小臺(tái)階探究學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的應(yīng)用和案例分析

許冬艷

【摘要】探究教學(xué)是由教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，并通過(guò)問(wèn)題的提出、實(shí)驗(yàn)探究和交流評(píng)估，使學(xué)生獲得知識(shí)和技能，使其情感、態(tài)度價(jià)值觀得到發(fā)展，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種模式。本文根據(jù)筆者的親身教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)中的案例，闡述了如何利用小臺(tái)階探究教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，讓探究更有價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】小臺(tái)階;漸進(jìn)探究;問(wèn)題解決; 深入探究

探究教學(xué)是在以“知識(shí)本位”“教師中心”為特征的傳統(tǒng)教學(xué)中不斷反思發(fā)展下的產(chǎn)物，是在與傳授式、灌輸式教學(xué)相抗衡過(guò)程中逐步進(jìn)化形成的一種教育理念。在探究教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，以自身的已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)作為背景，通過(guò)自主探究活動(dòng)獲取學(xué)科知識(shí)。然而在實(shí)際教學(xué)中，由于學(xué)生受知識(shí)、能力的局限，很多探究活動(dòng)往往浮于表面，學(xué)生根本不能真正地理解問(wèn)題本質(zhì)，發(fā)展自身的思維能力，遷移知識(shí)、解決新情境下的新問(wèn)題。要讓探究活動(dòng)真正變得有價(jià)值，筆者認(rèn)為教師應(yīng)充分體現(xiàn)自己的主導(dǎo)地位，教師主導(dǎo)并不是削弱學(xué)生的主體作用，而是教師發(fā)揮組織者和引導(dǎo)者的作用，讓學(xué)生作為學(xué)習(xí)主人的地位真正得到落實(shí)，讓學(xué)生樹立學(xué)習(xí)物理的信心和激發(fā)他們對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，幫助他們學(xué)會(huì)探索科學(xué)知識(shí)的方法。

一、漸進(jìn)探究，領(lǐng)悟真諦

探究教學(xué)應(yīng)該遵從循序漸進(jìn)的原則，因此教師提出的問(wèn)題不應(yīng)是簡(jiǎn)單問(wèn)題的流水賬，也不是疑難問(wèn)題的集錦，而是具有連貫性、目的性的情境。探究的每個(gè)過(guò)程都應(yīng)該成為學(xué)生繼續(xù)討論的原動(dòng)力，否則可能會(huì)引起思維的無(wú)序狀態(tài)。教師要采用不同的方法，由易到難，由淺入深，由低級(jí)到高級(jí)地創(chuàng)設(shè)小臺(tái)階探究情境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，不斷生成新資源。

案例1：動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化

動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化是《動(dòng)能 勢(shì)能 機(jī)械能》的第二課時(shí)。學(xué)生要在已經(jīng)學(xué)習(xí)了動(dòng)能、勢(shì)能概念的基礎(chǔ)上通過(guò)這節(jié)課認(rèn)識(shí)機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化。蘇科版物理課本上介紹的是單擺實(shí)驗(yàn)，教師要讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察擺球高度、速度的變化，從而認(rèn)識(shí)到動(dòng)能和勢(shì)能的變化。然而實(shí)際上，學(xué)生很難觀察到擺球的速度變化，即使教師在實(shí)驗(yàn)時(shí)增加擺長(zhǎng)，增加擺球運(yùn)動(dòng)的路程，也還是很難觀察到的。為了克服這一困難，筆者認(rèn)為將單擺實(shí)驗(yàn)換成滾擺實(shí)驗(yàn)效果會(huì)好很多。教師可在滾擺上做個(gè)醒目的標(biāo)記，在滾擺上下滾動(dòng)的過(guò)程中，學(xué)生很容易觀察到滾擺滾動(dòng)速度的變化，從而達(dá)到理想的效果。在實(shí)際教學(xué)中，很多教師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生觀察滾擺在最高點(diǎn)時(shí)和下降過(guò)程中、下降到最低點(diǎn)時(shí)和上升過(guò)程中高度、速度的變化，從而認(rèn)識(shí)到重力勢(shì)能和動(dòng)能的變化。筆者認(rèn)為，這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程學(xué)生接受起來(lái)就較為生硬，不自然，學(xué)生是被動(dòng)接受的，不符合其認(rèn)知規(guī)律與身心發(fā)展特點(diǎn)，不利于學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)，思維的深度與高度均得不到有效的提升。在學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師可以由簡(jiǎn)入難提出如下探究問(wèn)題。

