探討高中物理探究課的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

摘 要：浙江省高中物理課程適合開(kāi)設(shè)探究課的教學(xué)內(nèi)容有15課，涉及必修1、必修2、選修3-1、選修3-4、選修3-5等高中物理教材。研究如何上好探究課，對(duì)教師而言是十分有必要的。筆者以一次教研活動(dòng)中兩位教師開(kāi)設(shè)的同題異構(gòu)課《探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式》為例，探討了探究課普適的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：探究；同題異構(gòu)；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)；彈性勢(shì)能

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）7（S）-0076-5

如表1所示，浙江省高中物理課程適合開(kāi)設(shè)探究課的教學(xué)內(nèi)容有15課，涉及必修1、必修2、選修3-1、選修3-4、選修3-5等高中物理教材。研究如何上好探究課，對(duì)教師而言是十分有必要的。筆者以一次教研活動(dòng)中兩位教師開(kāi)設(shè)的同題異構(gòu)課《探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式》為例，探討了探究課普適的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

1 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式教學(xué)要求（表2）

“基本要求”是指全體學(xué)生在模塊學(xué)習(xí)期間都要達(dá)到的要求；“發(fā)展要求”既是部分學(xué)生在模塊學(xué)習(xí)期間可以達(dá)到的較高要求，也是通過(guò)復(fù)習(xí)后所有學(xué)生應(yīng)該達(dá)到的要求；“說(shuō)明”是對(duì)教學(xué)深廣度的界定。

A課堂在基本要求上用時(shí)42分鐘，在發(fā)展要求上用時(shí)3分鐘。B課堂在基本要求上用時(shí)30分鐘，在發(fā)展要求上用時(shí)15分鐘。A課堂在發(fā)展要求上基本是一筆帶過(guò)，有能力、興趣的學(xué)生可以課后鉆研。A課堂應(yīng)該對(duì)本校學(xué)生十分了解。B課堂教師來(lái)自另一所重點(diǎn)中學(xué)，在發(fā)展要求上已一步到位，但從上課的實(shí)際效果看，發(fā)展要求的內(nèi)容很難引起學(xué)生共鳴，B課堂的大部分學(xué)生難以企及發(fā)展要求所需的能力。

2 兩堂課的教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)比

以下對(duì)比內(nèi)容按照上課進(jìn)程呈現(xiàn)。

2.1 引 課

彈性勢(shì)能引入，如表3所示（注：之后內(nèi)容，壓簧是壓簧模型簡(jiǎn)稱；拉簧是拉簧模型簡(jiǎn)稱。）。

A課堂引課中規(guī)中舉：演示實(shí)驗(yàn)引入正題，以往演示實(shí)驗(yàn)器材是由教師準(zhǔn)備的，A課堂的演示實(shí)驗(yàn)器材完全由學(xué)生制作，對(duì)學(xué)生有更多的吸引力，演示實(shí)驗(yàn)由教師完成。彈性勢(shì)能通過(guò)引課引出，從學(xué)生反應(yīng)看，學(xué)生初步知道了彈性勢(shì)能。A課堂試圖通過(guò)三幅圖片說(shuō)明彈性勢(shì)能與型變量有關(guān)，但因?qū)W生未能體會(huì)，沒(méi)有成功。A課堂細(xì)細(xì)品味，引課實(shí)驗(yàn)觀看的彈跳蛙，等效于觀看彈簧（彈跳蛙）的直接運(yùn)動(dòng)，而非彈簧作用的物體。

B課堂引課突破在于演示實(shí)驗(yàn)完全由學(xué)生完成，聽(tīng)課學(xué)生的關(guān)注度高。引課引出了彈性勢(shì)能，以及彈性勢(shì)能與形變量和勁度系數(shù)有關(guān)。引課實(shí)驗(yàn)是彈簧（弓弦）對(duì)物體（箭）的作用。

本節(jié)課的研究手法是通過(guò)彈簧與物體間的相互作用，通過(guò)物體能量變化的情況來(lái)研究彈簧彈性勢(shì)能，而非彈簧本身能量變化情況來(lái)研究彈簧彈性勢(shì)能。

兩個(gè)課堂進(jìn)行對(duì)比：A課堂在學(xué)生參與，研究對(duì)象（物體，而非彈簧本身）上準(zhǔn)備不足；B課堂相對(duì)準(zhǔn)備充分。

2.2 探 究

探究彈性勢(shì)能與哪些因素有關(guān)？

2.2.1學(xué)生猜想（表4）

A課堂開(kāi)始階段，學(xué)生僅限于課桌空間彈橡皮筋，氣氛略顯沉悶，教師在小部分學(xué)生啟發(fā)下，鼓勵(lì)全體學(xué)生往講臺(tái)彈橡皮筋，學(xué)生氣氛馬上活躍，學(xué)生入課了。但看本質(zhì)，由于教師預(yù)先限定的彈射范圍（課桌空間內(nèi)），大部分學(xué)生在水平面內(nèi)彈橡皮筋，能在豎直面內(nèi)進(jìn)行彈射的極少。教師也沒(méi)有及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生在豎直面內(nèi)彈射橡皮筋，這對(duì)之后學(xué)生的猜想影響極大。

若教師設(shè)計(jì)得細(xì)致些，可以讓學(xué)生彈橡皮筋比誰(shuí)彈得遠(yuǎn)，比誰(shuí)彈得高，并可以著重學(xué)生在彈得高上下功夫，A課堂核心實(shí)驗(yàn)的宗旨是彈簧彈性勢(shì)能與小球重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化。

