包括四个方面：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.教材中有对“大海中蕴藏的机械能”进行描述的一段文字，学生在对文章进行阅读之后，发现大海是个巨大的宝藏，很多未知的资源可以让我们开发.除此之外，教材还包括了四个实例分析以及两个小制作，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，学生对很多实验现象很熟悉.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.

2.探究问题的设计

在认知心理学中，对“行为”和“思维”之间的关系的定义时： “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，让其具有逻辑连贯性.

例如，在教学“动能势能机械能”这一课时，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，其中通过锤子把钉子砸进木板，可以看到锤子的动能，皮筋把子弹弹出，可以看到皮筋的弹性势能；砖块把小桌拍入沙中，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结合生活，猜一猜动能的大小受到什么影响？④通过设计实验，来对这些影响因素进行研究，看是如何影响的？

问题链3：在探究结论阶段讨论结果的应用

①为何要限定汽车速度？特别是卡车，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.

3.探究实验的设计

初中物理课程的实践性非常强，而“行为课堂”对实验重视度非常高，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中，小车是研究对象，通过对小车撞击小木块之后，小木块在撞击后的移动距离进行观察，对小车的动能进行了解.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，教师可以进行演示，把木块拿去，把两个完全一样的小车放在同一高度位置，然后松手让小车滑落，通过观察可以发现：两个小车运动速度和距离是一样的.教师可以在撞击面上防止泡沫塑料，让实验效果更好.

分组实验2：观察摆球动能和重力势能的转化

在开始实验之前，教师让学生之间展开讨论这一问题：小球在上抛和下落时动能和势能的转化，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.在进行实验时，教师要不断的指导学生，让学生可以把小球放到合适的位置再释放，防止其他场外因素的影响，从而使实验效果受到影响.

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，将魔罐放置到一个坡度小的斜面上，然后松手，魔罐会向下滑落，然后会返回到斜面上来，这使学生之前的认知和这一现象发生了冲突，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，教师再对魔罐实验展示一次，通过观察，学生可以发现，魔罐会往复运动，不过幅度会慢慢变小，最后停止，从而引发学生思考机械能守恒这一问题.

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，一是年级不同的学生的探究目标和能力是不同的，例如，八年级的学生会更多的关注观察、思考、归纳和讨论；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.二是要考虑到实验之间的侧重点不同，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会更加深入，所涉及的内容相对全面.在开展实际教学时，教师要考虑到实际情况，然后进行学生实验设计，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，并与小组同学比比谁卡片跳的高，思考一下卡片上抛和下落时弹性势能、重力势能和动能发生了什么样的转化？”

综上所述，探究行为”的设计重点是：在设计时要注重问题链和实验活动，通过这样的方式可能保证探究性为的有效性，同时还可以避免教师进行过多干预.探究行为的课堂组织重点是探究活动，通过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.

[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).

[责任编辑：闫久毅]

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2017-07-01

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