問(wèn)題1：仔細(xì)觀察，你看到了什么？

學(xué)生：忽高忽低、忽快忽慢、上升高度越來(lái)越小等。

問(wèn)題2：你發(fā)現(xiàn)高度和速度在變化上有什么聯(lián)系嗎？

學(xué)生：高度降低，速度變快;高度上升，速度變慢，高度和速度相應(yīng)發(fā)生變化。

問(wèn)題3：高度和速度的變化說(shuō)明滾擺什么能量的變化？

學(xué)生：下降：滾擺高度降低，重力勢(shì)能在減小;速度增加，動(dòng)能在增大。上升：滾擺高度上升，重力勢(shì)能在增大;速度減小，動(dòng)能在減小。

問(wèn)題4：滾擺在最高點(diǎn)時(shí)動(dòng)能、重力勢(shì)能大小如何？

學(xué)生：重力勢(shì)能最大，動(dòng)能為0。

問(wèn)題5：滾擺下降到最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能、重力勢(shì)能大小如何？

學(xué)生：重力勢(shì)能最小，動(dòng)能最大。

問(wèn)題6：理想狀況下，假設(shè)在最高點(diǎn)時(shí)滾擺重力勢(shì)能為20J，那到最低點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能、動(dòng)能大小如何？

學(xué)生：到最低點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能為0J，動(dòng)能為20J。

問(wèn)題7：重力勢(shì)能和動(dòng)能的變化關(guān)系說(shuō)明了一個(gè)什么道理？

學(xué)生：動(dòng)能和勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化。

問(wèn)題8：既然動(dòng)能和勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化，為什么滾擺到達(dá)的高度越來(lái)越小了？

學(xué)生：因?yàn)槟Σ恋拇嬖?，機(jī)械能損失了。

教學(xué)實(shí)踐證明，這樣的探究是符合初中生的認(rèn)知規(guī)律的，也深受學(xué)生的喜歡。教師通過(guò)一系列的小臺(tái)階探究問(wèn)題拓展了學(xué)生的思維，使其達(dá)到了一定的認(rèn)知深度。接下來(lái)，教師再演示單擺實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就知道進(jìn)行對(duì)比觀察，單擺實(shí)驗(yàn)就變成滾擺實(shí)驗(yàn)，不用教師引導(dǎo)，學(xué)生就可了解單擺的機(jī)械能變化情況，教學(xué)目標(biāo)輕松達(dá)成。

二、問(wèn)題解決，自然生成

杜威認(rèn)為，思維源于直接體驗(yàn)到的疑難和問(wèn)題，思維能將體驗(yàn)到的模糊、疑難和紛繁的情境轉(zhuǎn)化為清晰、連貫、確定的情境。由此可見(jiàn)，思維在認(rèn)知過(guò)程中類似于獲取知識(shí)的工具。因此，在教學(xué)中應(yīng)多采用“問(wèn)題解決”的小臺(tái)階探究教學(xué)，可以發(fā)展學(xué)生的思維。

案例2：凸透鏡成像規(guī)律

“探究凸透鏡成像規(guī)律”對(duì)學(xué)生的探究思維能力要求極高，教學(xué)過(guò)程中包括實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄、現(xiàn)象觀察、分析比較與歸納總結(jié)，教學(xué)要點(diǎn)極多。稍不注意，就會(huì)出現(xiàn)偽探究現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致規(guī)律的強(qiáng)行記憶情況出現(xiàn)。在教學(xué)中，教師可設(shè)計(jì)一些小臺(tái)階探究情境，讓凸透鏡成像規(guī)律自然生成。

問(wèn)題1：聯(lián)系小孔成像大小的影響因素，猜想一下凸透鏡成像性質(zhì)可能與什么有關(guān)？

學(xué)生1：物體到透鏡的距離。

學(xué)生2：光屏到透鏡的距離。

學(xué)生3：凸透鏡鏡片的厚度。

……

問(wèn)題2：如何讓光源的像清晰地成在光屏中央？

學(xué)生：蠟燭、凸透鏡、光屏三者中心在同一條直線上。

問(wèn)題3：是蠟燭成像在光屏上嗎？

學(xué)生：不是，是蠟燭的燭焰成像。

問(wèn)題4：假如這條直線是斜的，像能不能一定成在光屏中央？

學(xué)生：（邊實(shí)驗(yàn)邊回答）不可以，像會(huì)偏。

問(wèn)題5：要讓像成在光屏中央，三者的中心應(yīng)該滿足什么條件？

學(xué)生：燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一條水平直線上。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)，尋找倒立縮小的實(shí)像、倒立放大的實(shí)像，記錄數(shù)據(jù)，教師利用數(shù)軸和大小不同的彩色磁貼箭頭展示各組數(shù)據(jù)，得出縮小實(shí)像、放大實(shí)像的規(guī)律）