細(xì)細(xì)一想，彈橡皮筋實(shí)驗(yàn)直接研究橡皮筋（彈簧）本身，而非橡皮筋作用的物體，若加上紙做的子彈，組合成手型橡皮筋槍（彈簧與物體間相互作用），比比誰(shuí)能將子彈彈得高，那效果就會(huì)更激烈。

在學(xué)生猜想、設(shè)計(jì)測(cè)量彈性勢(shì)能的方案階段，教師提問(wèn)了3名學(xué)生（2男1女），學(xué)生提供的全是拉簧模型，2名學(xué)生在水平面內(nèi)研究，1名學(xué)生在豎直面內(nèi)研究，可見(jiàn)之前彈橡皮筋的影響力。其中有點(diǎn)靠譜的學(xué)生這樣研究：懸掛于豎直彈簧（拉簧）的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，其重力勢(shì)能等于彈簧的彈性勢(shì)能。學(xué)生提供的思路與彈性勢(shì)能的測(cè)量相距甚遠(yuǎn)。彈性勢(shì)能如何測(cè)量對(duì)學(xué)生是難點(diǎn)，3名學(xué)生的猜想幾乎都與之后的定量實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)。這種方式過(guò)渡，教學(xué)進(jìn)程容易卡殼。

B課堂是在教師給定框架模型內(nèi)進(jìn)行探究，教師給定模型“水平面內(nèi)研究壓簧對(duì)小車作用”，學(xué)生進(jìn)行分組定性實(shí)驗(yàn)。這種探究方式在課時(shí)有限時(shí)，教師能做到收放自如；在綜合難度大，知識(shí)跨度大的場(chǎng)合，這種處理方式還是十分有效的。但B課在猜想上只提問(wèn)了1名男生，并且是在其他學(xué)生座位還沒(méi)坐定時(shí)進(jìn)行提問(wèn)。之后的定量實(shí)驗(yàn)，是由教師與學(xué)生互動(dòng)引出。這種方式過(guò)渡比較流暢，且易于掌控。

2.2.2定量實(shí)驗(yàn)探究（表5）

A課堂定量實(shí)驗(yàn)通過(guò)小球重力勢(shì)能研究壓簧彈性勢(shì)能。實(shí)驗(yàn)由教師與1名男生共同完成。教師操作實(shí)驗(yàn)器材，男生讀出小球在壓簧作用下，上升到最高點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的刻度尺數(shù)據(jù)，講臺(tái)下的學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)重心：壓簧勁度系數(shù)一定，不同形變量情況下，壓簧對(duì)應(yīng)的彈性勢(shì)能不同。實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理完全由教師在Excel中完成。壓簧形變量一定，勁度系數(shù)不同，教師做了兩個(gè)壓簧的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。A課堂實(shí)驗(yàn)效果明顯，能量轉(zhuǎn)化方面無(wú)需在課堂內(nèi)補(bǔ)充新知識(shí)。

B課堂定量實(shí)驗(yàn)：通過(guò)滑塊動(dòng)能研究拉簧彈性勢(shì)能。教師只在開(kāi)始階段指導(dǎo)學(xué)生如何實(shí)驗(yàn)。定量實(shí)驗(yàn)只做了拉簧勁度系數(shù)一定，不同形變量情況下，拉簧對(duì)應(yīng)的彈性勢(shì)能。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，教師只在一旁關(guān)注，全程由學(xué)生獨(dú)立完成。4名男生分工如下：1名男生負(fù)責(zé)移動(dòng)滑塊，穩(wěn)定后釋放滑塊；1名男生負(fù)責(zé)保護(hù)運(yùn)動(dòng)中滑塊；1名男生負(fù)責(zé)釋放滑塊處刻度尺數(shù)據(jù)及滑塊擋板經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間數(shù)據(jù)的讀取；1名男生負(fù)責(zé)在電腦Excel中記錄相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理完全由教師在Excel中完成，學(xué)生只是充當(dāng)觀眾角色。另外，形變量一定，勁度系數(shù)改變的情況，教師通過(guò)兩根粗細(xì)不同的壓簧展示，口述完成。在能量轉(zhuǎn)化方面，教師花了一些時(shí)間補(bǔ)充了動(dòng)能的知識(shí)。

彈簧彈性勢(shì)能與形變量的定量關(guān)系，兩個(gè)課堂處理手法如出一轍，在Excel中，縱坐標(biāo)為能量（重力勢(shì)能或動(dòng)能），橫坐標(biāo)為形變量，進(jìn)行描點(diǎn)，圖像出來(lái)后，問(wèn)學(xué)生象什么，兩個(gè)課堂，能回答的學(xué)生都說(shuō)拋物線，進(jìn)一步研究彈簧彈性勢(shì)能與形變量平方的關(guān)系。在Excel中，縱坐標(biāo)為能量（重力勢(shì)能或動(dòng)能），橫坐標(biāo)為形變量平方，進(jìn)行描點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)幾乎落在一條直線上，由此推出，彈簧彈性勢(shì)能與形變量的平方成正比。

A課堂演示實(shí)驗(yàn)一改以往完全由教師完成的舊態(tài)，教師請(qǐng)1名男生輔助讀數(shù)，講臺(tái)下的學(xué)生有所關(guān)注。

