初中物理學(xué)科探究標準的分解與實施

　　一、問題提出
　　《物理課程標準》指出：“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標，又是重要的教學(xué)方式之一?！薄皩⒖茖W(xué)探究列入內(nèi)容標準，旨在將學(xué)習(xí)重心從過分強調(diào)知識的傳承和積累向知識的探究過程轉(zhuǎn)化，從學(xué)生被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神?！薄督K省物理中考指導(dǎo)意見》中指出“科學(xué)探究的內(nèi)容將占30%以上”，可見，科學(xué)探究的內(nèi)容在初中物理教學(xué)中應(yīng)占有較大的比重。但在教學(xué)中廣大物理教師仍只重視物理知識標準的分解和實施，忽視科學(xué)探究標準的分解和實施，多數(shù)情況是根據(jù)教材中出現(xiàn)的探究問題、練習(xí)中遇到的探究習(xí)題進行探究方法和技能的教學(xué)，具有明顯的盲目性、隨意性和忽深忽淺現(xiàn)象，這也是近幾年來教師感到物理難教、學(xué)生感到物理難學(xué)的主要原因之一。
　　學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法和技能時，也應(yīng)該遵循循序漸進的原則，所以完全有必要將《物理課程標準》中科學(xué)探究標準進行細化分解，落實到初中物理教學(xué)的各個階段，使得科學(xué)探究標準和科學(xué)內(nèi)容標準一樣，得到有計劃、有層次、有系統(tǒng)地實施。
　　二、解決措施
　　下面以蘇科版初中物理教材為例，談?wù)効茖W(xué)探究標準的分解方法、分期落實和分層教學(xué)的情況。
　　1．細化標準分解實施
　　科學(xué)探究共有7個要素、35個標準。在這35個標準中，有的標準不需要進行分解，如認識各探究環(huán)節(jié)對科學(xué)探究的意義和合作交流等，這些標準屬于學(xué)生在探究實踐中的體驗標準；而有些標準的達成必須有一定的層次，有些標準包含的內(nèi)容很多，必須將此類一級探究標準細化分解為系列的二級探究標準進行教學(xué)。
　　如，學(xué)生提出問題的能力應(yīng)該是逐步發(fā)展的。一級探究標準“能從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒炗^察中發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題”、“能書面或口頭表述這些問題”，可分解為兩個二級探究標準：一是能提出與物理相關(guān)的問題。這是一個低層次的標準，但為了培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，把自己發(fā)現(xiàn)的問題表述成一個與物理學(xué)有關(guān)的問題，就必須廣泛地、較長時間地訓(xùn)練，教師不能輕易地否定學(xué)生提出的問題、或一下子提出過高的要求，否則會欲速則不達，熄滅學(xué)生的思維火花。二是能提出科學(xué)的物理問題。這是一個高層次的要求，問題是思維的核心，科學(xué)問題又為科學(xué)探究指明了探究方向，是進行科學(xué)探究的前提，初中生最終要能提出科學(xué)的物理問題。江蘇省2009年中考就出了一道很好的有關(guān)“科學(xué)的物理問題”的考題。玻璃杯從一定高處掉到水泥地上會破碎，而掉到沙坑里卻不容易破碎，老師要求同學(xué)針對這一現(xiàn)象，提出一個問題，下面是四位同學(xué)的發(fā)言，其中較有價值且可探究的問題是：A．“玻璃杯掉在地上會破碎，是因為地面比較硬?！盉．“玻璃杯從一定高處掉到水泥地上會破碎嗎？”C．“為什么玻璃杯掉到水泥地上會破碎，而掉到沙坑里卻不容易破碎呢？”D．“玻璃杯掉到地上是否破碎與下落高度、地面的軟硬程度有什么關(guān)系？”當然，這個二級探究標準的訓(xùn)練宜在初三年級開始實施。