問(wèn)題6：當(dāng)u>v時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像;當(dāng)u

學(xué)生：u=v。

（安排學(xué)生用兩種不同焦距的凸透鏡尋找倒立等大的像）

問(wèn)題7：是不是只要u=v時(shí)，就可以得到倒立等大的實(shí)像？

學(xué)生：不是，只有u=v=2f時(shí)才能找到等大的像。

（教師演示三個(gè)不同焦距的凸透鏡找倒立等大的實(shí)像，并記錄數(shù)據(jù)展示）

問(wèn)題8：同學(xué)們尋找一下凸透鏡成倒立等大實(shí)像的規(guī)律。

學(xué)生：u=2f時(shí)成倒立等大的實(shí)像。

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為防止偽探究，可采取低起點(diǎn)、小臺(tái)階、循序漸進(jìn)、逐步深入的引導(dǎo)策略，往往能以順其自然的方式建構(gòu)知識(shí)，培育思維。

三、核心探究，理性思維

在物理學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生會(huì)自然地將生活和學(xué)習(xí)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)的一些現(xiàn)象與物理知識(shí)相聯(lián)系。這就要求教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生分析，從中抽出最核心的東西作為問(wèn)題提出來(lái)，以達(dá)到讓學(xué)生會(huì)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的目的。

案例3：氣體壓強(qiáng)

在學(xué)習(xí)氣體壓強(qiáng)之前，學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)的“概念”認(rèn)為氣體是沒(méi)有壓強(qiáng)的。但學(xué)完固體、液體壓強(qiáng)后，學(xué)生又有一種模糊的感覺(jué)認(rèn)為氣體也有壓強(qiáng)，腦海中就會(huì)出現(xiàn)認(rèn)知沖突。教師要明白學(xué)生的困惑，找出這節(jié)課的核心問(wèn)題，即人們生活在大氣層中為什么卻感覺(jué)不到大氣壓存在。教師可以利用前面學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生分析。

演示實(shí)驗(yàn)：拿出一個(gè)兩端開(kāi)口的容器，將一端套上橡皮膜（學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)時(shí)已使用過(guò)），向容器中倒水，觀察橡皮膜的變化。

問(wèn)題1：橡皮膜為什么發(fā)生形變？

學(xué)生：因?yàn)橐后w對(duì)容器底部有壓強(qiáng)。

問(wèn)題2：橡皮膜受到液體壓強(qiáng)因而發(fā)生了形變，而我們生活在大氣層中受到氣體壓強(qiáng)為什么沒(méi)有發(fā)生形變呢？

演示實(shí)驗(yàn)：將液體壓強(qiáng)演示器套橡皮膜的一端慢慢放入裝有水的大燒杯中，觀察橡皮膜的變化。

問(wèn)題3：為什么橡皮膜的形變程度越來(lái)越小，直至不發(fā)生形變？

學(xué)生：因?yàn)橄鹌つひ彩艿剿畬?duì)它向上的壓強(qiáng)，最后上下兩個(gè)壓強(qiáng)平衡，作用效果相互抵消。

問(wèn)題4：現(xiàn)在能不能解釋為什么氣體對(duì)我們有壓強(qiáng)，而我們感覺(jué)不到呢？

學(xué)生：人體內(nèi)外氣壓平衡，作用效果相互抵消。

演示實(shí)驗(yàn)：易拉罐壓扁實(shí)驗(yàn)。

探究式教學(xué)要真正取得實(shí)效，教師不能只注重探究的結(jié)果，更需注重探究的過(guò)程，重視學(xué)生在探究中獨(dú)特的感受、體驗(yàn)和理解。學(xué)生親身體驗(yàn)、研究、實(shí)踐，完完全全地參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中，就能成為課堂的主體。教師在教學(xué)中采用小臺(tái)階探究教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，能幫助學(xué)生更好地理解、領(lǐng)悟知識(shí)，加深了學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解，從而提高了其分析問(wèn)題和探究科學(xué)的能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 梁建. 引發(fā)認(rèn)知沖突 突破物理教學(xué)難點(diǎn)[J]. 江蘇教育，2016（04）：66.

[2] 賈麗，朱文軍. 探究凸透鏡成像規(guī)律比較研究[J].物理教師，2013（01）：44.

[3] 蘭忠. 淺談物理教學(xué)中如何有效開(kāi)展情境教學(xué)[J].名師在線，2019（29）：74-75.