B課堂演示實(shí)驗(yàn)完全由學(xué)生來(lái)做，教師只在邊上觀察，臺(tái)上學(xué)生認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，臺(tái)下學(xué)生注意力集中。

建議：數(shù)據(jù)處理階段，在研究彈性勢(shì)能與形變量平方關(guān)系這個(gè)問(wèn)題上，教師可以把時(shí)間交給學(xué)生，讓學(xué)生在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)探究，數(shù)據(jù)處理雖然繁瑣，但教師也不應(yīng)一手包辦，一定有學(xué)生可以參與的數(shù)據(jù)處理部分。

2.2.3理論探究

理論探究彈性勢(shì)能表達(dá)式（表6）。

A課堂中，因時(shí)間關(guān)系，講得簡(jiǎn)略，這是由于教師在功這一節(jié)中已有相關(guān)知識(shí)的講述，故直接套用圖像法，畫出彈力與位移變化的關(guān)系圖，通過(guò)求面積得到彈性勢(shì)能表達(dá)式。

B課堂中，教師以斜面上運(yùn)動(dòng)的物體為例，物體以一定初速度沖上粗糙斜面，到達(dá)頂端后又滑回初始位置，全過(guò)程中，重力做功為零，摩擦力做功為2fS，引出變力做功要分段算，再由此引出微分思想。又以勻變速直線運(yùn)動(dòng)v-t圖中面積為位移的微積分推導(dǎo)為例，引出積分法，借助圖像得到彈性勢(shì)能表達(dá)式。

2.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑑蓚€(gè)課堂壓簧、拉簧模型情況（表7）

2.3.1兩個(gè)課堂彈簧模型使用優(yōu)點(diǎn)

A課堂引課的壓簧實(shí)驗(yàn)（彈跳蛙），結(jié)尾的壓簧彈性勢(shì)能圖像法推導(dǎo)，與課堂中定量壓簧實(shí)驗(yàn)前、中、后呼應(yīng)。B課堂引課拉簧實(shí)驗(yàn)（射箭），結(jié)尾的拉簧彈性勢(shì)能理論推導(dǎo)，與課堂中定量拉簧實(shí)驗(yàn)前、中、后呼應(yīng)。

2.3.2兩個(gè)課堂彈簧模型使用缺點(diǎn)

A課堂重心在壓簧實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生猜想前，做的卻是拉簧實(shí)驗(yàn)（彈橡皮筋），學(xué)生猜想階段，出現(xiàn)的全是拉簧模型。能量轉(zhuǎn)化上重在研究彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，卻在猜想前，讓學(xué)生在水平面上彈橡皮筋，研究的是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。B課堂重心在拉簧實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生猜想前，做的卻是壓簧模型實(shí)驗(yàn)（水平面內(nèi)壓簧對(duì)小車作用），重在研究彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，卻在猜想前，談的是彈性勢(shì)能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化。探討彈性勢(shì)能與勁度系數(shù)關(guān)系時(shí)，拿出的卻是兩根壓簧。

筆者建議，引課和結(jié)課時(shí)，各種彈簧模型使用不受限制，但在學(xué)生猜想前，彈簧模型的選擇卻要做限制，要與定量實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵恢拢駝t容易造成學(xué)生猜想與接下來(lái)的定量實(shí)驗(yàn)相距甚遠(yuǎn)，學(xué)生猜想的有效性會(huì)打折扣。

2.4 兩個(gè)課堂互動(dòng)學(xué)生的性別主要集中于男生，互動(dòng)學(xué)生座位區(qū)域集中

A課堂，男教師提問(wèn)男生2名，女生1名，參與演示實(shí)驗(yàn)?zāi)猩?名，互動(dòng)女生比例25%?；?dòng)學(xué)生的區(qū)域主要集中于講臺(tái)右側(cè)。

B課堂，女教師提問(wèn)男生1名，參與演示實(shí)驗(yàn)?zāi)猩?名，互動(dòng)女生比例0%?；?dòng)學(xué)生區(qū)域集中于教室第一排。

2.5 教學(xué)語(yǔ)言

A課堂教師語(yǔ)言簡(jiǎn)煉，B課堂教師相對(duì)拖沓，伴有“對(duì)不對(duì)”、“是不是”等口頭禪。

教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，B課堂更勝一籌。學(xué)生參與度、關(guān)注度，B課堂明顯較高。但都有局限，對(duì)女生重視不夠。課堂中核心的定量實(shí)驗(yàn)，殊途同歸，都是從能量轉(zhuǎn)化出發(fā)，由其它形式能研究彈性勢(shì)能。一堂公開(kāi)課，雖是由上課教師完成，但它卻是集體智慧的結(jié)晶，從另一個(gè)層面反映了上課教師所在教研組的積淀。

3 探究課的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)建議

通過(guò)兩節(jié)同題異構(gòu)探究課對(duì)比，可以看到集兩大教研組力量，磨出的課如此相似，探究課是有一定規(guī)律可循的，可以有相對(duì)通用的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

探究課通常在1節(jié)課里完成，時(shí)間緊、任務(wù)重。讓學(xué)生對(duì)一個(gè)相對(duì)陌生的領(lǐng)域進(jìn)行研究，得出定量結(jié)論，沒(méi)有教師的參與、引領(lǐng)，是不可能完成的。雖然很多時(shí)候，我們無(wú)法做到真探究，但能讓學(xué)生體會(huì)探究過(guò)程，體驗(yàn)探究樂(lè)趣，那物理探究課程的宗旨也就達(dá)到了。以下探討的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)按照備課流程呈現(xiàn)。

