物理課堂應(yīng)該具有“探究”味

周潔++賁可敬

摘要：前不久參加了2016年10月江蘇省初中物理優(yōu)秀課評比暨觀摩活動，感悟頗多.通過自己不斷地教學(xué)嘗試以及與專家和各選手的探討交流，對蘇科版九年級物理“動能 勢能 機械能”的教學(xué)有了新的認識，對初中物理課堂的核心學(xué)習(xí)行為有了新的感悟，筆者認為初中物理課堂應(yīng)具有“探究”味，學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)培育才有更大的可能.

關(guān)鍵詞：能量；初中物理：探究

作者簡介：周潔（1980-），女，江蘇海安人，學(xué)士學(xué)位，中學(xué)一級教師，無錫市教學(xué)新秀，曾獲江陰市課堂教學(xué)大比武一等獎，無錫市初中物理評優(yōu)課一等獎，江蘇省初中物理評優(yōu)課二等獎；賁可敬（1977-），男，江蘇海安人，學(xué)士學(xué)位，中學(xué)高級教師，無錫市教學(xué)能手，曾獲江陰市課堂教學(xué)大比武一等獎，無錫市初中物理評優(yōu)課一等獎.劉炳昇教授主編的蘇科版物理教材第十二章第一節(jié)“動能 勢能 機械能”，教師一般的授課思路大致如下：首先，通過實例說明能夠?qū)ν庾龉Φ奈矬w具有能量，然后再歸納具有能量的物體具有的共同點，順勢得出運動的物體具有動能.接著是結(jié)合實例或小實驗請學(xué)生猜想影響動能大小的因素，引導(dǎo)學(xué)生說出是質(zhì)量和速度，強調(diào)利用“控制變量法”設(shè)計實驗并進行實驗得出結(jié)論.對彈性勢能和重力勢能的探究也是如此.

在沒有參賽之前，設(shè)計的基本思路也是如此，覺得這就是科學(xué)探究的幾大步驟的具體體現(xiàn).但是，沉下心來仔細思考，發(fā)現(xiàn)其中確實存在諸多不妥之處.一是自從2011年版《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》頒布后，各版本的初中物理教材均經(jīng)過改編，但對此課的教學(xué)似乎已經(jīng)形成固定模式而沒有及時改變，這反映出教師在備課時鉆研課程標(biāo)準(zhǔn)和研讀教材不夠；二是課程標(biāo)準(zhǔn)的制定者和教材的編者越來越強調(diào)在初中物理教學(xué)中要重視科學(xué)探究式教學(xué)，探究教學(xué)應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生在真實情景下提出問題、解決問題的能力，這與教師在充分預(yù)設(shè)下的“實驗驗證”有著本質(zhì)區(qū)別.下面，筆者就結(jié)合教材解讀及教學(xué)構(gòu)思淺談自己對這節(jié)課教學(xué)的一點認識.

1探究應(yīng)該基于事實提出問題

就本課而言，在引入部分，教材出示了兩幅圖片（圖1）.提出了兩個問題：為什么要規(guī)定汽車在公路上行駛的最大速度？腳踩滑板從高處滑下，為什么會越來越快？這兩個問題其實包含了兩條物理原理“運動的物體是具有能量的，能量和速度及質(zhì)量有關(guān)”“能量是可以相互轉(zhuǎn)化的”.這兩個問題的圓滿解決就意味著這節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)已經(jīng)基本達成.作為教者，理解了這一層含義以后，在引入課題時需要做的應(yīng)該是基于生活實際提出類似問題供學(xué)生探討，激起探究的興趣，例如我們可以給出一段車禍視頻，提出問題：兩車相撞時的破壞程度可能與哪些因素有關(guān)？這個問題的拋出更開放、更有實際價值.