　　又如，一級探究標準“嘗試根據(jù)經(jīng)驗和已有知識對問題的成因提出猜想”，這說明了猜想必須有依據(jù)，如果一開始就對學(xué)生提出這個要求，學(xué)生以后就不敢猜想了，所以，此標準也可分解為兩個二級探究標準：一是大膽提出猜想。蘇科版初二物理教材緒言第一節(jié)第一個實驗的目的就在于此，讓學(xué)生先說一說：“如圖，是長蠟燭先滅，還是短蠟燭先滅？”其實，只要學(xué)生猜想了，就是正確的，因為教師完全可以用玻璃罩的高低來控制長蠟燭先熄滅、短蠟燭先熄滅、或者兩支蠟燭一齊熄滅，此時若在猜想依據(jù)上過多糾纏，反而失去了此實驗?zāi)康牡谋疽?。二是猜想要有依?jù)。猜想不是胡猜亂想，在對學(xué)生進行了大膽猜想訓(xùn)練后，還是要逐步引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗和已有知識進行猜想。盡管所提出的猜想不一定是最終的科學(xué)結(jié)論，但對問題成因的猜想仍需要有一定的依據(jù)，這種依據(jù)可以是已有的經(jīng)驗和知識，也可以是科學(xué)事實。
　　再如，一級探究標準“有評估探究過程和探究結(jié)果的意識”，這個標準的內(nèi)涵就比較豐富，可分解為五個二級探究標準：一是評估實驗器材的意識，如在《估測大氣壓的數(shù)值》實驗中評估彈簧測力計的量程是否符合要求；二是評估實驗方案的意識，如在《測定物質(zhì)的密度》實驗中評估實驗步驟對實驗結(jié)果的影響；三是評估實驗過程的意識，如在《探究串聯(lián)和并聯(lián)電路中電流關(guān)系》實驗中評估實驗中有沒有換用不同規(guī)格的燈泡做三次實驗找出普遍規(guī)律；四是評估實驗數(shù)據(jù)的意識，評價實驗數(shù)據(jù)是否可靠（如量程是否讀錯、分度值是否讀錯、長度的測量是否估讀、數(shù)量級是否符合實際），處理實驗中出現(xiàn)的反常數(shù)據(jù)；五是評估實驗結(jié)論的意識，評估結(jié)論是否有一定條件（實驗中控制不變的物理量就是結(jié)論的條件）。
　　2.活化教材分期實施
　　學(xué)生科學(xué)探究的能力必須在探究活動中不斷積累形成，那么，一級探究標準和二級探究標準何時實施呢？《物理課程標準》指出：“在學(xué)生的科學(xué)探究中，其探究過程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素。科學(xué)探究滲透在教材和教學(xué)過程的不同部分?！币簿褪钦f科學(xué)探究實施的內(nèi)容和時間都由學(xué)生所使用的教材內(nèi)容決定，科學(xué)探究的難度和探究的內(nèi)容是有一定關(guān)系的，這就很可能造成較難的探究活動出現(xiàn)在教材前面的章節(jié)，而后面的章節(jié)反而有一些容易的探究。解決該問題的方法，除了在編寫教材時考慮到科學(xué)探究循序漸進的要求而進行合理設(shè)計之外，教師本身也可以在教學(xué)實踐中根據(jù)具體情況，認識到物理教材是物理課程標準的范本，對教材內(nèi)容適當?shù)幕罨{(diào)整，對教材中的探究內(nèi)容進行科學(xué)合理的平移、強化、弱化，使課堂教學(xué)效益達到最優(yōu)化。
　　（1）平移內(nèi)容漸進探究。學(xué)生需要經(jīng)歷由簡單到復(fù)雜、由易到難的探究過程，使探究水平循序漸進地發(fā)展。因此，我們要對教材的內(nèi)容進行適當?shù)那耙苹蚝笠啤?br/>　　如對蘇科版第十四章第一節(jié)《電阻》方法中的控制變量法的內(nèi)容就要前移。因為在第一章第一節(jié)《聲音是什么》圖1-2的對比實驗教學(xué)中就滲透了控制變量法的思想，在第一章《綜合實踐活動》比較材料的隔聲性能教學(xué)中就明確提出要“注意控制某些條件保持不變”，此時，就可提供控制變量法的閱讀材料，讓學(xué)生領(lǐng)會控制變量法，并在第二章第二節(jié)《汽化和液化》中影響蒸發(fā)快慢的因素中加以鞏固應(yīng)用，這樣教學(xué)水道渠成。
　　再如，對蘇科版第二章第一節(jié)《物質(zhì)的三態(tài)、溫度的測量》后的習(xí)題4就要后移，因為一級探究標準“經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學(xué)規(guī)律的過程”可分解出的一個二級探究標準為“利用圖像找出物理規(guī)律”，而要達成此目標，不是一蹴而就的，宜遵循從簡單到復(fù)雜的過程，即從有現(xiàn)成坐標到根據(jù)數(shù)據(jù)建立坐標、從直線圖線到曲線圖線、從全部規(guī)范數(shù)據(jù)到有偏離規(guī)律的數(shù)據(jù)的演變過程。此題一下子就從建立坐標、曲線圖線兩方面難住學(xué)生，必須后移。