3.1 定量的探究實(shí)驗(yàn)

探究課的核心，即定量的探究實(shí)驗(yàn)，可以是演示實(shí)驗(yàn)，最好是分組學(xué)生實(shí)驗(yàn)。探究，講究的是學(xué)生身體力行，而不是讓學(xué)生只做一個(gè)看客。筆者認(rèn)為，只要定量的探究實(shí)驗(yàn)沒(méi)有出爐，其它教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)就難以展開(kāi)。探究課有沒(méi)有突破，內(nèi)行看的就是這個(gè)定量實(shí)驗(yàn)。定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所需遵循原則：可視化、易操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差小、便于攜帶。

實(shí)驗(yàn)人員配置有以下幾種：完全教師操作、師生共同操作、幾個(gè)學(xué)生一起操作、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（人員配置，按有利于課堂氣氛的順序進(jìn)行排序）。

縱觀省市級(jí)別的探究課，筆者常能看到“新、奇、特”的定量實(shí)驗(yàn)。定量實(shí)驗(yàn)雖各有千秋、各自精彩，但物理探究結(jié)果具有一致性。定量實(shí)驗(yàn)?zāi)壑＜?jí)教研組、市級(jí)教研力量、省級(jí)教研力量的心血。

定量實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，可以在Excel中完成，但最理想是學(xué)生在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)處理，就功利角度而言，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的描點(diǎn)處理連線，也是近些年來(lái)高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

3.2 學(xué)生猜想

學(xué)生猜想由兩部分組成：學(xué)生猜想之前的定性實(shí)驗(yàn)；根據(jù)定性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生展開(kāi)的猜想。

3.2.1學(xué)生猜想之前的定性實(shí)驗(yàn)

定性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)能啟發(fā)學(xué)生思維。學(xué)生猜想前進(jìn)行的定性實(shí)驗(yàn)，一定要與猜想之后的定量實(shí)驗(yàn)高度相關(guān)。簡(jiǎn)而言之，就是定量實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)化版。這樣有助于學(xué)生猜想，學(xué)生的猜想也最容易接近之后的定量實(shí)驗(yàn)，否則容易降低猜想效果，極易造成學(xué)生猜想與定量實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)重脫節(jié)。

3.2.1根據(jù)定性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生展開(kāi)的猜想

學(xué)生猜想、探究?jī)?nèi)容由定性到定量。學(xué)生猜想不能瞎猜胡想，猜想是有條件的，通常最好的依據(jù)是學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，但其離課程內(nèi)容相距甚遠(yuǎn)，比較有效的方法是教師搭建定性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，拉近學(xué)生體會(huì)與猜想目標(biāo)的距離。

學(xué)生猜想前的定性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性僅次于定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3.3 引課

引課的必要性：幾分鐘，抓住學(xué)生注意力，使學(xué)生興奮起來(lái)，課堂氣氛立即活躍，何愁沒(méi)有良好的師生互動(dòng)。一堂學(xué)生喜歡，教師輕松的課，良好的引課是關(guān)鍵。

引課內(nèi)容由好至更好的排序如下：

（1）圖片或視頻等多媒體展示。

（2）各種實(shí)物模型展示。

（3）演示實(shí)驗(yàn)。

建議內(nèi)容應(yīng)喜聞樂(lè)見(jiàn)，不應(yīng)偏離學(xué)生生活太遠(yuǎn)。演示實(shí)驗(yàn)?zāi)苡蓪W(xué)生完成的，教師絕不參與，這樣有助于全體學(xué)生課堂關(guān)注度提升。引課過(guò)程中，可以有各種各樣的演示實(shí)驗(yàn)展示，但是，教師有必要抓住其中一個(gè)進(jìn)行著重分析，這樣才有可能在熱鬧中抓住重點(diǎn)。

3.4 理論探究

在學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)允許情況下，進(jìn)行理論探究，探究模型盡量與定量實(shí)驗(yàn)吻合。

3.5 互動(dòng)學(xué)生選擇

課堂中互動(dòng)學(xué)生的選擇：筆者傾向于學(xué)生來(lái)自教室不同區(qū)域，男女生均衡或偏重女生的方式。物理的性別特征是女生學(xué)習(xí)偏弱，在有限時(shí)間及條件下，應(yīng)盡最大限度惠及各類學(xué)生。

教師是探究課的靈魂。同樣的課，同樣的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，不同的教師，會(huì)上出不同的水準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳坤.物理選修課“51單片機(jī)”校本化的開(kāi)發(fā)探索[J].物理通報(bào)，2014，（2）：51.

（欄目編輯 鄧 磊）

彈簧彈性勢(shì)能與形變量的定量關(guān)系，兩個(gè)課堂處理手法如出一轍，在Excel中，縱坐標(biāo)為能量（重力勢(shì)能或動(dòng)能），橫坐標(biāo)為形變量，進(jìn)行描點(diǎn)，圖像出來(lái)后，問(wèn)學(xué)生象什么，兩個(gè)課堂，能回答的學(xué)生都說(shuō)拋物線，進(jìn)一步研究彈簧彈性勢(shì)能與形變量平方的關(guān)系。在Excel中，縱坐標(biāo)為能量（重力勢(shì)能或動(dòng)能），橫坐標(biāo)為形變量平方，進(jìn)行描點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)幾乎落在一條直線上，由此推出，彈簧彈性勢(shì)能與形變量的平方成正比。