教材在展開“動能”探究時，先指出“一個物體能對另一個物體做功，就表明這個物體具有能量”.并且出示了兩幅生活中的實際現(xiàn)象說明運動的物體具有能量（圖2）

學(xué)生在此之前已經(jīng)認識了“功”，知道做功的要素，這里要涉及的是對功的進一步了解，即課程標(biāo)準(zhǔn)所要求的“知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程”，因此比較物體能量大小可以看它對其它物體做功的多少，具體語言我們可以不用在課堂上明示.但是，我們要設(shè)法將文本語言轉(zhuǎn)化為學(xué)生可學(xué)的形式，這是教者需要考慮的問題.例如，我們可以請學(xué)生舉出實例，也可以通過實驗幫助學(xué)生認識，從而明晰“比較物體動能大小可以看它對外做功的多少”.

閻金鐸先生曾從認識論的角度闡述了初中物理學(xué)習(xí)，他認為初中物理的學(xué)習(xí)應(yīng)該追求一種“具體模式”，注重“形象為主，具體地學(xué)”，注重“情景交融，直觀地學(xué)”.筆者基于自身的教學(xué)實踐，也認為初中物理的學(xué)習(xí)是建立在學(xué)生樸素的認知基礎(chǔ)之上的，離開實際生活，學(xué)生缺乏了感知的靈感；離開實際問題，會抹殺學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣.所以，探究應(yīng)該基于事實提出問題.

2實驗是具體生活現(xiàn)象的物理模型

“探究動能大小與哪些因素有關(guān)”是本節(jié)的核心，它既是建立“物體能做多少功，說明具有多大能量”這一樸素認知的基礎(chǔ)，更是為彈性勢能和重力勢能的探究提供了思路.所以應(yīng)該組織學(xué)生的探究活動，而不能僅僅是演示實驗.

編者的意圖是先讓一個物體運動起來，然后去撞擊一個木塊，看木塊被撞擊距離的遠近，從而判斷影響物體動能大小的因素.如果我們在組織教學(xué)時，采用先舉例引導(dǎo)學(xué)生做出猜想，再利用控制變量法進行探究，就會失去科學(xué)探究的味道，減損學(xué)生思維養(yǎng)成的視角.筆者的建議是按照如下步驟操作：

首先，是順著圖2中“運動著的錘子能將釘子釘入木板中”，說明比較錘子動能大小可以看釘子被釘入的深度，然后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一個更加明晰的方案來比較物體動能大小.提出選擇一個木塊“代替釘子”，選擇一輛“小車”代替錘子，改“釘子被釘入的深度”為“比較木塊被撞擊后移動的距離”.為了讓小車具有動能，可以讓小車從斜面滑下.這樣就將生活的現(xiàn)象進行了模型化處理，增強了可控性和可測性，從而在頭腦中形成如圖所示（圖3）的實驗情景.其中構(gòu)建斜面的模型是體現(xiàn)“探究”行為的方式之一，教者可以以問題鏈的方式提出問題①如何讓小車運動起來，獲得動能？②怎樣更好的控制小車的速度？引導(dǎo)學(xué)生思維，讓學(xué)生不斷地嘗試、比較，在眾多方案中選出斜面這個模型.

其次，組織學(xué)生探究“如何才能讓木塊被撞的更遠”.學(xué)生不難得出，讓小車獲得更大的速度和讓小車質(zhì)量變得更大.基于筆者的教學(xué)實踐，在實驗中一般會出現(xiàn)木塊被撞偏、斜面傾斜程度過大反而影響小車達到水平面的速度等實驗現(xiàn)象，這就會帶來學(xué)生對如何撞擊木塊才能較為準(zhǔn)確地反映出小車動能大小的思考，這些分析過程正是形成物理思維的基礎(chǔ).

所以，筆者認為容易被學(xué)生理解的物理實驗應(yīng)該是基于生活現(xiàn)象而設(shè)置的物理模型，能夠培養(yǎng)學(xué)生探究思維的實驗應(yīng)該是目的清晰、不帶條框的科學(xué)探究活動.