　?。?）強化教材引導(dǎo)探究。課本中有些探究，單憑學(xué)生現(xiàn)有的知識和經(jīng)驗，設(shè)計探究方案的難度較大，即使教師加以啟發(fā)，也可能勞而無功，遇此情況倒不如對教材進行適當強化，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教師預(yù)設(shè)的過程進行探究。
　　如蘇科版第四章第三節(jié)《探究凸透鏡成像的規(guī)律》的教學(xué)，此實驗本身思想方法多、操作難，實驗內(nèi)容多、歸納難，得出規(guī)律多、理解難，而教材中又增加了“科學(xué)發(fā)現(xiàn)不都是靠實驗歸納得來的，理論研究也是很重要的，它能使科學(xué)家提出正確的猜想，指導(dǎo)實驗和對實驗的結(jié)果進行科學(xué)論證”的方法，先讓學(xué)生開放性地得出蠟燭在不同位置時凸透鏡成的像，再從測出的數(shù)據(jù)進行理論分析、交流得出結(jié)論，人為地再增加了教學(xué)難度，實驗效果不好。此實驗就可以在教師引導(dǎo)下進行如下探究：先讓學(xué)生在光具座上找到像和物大小相等的位置，并對此位置進行深入的研究，得出“當u=2f時，成倒立、等大、實像”的結(jié)論；再固定凸透鏡位置讓學(xué)生將蠟燭左移（或右移），研究u>2f（或u<2f）的成像情況。這種“一點突破法”的學(xué)習(xí)思路學(xué)生容易接受，在u<2f的實驗過程中，學(xué)生還會再找到一個特殊點F，這既是對“一點突破法”的鞏固應(yīng)用，又為得出“一焦分虛實、二焦分大小”埋下伏筆。
　　
　?。?）弱化教材真實探究。教材是課程標準的具體化，是適合不同地區(qū)、不同層次學(xué)生的需要的，課本中有些探究內(nèi)容，在提出問題后，為了對學(xué)生的探究活動進行引領(lǐng)和提示，說出了猜想的依據(jù)或指明了探究方向、或敘述了探究步驟、或基本上得出了探究結(jié)論，這種探究不是一個完整的探究，不能培養(yǎng)學(xué)生的整體探究能力。筆者認為，在整個初中物理階段，我們必須對教材進行必要的弱化處理，甚至先不要看教材，安排幾個真實意義上的探究，讓學(xué)生經(jīng)歷一次完整的探究過程，從而讓學(xué)生學(xué)會探究的方法、培養(yǎng)學(xué)生探究的能力。當然，畢竟探究式教學(xué)花費的時間較長，我們也不可能進行更多的完整的探究教學(xué)活動。
　　如在第十章《壓強和浮力》第四節(jié)《浮力》中，“探究影響浮力大小的因素”是一個重點教學(xué)內(nèi)容，完全可以安排一個完整的探究活動，但教材中在提出“浮力的大小可能與哪些因素有關(guān)？”“你是根據(jù)什么經(jīng)驗提出猜想的？”后，給出了具體器材、給出了具體的實驗步驟、給出了四個填空式的結(jié)論和歸納性的總結(jié)論。有預(yù)習(xí)習(xí)慣的學(xué)生看書后，很容易根據(jù)實驗步驟和結(jié)論反過來說出猜想內(nèi)容，這不是一種真實意義上的探究。所以，在教學(xué)過程中，我們可以不要求學(xué)生看書預(yù)習(xí)，弱化教材的引領(lǐng)和提示作用，教師可以通過設(shè)計探究情境、引導(dǎo)學(xué)生猜想假設(shè)、設(shè)計系列問題來引領(lǐng)學(xué)生設(shè)計探究步驟，最后讓學(xué)生開放性、合作性地進行實驗，得出結(jié)論，從而實施完整的探究過程。
　　在初中物理教材中，根據(jù)弱化教材后可“更有效地探究”和“分期分散探究”的原則，可安排如下12個課題讓學(xué)生進行的真實探究：比較材料的隔聲性能、探究平面鏡成像的特點、探究物體質(zhì)量與體積的關(guān)系、探究滑動摩擦力大小的影響因素、探究壓力作用的效果、探究影響浮力大小的因素、探究杠桿的平衡條件、探究物質(zhì)吸熱升溫的屬性、探究串聯(lián)和并聯(lián)電路中的電流關(guān)系、探究電功大小的影響因素、探究電流熱效應(yīng)的影響因素、探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。