A課堂演示實(shí)驗(yàn)一改以往完全由教師完成的舊態(tài)，教師請(qǐng)1名男生輔助讀數(shù)，講臺(tái)下的學(xué)生有所關(guān)注。

B課堂演示實(shí)驗(yàn)完全由學(xué)生來(lái)做，教師只在邊上觀察，臺(tái)上學(xué)生認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，臺(tái)下學(xué)生注意力集中。

建議：數(shù)據(jù)處理階段，在研究彈性勢(shì)能與形變量平方關(guān)系這個(gè)問(wèn)題上，教師可以把時(shí)間交給學(xué)生，讓學(xué)生在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)探究，數(shù)據(jù)處理雖然繁瑣，但教師也不應(yīng)一手包辦，一定有學(xué)生可以參與的數(shù)據(jù)處理部分。

2.2.3理論探究

理論探究彈性勢(shì)能表達(dá)式（表6）。

A課堂中，因時(shí)間關(guān)系，講得簡(jiǎn)略，這是由于教師在功這一節(jié)中已有相關(guān)知識(shí)的講述，故直接套用圖像法，畫出彈力與位移變化的關(guān)系圖，通過(guò)求面積得到彈性勢(shì)能表達(dá)式。

B課堂中，教師以斜面上運(yùn)動(dòng)的物體為例，物體以一定初速度沖上粗糙斜面，到達(dá)頂端后又滑回初始位置，全過(guò)程中，重力做功為零，摩擦力做功為2fS，引出變力做功要分段算，再由此引出微分思想。又以勻變速直線運(yùn)動(dòng)v-t圖中面積為位移的微積分推導(dǎo)為例，引出積分法，借助圖像得到彈性勢(shì)能表達(dá)式。

2.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，兩個(gè)課堂壓簧、拉簧模型情況（表7）

2.3.1兩個(gè)課堂彈簧模型使用優(yōu)點(diǎn)

A課堂引課的壓簧實(shí)驗(yàn)（彈跳蛙），結(jié)尾的壓簧彈性勢(shì)能圖像法推導(dǎo)，與課堂中定量壓簧實(shí)驗(yàn)前、中、后呼應(yīng)。B課堂引課拉簧實(shí)驗(yàn)（射箭），結(jié)尾的拉簧彈性勢(shì)能理論推導(dǎo)，與課堂中定量拉簧實(shí)驗(yàn)前、中、后呼應(yīng)。

2.3.2兩個(gè)課堂彈簧模型使用缺點(diǎn)

A課堂重心在壓簧實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生猜想前，做的卻是拉簧實(shí)驗(yàn)（彈橡皮筋），學(xué)生猜想階段，出現(xiàn)的全是拉簧模型。能量轉(zhuǎn)化上重在研究彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，卻在猜想前，讓學(xué)生在水平面上彈橡皮筋，研究的是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。B課堂重心在拉簧實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生猜想前，做的卻是壓簧模型實(shí)驗(yàn)（水平面內(nèi)壓簧對(duì)小車作用），重在研究彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，卻在猜想前，談的是彈性勢(shì)能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化。探討彈性勢(shì)能與勁度系數(shù)關(guān)系時(shí)，拿出的卻是兩根壓簧。

筆者建議，引課和結(jié)課時(shí)，各種彈簧模型使用不受限制，但在學(xué)生猜想前，彈簧模型的選擇卻要做限制，要與定量實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵恢?，否則容易造成學(xué)生猜想與接下來(lái)的定量實(shí)驗(yàn)相距甚遠(yuǎn)，學(xué)生猜想的有效性會(huì)打折扣。

2.4 兩個(gè)課堂互動(dòng)學(xué)生的性別主要集中于男生，互動(dòng)學(xué)生座位區(qū)域集中

A課堂，男教師提問(wèn)男生2名，女生1名，參與演示實(shí)驗(yàn)?zāi)猩?名，互動(dòng)女生比例25%?；?dòng)學(xué)生的區(qū)域主要集中于講臺(tái)右側(cè)。

B課堂，女教師提問(wèn)男生1名，參與演示實(shí)驗(yàn)?zāi)猩?名，互動(dòng)女生比例0%?；?dòng)學(xué)生區(qū)域集中于教室第一排。

2.5 教學(xué)語(yǔ)言

A課堂教師語(yǔ)言簡(jiǎn)煉，B課堂教師相對(duì)拖沓，伴有“對(duì)不對(duì)”、“是不是”等口頭禪。

教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，B課堂更勝一籌。學(xué)生參與度、關(guān)注度，B課堂明顯較高。但都有局限，對(duì)女生重視不夠。課堂中核心的定量實(shí)驗(yàn)，殊途同歸，都是從能量轉(zhuǎn)化出發(fā)，由其它形式能研究彈性勢(shì)能。一堂公開(kāi)課，雖是由上課教師完成，但它卻是集體智慧的結(jié)晶，從另一個(gè)層面反映了上課教師所在教研組的積淀。

3 探究課的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)建議

通過(guò)兩節(jié)同題異構(gòu)探究課對(duì)比，可以看到集兩大教研組力量，磨出的課如此相似，探究課是有一定規(guī)律可循的，可以有相對(duì)通用的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