3思維體現(xiàn)在對物理原理的把握

趙凱華教授的觀點是“科學(xué)是建筑在證據(jù)和理性思維（邏輯推理）的基礎(chǔ)上的”.所以說，科學(xué)的內(nèi)涵不簡單地等同于我們的經(jīng)驗和感知.科學(xué)的知識來自觀察我們周圍的世界，并用我們的頭腦來理解和指導(dǎo)這樣的觀察.物理思維應(yīng)該體現(xiàn)在探究中對物理原理的把握.

31在彈性勢能的探究中建立功能聯(lián)系

“彈性勢能”探究中，教材沒有直接說明什么是彈性勢能，而是出示了這樣一幅對話（圖4），意在說明彈性形變的物體能產(chǎn)生彈力，這個力可以對外做功，說明“發(fā)生彈性形變的物體具有能量”.

接下來的探究中，編者的意圖是通過實例或?qū)嶒灒▓D5）說明物體的彈性形變越大，對外做功的本領(lǐng)就越強，彈性勢能就越大.

筆者認為，這里如果從做功的角度分析，能對別的物體做功的本領(lǐng)就越大，說明彈性勢能越大，可以很好地幫助學(xué)生建立“功是物體能量轉(zhuǎn)化量度”的物理觀念.

32在重力勢能的探究中實現(xiàn)思維遷移

在“重力勢能”的探究中，編者的建議是通過組織“模擬打樁”（圖6）的學(xué)生活動，解決一個問題“要想將樁打得更深一些，可以采用哪些方法？”

筆者認為，這一探究思路正是“探究動能大小與哪些因素有關(guān)”的遷移.在提出問題后，應(yīng)該放手讓學(xué)生探究和研討得出結(jié)論.實際的課堂操作會發(fā)現(xiàn)，學(xué)生一般會遇到這樣一些問題：如何比較樁被打入的深度？根據(jù)實際器材，物體高度如何選擇？物體質(zhì)量如何選擇？如何理解重力勢能中所提的高度？為什么不說重力勢能與物體重力大小有關(guān)？此時，本節(jié)課的主要研究方式及物理觀念基本已經(jīng)確立，為提高學(xué)生的物理思維，教師可以考慮采用物理原理幫助學(xué)生解決所用到的問題.如比較樁被打入的深度時，從做功的角度考慮，可以采用在小釘子上畫標(biāo)志線的方式進行精確比較；重力勢能中的高度是相對高度，重力勢能中質(zhì)量是物體固有屬性，物體的重力勢能確實與地球吸引有關(guān).

33在機械能的轉(zhuǎn)化中形成思維導(dǎo)圖

為了說明“動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化”，編者建議組織學(xué)生進行 “觀察擺球動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化”探究活動（圖7）.在探究時提出兩個觀察點：一是在不同位置時重力勢能和動能大小，另一個是當(dāng)擺球從一個位置到另一位置的過程中，能量轉(zhuǎn)化情況.

探究過后，教材又提供了“游樂場的過山車”、“落地后又彈起的皮球”、“蕩秋千的人”、“撐桿跳高的運動員”四組生活現(xiàn)象供課堂討論.說明機械能中的動能、重力勢能和彈性勢能能夠相互轉(zhuǎn)化.為便于學(xué)生理解，我們可以在討論中畫出能量轉(zhuǎn)化的思維導(dǎo)圖（圖8）.導(dǎo)圖中標(biāo)出影響各能量大小的主要因素，同時說明做功是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的途徑.

筆者認為，物理課堂應(yīng)該具有“探究”味，教學(xué)設(shè)計應(yīng)該基于課程標(biāo)準(zhǔn)、體現(xiàn)探究行為.只有讓學(xué)生切實經(jīng)歷“實驗探究”的過程，他們才能形成“科學(xué)思維”，樹立“物理觀念”，養(yǎng)成“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，獲得物理學(xué)科的核心素養(yǎng).

參考文獻：

[1]閻金鐸.提高中學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的幾個問題（J（.天津教育，1983，（9）

[2]趙凱華.對中學(xué)物理課程若干問題之我見（J（.物理教學(xué)，2009，（2）

[3]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012