　　3.深化課堂分層實施
　　學(xué)生探究水平需要循序漸進地發(fā)展。學(xué)生對科學(xué)探究難度的感覺不僅與探究內(nèi)容有關(guān)，還和探究過程中學(xué)生的自主程度有關(guān)。探究過程中學(xué)生自主解決的環(huán)節(jié)越多，教師的指導(dǎo)越少或指導(dǎo)得越原則，也會導(dǎo)致探究難度的增大。因此，教師必須注意分析教材中各個科學(xué)探究活動對學(xué)生的能力要求，把握好對學(xué)生探究的指導(dǎo)尺度。下面就轉(zhuǎn)換法的教學(xué)，談?wù)劮謱訉嵤┑木唧w做法：從“接觸——到運用——最后選用”，教學(xué)中如小孩學(xué)步，有一個“先扶走——再放手——最后會跑”的發(fā)展過程。
　　第一次接觸轉(zhuǎn)換法：在第一章《聲現(xiàn)象》第一節(jié)《聲音是什么》中。在體驗聲音的產(chǎn)生時，安排了兩個實驗：（1）把手指放在喉嚨發(fā)聲處，（2）將發(fā)聲的音叉觸及面頰。由于學(xué)生剛學(xué)習(xí)物理，對轉(zhuǎn)換法沒有一點兒感性認識，所以這兩個實驗的教學(xué)也是有區(qū)別的。實驗（1）中請學(xué)生們把手指放在喉嚨發(fā)聲處，讓學(xué)生說話，直接體驗說話時聲帶在振動；而在實驗（2）中，先敲擊音叉發(fā)聲，當學(xué)生聽到音叉發(fā)聲后問：“你們能看到音叉在振動嗎？”在學(xué)生回答“不能看到”時，讓學(xué)生將發(fā)聲的音叉觸及面頰，在學(xué)生們體驗后再問：“你們現(xiàn)在能知道音叉在振動嗎？”滲透出轉(zhuǎn)換法的放大思想——用易觀測到的現(xiàn)象來顯示不易觀測到的方法。
　　第二次運用轉(zhuǎn)換法：在第一章《聲現(xiàn)象》第二節(jié)《聲音的特征》中。在探究聲音的強弱與什么因素有關(guān)時，要學(xué)生們設(shè)計：“想出一種能顯示出鼓面振動幅度大小的辦法”。這里要留一定的時間讓學(xué)生去思考和交流，將前面初學(xué)的轉(zhuǎn)換法遷移應(yīng)用，開放性地提出一些合理方法：在鼓面上放一些泡沫塑料粒子；將鼓面豎放后，在旁邊懸放一只乒乓球；用膠帶紙在鼓面上固定一個小平面鏡，觀察小平面鏡反射所形成光斑的振幅變化等等。
　　第三次選用轉(zhuǎn)換法：在第一章《聲現(xiàn)象》綜合實踐活動《比較材料的隔聲性能》中。在設(shè)計實驗時讓學(xué)生思考：材料的隔聲性能是不易直接測量的物理量，為了保證測試合理，我們應(yīng)設(shè)計一種能明顯反映材料隔聲性能的方法。學(xué)生們經(jīng)過思考、交流后，有兩種方法：一是保持人距離聲源的遠近一定，比較所聽聲音的響度；二是當人后退直至聽不到聲音時，比較人距聲源的距離。這兩種方法用哪一個好呢？教師要有意識地讓學(xué)生先用第一種方法進行實驗，當學(xué)生在實驗過程中發(fā)現(xiàn)難以用所聽聲音的強弱加以區(qū)分時，再引導(dǎo)學(xué)生用第二種方法做實驗進行對比?；蛘咴趯W(xué)生想到第一種方法時就做實驗，發(fā)現(xiàn)這種方法不行時，引導(dǎo)學(xué)生想出第二種方法，總之要讓學(xué)生領(lǐng)悟到：轉(zhuǎn)換法是有優(yōu)劣之分的，實驗時要選用好的轉(zhuǎn)換法。
　　對轉(zhuǎn)換法的選用，還體現(xiàn)在第十五章《電功和電能》第三節(jié)《電熱器電流的熱效應(yīng)》中。在《探究影響電流熱效應(yīng)的因素》實驗設(shè)計時，對于“怎樣比較通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少”的問題，學(xué)生們想出了很多方法，如在電阻絲中插入火柴頭，看哪個先被點燃；將電阻絲浸沒在一定質(zhì)量的煤油中，比較煤油柱升高的高度；將電阻絲放在封閉的空氣盒中，比較液柱升高的高度……?！斑@些方法都是可行的，哪種方法現(xiàn)象更明顯呢？”學(xué)生們聯(lián)想到各種物質(zhì)熱膨脹程度不同，選用了利用氣體轉(zhuǎn)換的方法。
　　
　?。ㄘ?zé)任編輯 郭振玲）