探究課通常在1節(jié)課里完成，時(shí)間緊、任務(wù)重。讓學(xué)生對(duì)一個(gè)相對(duì)陌生的領(lǐng)域進(jìn)行研究，得出定量結(jié)論，沒(méi)有教師的參與、引領(lǐng)，是不可能完成的。雖然很多時(shí)候，我們無(wú)法做到真探究，但能讓學(xué)生體會(huì)探究過(guò)程，體驗(yàn)探究樂(lè)趣，那物理探究課程的宗旨也就達(dá)到了。以下探討的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)按照備課流程呈現(xiàn)。

3.1 定量的探究實(shí)驗(yàn)

探究課的核心，即定量的探究實(shí)驗(yàn)，可以是演示實(shí)驗(yàn)，最好是分組學(xué)生實(shí)驗(yàn)。探究，講究的是學(xué)生身體力行，而不是讓學(xué)生只做一個(gè)看客。筆者認(rèn)為，只要定量的探究實(shí)驗(yàn)沒(méi)有出爐，其它教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)就難以展開(kāi)。探究課有沒(méi)有突破，內(nèi)行看的就是這個(gè)定量實(shí)驗(yàn)。定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所需遵循原則：可視化、易操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差小、便于攜帶。

實(shí)驗(yàn)人員配置有以下幾種：完全教師操作、師生共同操作、幾個(gè)學(xué)生一起操作、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（人員配置，按有利于課堂氣氛的順序進(jìn)行排序）。

縱觀省市級(jí)別的探究課，筆者常能看到“新、奇、特”的定量實(shí)驗(yàn)。定量實(shí)驗(yàn)雖各有千秋、各自精彩，但物理探究結(jié)果具有一致性。定量實(shí)驗(yàn)?zāi)壑＜?jí)教研組、市級(jí)教研力量、省級(jí)教研力量的心血。

定量實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，可以在Excel中完成，但最理想是學(xué)生在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)處理，就功利角度而言，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的描點(diǎn)處理連線，也是近些年來(lái)高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

3.2 學(xué)生猜想

學(xué)生猜想由兩部分組成：學(xué)生猜想之前的定性實(shí)驗(yàn)；根據(jù)定性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生展開(kāi)的猜想。

3.2.1學(xué)生猜想之前的定性實(shí)驗(yàn)

定性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)能啟發(fā)學(xué)生思維。學(xué)生猜想前進(jìn)行的定性實(shí)驗(yàn)，一定要與猜想之后的定量實(shí)驗(yàn)高度相關(guān)。簡(jiǎn)而言之，就是定量實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)化版。這樣有助于學(xué)生猜想，學(xué)生的猜想也最容易接近之后的定量實(shí)驗(yàn)，否則容易降低猜想效果，極易造成學(xué)生猜想與定量實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)重脫節(jié)。

3.2.1根據(jù)定性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生展開(kāi)的猜想

學(xué)生猜想、探究?jī)?nèi)容由定性到定量。學(xué)生猜想不能瞎猜胡想，猜想是有條件的，通常最好的依據(jù)是學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，但其離課程內(nèi)容相距甚遠(yuǎn)，比較有效的方法是教師搭建定性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，拉近學(xué)生體會(huì)與猜想目標(biāo)的距離。

學(xué)生猜想前的定性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性僅次于定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3.3 引課

引課的必要性：幾分鐘，抓住學(xué)生注意力，使學(xué)生興奮起來(lái)，課堂氣氛立即活躍，何愁沒(méi)有良好的師生互動(dòng)。一堂學(xué)生喜歡，教師輕松的課，良好的引課是關(guān)鍵。

引課內(nèi)容由好至更好的排序如下：

（1）圖片或視頻等多媒體展示。

（2）各種實(shí)物模型展示。

（3）演示實(shí)驗(yàn)。

建議內(nèi)容應(yīng)喜聞樂(lè)見(jiàn)，不應(yīng)偏離學(xué)生生活太遠(yuǎn)。演示實(shí)驗(yàn)?zāi)苡蓪W(xué)生完成的，教師絕不參與，這樣有助于全體學(xué)生課堂關(guān)注度提升。引課過(guò)程中，可以有各種各樣的演示實(shí)驗(yàn)展示，但是，教師有必要抓住其中一個(gè)進(jìn)行著重分析，這樣才有可能在熱鬧中抓住重點(diǎn)。

3.4 理論探究

在學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)允許情況下，進(jìn)行理論探究，探究模型盡量與定量實(shí)驗(yàn)吻合。

3.5 互動(dòng)學(xué)生選擇

課堂中互動(dòng)學(xué)生的選擇：筆者傾向于學(xué)生來(lái)自教室不同區(qū)域，男女生均衡或偏重女生的方式。物理的性別特征是女生學(xué)習(xí)偏弱，在有限時(shí)間及條件下，應(yīng)盡最大限度惠及各類學(xué)生。

教師是探究課的靈魂。同樣的課，同樣的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，不同的教師，會(huì)上出不同的水準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]浙江省基礎(chǔ)教育課程改革專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).浙江省普通高中物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)（2012版）[M].杭州：浙江教育出版社，2012.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2012.

[3]陳坤.物理選修課“51單片機(jī)”校本化的開(kāi)發(fā)探索[J].物理通報(bào)，2014，（2）：51.

（欄目編輯 鄧 磊）

彈簧彈性勢(shì)能與形變量的定量關(guān)系，兩個(gè)課堂處理手法如出一轍，在Excel中，縱坐標(biāo)為能量（重力勢(shì)能或動(dòng)能），橫坐標(biāo)為形變量，進(jìn)行描點(diǎn)，圖像出來(lái)后，問(wèn)學(xué)生象什么，兩個(gè)課堂，能回答的學(xué)生都說(shuō)拋物線，進(jìn)一步研究彈簧彈性勢(shì)能與形變量平方的關(guān)系。在Excel中，縱坐標(biāo)為能量（重力勢(shì)能或動(dòng)能），橫坐標(biāo)為形變量平方，進(jìn)行描點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)幾乎落在一條直線上，由此推出，彈簧彈性勢(shì)能與形變量的平方成正比。

A課堂演示實(shí)驗(yàn)一改以往完全由教師完成的舊態(tài)，教師請(qǐng)1名男生輔助讀數(shù)，講臺(tái)下的學(xué)生有所關(guān)注。

B課堂演示實(shí)驗(yàn)完全由學(xué)生來(lái)做，教師只在邊上觀察，臺(tái)上學(xué)生認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，臺(tái)下學(xué)生注意力集中。

建議：數(shù)據(jù)處理階段，在研究彈性勢(shì)能與形變量平方關(guān)系這個(gè)問(wèn)題上，教師可以把時(shí)間交給學(xué)生，讓學(xué)生在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)探究，數(shù)據(jù)處理雖然繁瑣，但教師也不應(yīng)一手包辦，一定有學(xué)生可以參與的數(shù)據(jù)處理部分。

2.2.3理論探究

理論探究彈性勢(shì)能表達(dá)式（表6）。

A課堂中，因時(shí)間關(guān)系，講得簡(jiǎn)略，這是由于教師在功這一節(jié)中已有相關(guān)知識(shí)的講述，故直接套用圖像法，畫出彈力與位移變化的關(guān)系圖，通過(guò)求面積得到彈性勢(shì)能表達(dá)式。

B課堂中，教師以斜面上運(yùn)動(dòng)的物體為例，物體以一定初速度沖上粗糙斜面，到達(dá)頂端后又滑回初始位置，全過(guò)程中，重力做功為零，摩擦力做功為2fS，引出變力做功要分段算，再由此引出微分思想。又以勻變速直線運(yùn)動(dòng)v-t圖中面積為位移的微積分推導(dǎo)為例，引出積分法，借助圖像得到彈性勢(shì)能表達(dá)式。

2.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑑蓚€(gè)課堂壓簧、拉簧模型情況（表7）

2.3.1兩個(gè)課堂彈簧模型使用優(yōu)點(diǎn)

A課堂引課的壓簧實(shí)驗(yàn)（彈跳蛙），結(jié)尾的壓簧彈性勢(shì)能圖像法推導(dǎo)，與課堂中定量壓簧實(shí)驗(yàn)前、中、后呼應(yīng)。B課堂引課拉簧實(shí)驗(yàn)（射箭），結(jié)尾的拉簧彈性勢(shì)能理論推導(dǎo)，與課堂中定量拉簧實(shí)驗(yàn)前、中、后呼應(yīng)。

2.3.2兩個(gè)課堂彈簧模型使用缺點(diǎn)

A課堂重心在壓簧實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生猜想前，做的卻是拉簧實(shí)驗(yàn)（彈橡皮筋），學(xué)生猜想階段，出現(xiàn)的全是拉簧模型。能量轉(zhuǎn)化上重在研究彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，卻在猜想前，讓學(xué)生在水平面上彈橡皮筋，研究的是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。B課堂重心在拉簧實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生猜想前，做的卻是壓簧模型實(shí)驗(yàn)（水平面內(nèi)壓簧對(duì)小車作用），重在研究彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，卻在猜想前，談的是彈性勢(shì)能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化。探討彈性勢(shì)能與勁度系數(shù)關(guān)系時(shí)，拿出的卻是兩根壓簧。

筆者建議，引課和結(jié)課時(shí)，各種彈簧模型使用不受限制，但在學(xué)生猜想前，彈簧模型的選擇卻要做限制，要與定量實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵恢?，否則容易造成學(xué)生猜想與接下來(lái)的定量實(shí)驗(yàn)相距甚遠(yuǎn)，學(xué)生猜想的有效性會(huì)打折扣。

2.4 兩個(gè)課堂互動(dòng)學(xué)生的性別主要集中于男生，互動(dòng)學(xué)生座位區(qū)域集中

A課堂，男教師提問(wèn)男生2名，女生1名，參與演示實(shí)驗(yàn)?zāi)猩?名，互動(dòng)女生比例25%?；?dòng)學(xué)生的區(qū)域主要集中于講臺(tái)右側(cè)。

B課堂，女教師提問(wèn)男生1名，參與演示實(shí)驗(yàn)?zāi)猩?名，互動(dòng)女生比例0%?；?dòng)學(xué)生區(qū)域集中于教室第一排。

2.5 教學(xué)語(yǔ)言

A課堂教師語(yǔ)言簡(jiǎn)煉，B課堂教師相對(duì)拖沓，伴有“對(duì)不對(duì)”、“是不是”等口頭禪。

教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，B課堂更勝一籌。學(xué)生參與度、關(guān)注度，B課堂明顯較高。但都有局限，對(duì)女生重視不夠。課堂中核心的定量實(shí)驗(yàn)，殊途同歸，都是從能量轉(zhuǎn)化出發(fā)，由其它形式能研究彈性勢(shì)能。一堂公開(kāi)課，雖是由上課教師完成，但它卻是集體智慧的結(jié)晶，從另一個(gè)層面反映了上課教師所在教研組的積淀。

3 探究課的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)建議

通過(guò)兩節(jié)同題異構(gòu)探究課對(duì)比，可以看到集兩大教研組力量，磨出的課如此相似，探究課是有一定規(guī)律可循的，可以有相對(duì)通用的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

探究課通常在1節(jié)課里完成，時(shí)間緊、任務(wù)重。讓學(xué)生對(duì)一個(gè)相對(duì)陌生的領(lǐng)域進(jìn)行研究，得出定量結(jié)論，沒(méi)有教師的參與、引領(lǐng)，是不可能完成的。雖然很多時(shí)候，我們無(wú)法做到真探究，但能讓學(xué)生體會(huì)探究過(guò)程，體驗(yàn)探究樂(lè)趣，那物理探究課程的宗旨也就達(dá)到了。以下探討的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)按照備課流程呈現(xiàn)。

3.1 定量的探究實(shí)驗(yàn)

探究課的核心，即定量的探究實(shí)驗(yàn)，可以是演示實(shí)驗(yàn)，最好是分組學(xué)生實(shí)驗(yàn)。探究，講究的是學(xué)生身體力行，而不是讓學(xué)生只做一個(gè)看客。筆者認(rèn)為，只要定量的探究實(shí)驗(yàn)沒(méi)有出爐，其它教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)就難以展開(kāi)。探究課有沒(méi)有突破，內(nèi)行看的就是這個(gè)定量實(shí)驗(yàn)。定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所需遵循原則：可視化、易操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差小、便于攜帶。

實(shí)驗(yàn)人員配置有以下幾種：完全教師操作、師生共同操作、幾個(gè)學(xué)生一起操作、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（人員配置，按有利于課堂氣氛的順序進(jìn)行排序）。

縱觀省市級(jí)別的探究課，筆者常能看到“新、奇、特”的定量實(shí)驗(yàn)。定量實(shí)驗(yàn)雖各有千秋、各自精彩，但物理探究結(jié)果具有一致性。定量實(shí)驗(yàn)?zāi)壑＜?jí)教研組、市級(jí)教研力量、省級(jí)教研力量的心血。

定量實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，可以在Excel中完成，但最理想是學(xué)生在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)處理，就功利角度而言，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的描點(diǎn)處理連線，也是近些年來(lái)高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

3.2 學(xué)生猜想

學(xué)生猜想由兩部分組成：學(xué)生猜想之前的定性實(shí)驗(yàn)；根據(jù)定性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生展開(kāi)的猜想。

3.2.1學(xué)生猜想之前的定性實(shí)驗(yàn)

定性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)能啟發(fā)學(xué)生思維。學(xué)生猜想前進(jìn)行的定性實(shí)驗(yàn)，一定要與猜想之后的定量實(shí)驗(yàn)高度相關(guān)。簡(jiǎn)而言之，就是定量實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)化版。這樣有助于學(xué)生猜想，學(xué)生的猜想也最容易接近之后的定量實(shí)驗(yàn)，否則容易降低猜想效果，極易造成學(xué)生猜想與定量實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)重脫節(jié)。

3.2.1根據(jù)定性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生展開(kāi)的猜想

學(xué)生猜想、探究?jī)?nèi)容由定性到定量。學(xué)生猜想不能瞎猜胡想，猜想是有條件的，通常最好的依據(jù)是學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，但其離課程內(nèi)容相距甚遠(yuǎn)，比較有效的方法是教師搭建定性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，拉近學(xué)生體會(huì)與猜想目標(biāo)的距離。

學(xué)生猜想前的定性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性僅次于定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3.3 引課

引課的必要性：幾分鐘，抓住學(xué)生注意力，使學(xué)生興奮起來(lái)，課堂氣氛立即活躍，何愁沒(méi)有良好的師生互動(dòng)。一堂學(xué)生喜歡，教師輕松的課，良好的引課是關(guān)鍵。

引課內(nèi)容由好至更好的排序如下：

（1）圖片或視頻等多媒體展示。

（2）各種實(shí)物模型展示。

（3）演示實(shí)驗(yàn)。

建議內(nèi)容應(yīng)喜聞樂(lè)見(jiàn)，不應(yīng)偏離學(xué)生生活太遠(yuǎn)。演示實(shí)驗(yàn)?zāi)苡蓪W(xué)生完成的，教師絕不參與，這樣有助于全體學(xué)生課堂關(guān)注度提升。引課過(guò)程中，可以有各種各樣的演示實(shí)驗(yàn)展示，但是，教師有必要抓住其中一個(gè)進(jìn)行著重分析，這樣才有可能在熱鬧中抓住重點(diǎn)。

3.4 理論探究

在學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)允許情況下，進(jìn)行理論探究，探究模型盡量與定量實(shí)驗(yàn)吻合。

3.5 互動(dòng)學(xué)生選擇

課堂中互動(dòng)學(xué)生的選擇：筆者傾向于學(xué)生來(lái)自教室不同區(qū)域，男女生均衡或偏重女生的方式。物理的性別特征是女生學(xué)習(xí)偏弱，在有限時(shí)間及條件下，應(yīng)盡最大限度惠及各類學(xué)生。

教師是探究課的靈魂。同樣的課，同樣的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，不同的教師，會(huì)上出不同的水準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2012.

[3]陳坤.物理選修課“51單片機(jī)”校本化的開(kāi)發(fā)探索[J].物理通報(bào)，2014，（2）：51.

（欄目編輯 鄧 磊）