初中物理基于興趣的分享式科學(xué)探究的實踐研究

孫麗琴

眾所周知，探究性學(xué)習(xí)能力的提升是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵，而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不只是教學(xué)的手段，也是教育的目標(biāo)，是新課程標(biāo)準(zhǔn)的核心要求.初中生天性好自主，好探究，好分享.下面展示《動能 勢能 機(jī)械能》一課分享式探究教學(xué)主要板塊的教學(xué)策略，供專家斧正.

一、建立概念——“生”趣

導(dǎo)入“能量”的概念時以“你的能量超乎你想象”的廣告視頻為背景進(jìn)行設(shè)問，以激發(fā)學(xué)生的興趣.

問題1：我們學(xué)過哪幾種形式的能量？

生搶答并次第補(bǔ)充：動能、聲能、光能、機(jī)械能、重力勢能、彈性勢能……

師點(diǎn)題并追問：今天我們所探究的動能、勢能的本質(zhì)屬性是什么？剛才的視頻給你留下最深刻印象的是哪些場景，它們涉及的分別是哪種形式的機(jī)械能？你是怎樣判斷的？

生搶答并次第補(bǔ)充：動能（運(yùn)動）、重力勢能（被舉高）、彈性勢能（發(fā)生彈性形變）……

初步建構(gòu)機(jī)械能的概念時，可以先讓學(xué)生舉例，然后教師再播放三種形式機(jī)械能的短視頻，以營造基于興趣的分享探究式的教學(xué)氛圍，保持學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣.

問題2：三個視頻中的這些物體，分別具有什么形式的機(jī)械能？是什么現(xiàn)象讓你感受到這些物體具有能量的？

師板書導(dǎo)課： 物體 具有能量形式 現(xiàn)象

運(yùn)動的水 動能 能沖走汽車

拉彎的弓弦 勢能 能將箭射出

被舉高的重錘 彈性勢能 能將樁打入地下

追問：你能把這些現(xiàn)象的共同點(diǎn)和一個物理量聯(lián)系起來嗎？你能給能量下一個定義嗎？

生獨(dú)立思考并分享：

? ? ?

2.只要有做功本領(lǐng)的物體，都是有能量的物體.

師引導(dǎo)并板書：能量能做功

深入探究機(jī)械能的概念時，學(xué)生要先根據(jù)自己的興趣，自主設(shè)計并親自實驗，以揭示所關(guān)注能量的本質(zhì)屬性，然后同伴互助探究，最后得出結(jié)論后再集體分享小組探究經(jīng)驗.

問題3：你最有興趣探究哪種機(jī)械能？你能拿自帶的器材或者任意挑選實驗盒中的器材，來證明某一物體具有動能或勢能嗎？（根據(jù)興趣分組，要求以小組為單位設(shè)計好探究方案，完成科學(xué)探究，并分配成果展示角色;學(xué)生備選器材：兩罐大小不同圓柱體飲料，木塊，橡皮筋，壓縮彈簧、裝有細(xì)沙的木盒，小木桌、等長細(xì)線兩根，斜面，帶刻度長木板等）

課堂觀察：

生1：手推飲料罐撞擊木塊并使木塊移動距離或壓縮一根彈簧（顯示飲料罐有動能）.

生2：從斜面上滾至水平面的飲料罐撞擊木塊并使木塊移動距離（顯示飲料罐有動能）.

生3：被壓縮彈簧彈開的飲料罐撞擊木塊并使木塊移動距離（顯示飲料罐有動能）.

生4：壓縮的彈簧能彈開飲料罐或木塊（顯示壓縮的彈簧有彈性勢能）.

生5：拉長的橡皮筋彈開木塊（顯示拉長的皮筋有彈性勢能）.

……

問題4：大家所設(shè)計的顯示動能的方法中哪種能較科學(xué)地比較動能大??？具體怎樣比較？

生1：通過觀察小木塊被推動的距離比較出動能大小.

生2：應(yīng)該將木塊與飲料罐平行放置，讓飲料罐的運(yùn)動方向保持穩(wěn)定.

生3：應(yīng)該讓飲料罐從同樣的斜面的同一位置從靜止開始運(yùn)動，以保證飲料罐撞擊木塊時的速度相同.

生4：每次實驗，木塊都放在同一位置，且保持木塊運(yùn)動方向穩(wěn)定.

蘇科版動能、重力勢能和彈性勢能的概念是八年級給出的，功的定義是第11章學(xué)過的，而“能量”是個新概念，問題1用沖擊視覺的方式喚醒學(xué)生對動、勢能概念的記憶，激發(fā)學(xué)生興趣;問題2聚焦學(xué)生的舉例和三個針對性強(qiáng)且生活氣息濃郁的問題情景進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生利用原有知識進(jìn)行比較、分析，使機(jī)械能的關(guān)鍵特征“具有何種形式的能”、“能否對另一物體做功”逐漸明朗化，這些都是機(jī)械能、能量等概念內(nèi)涵的完整建構(gòu)以及概念定義的抽象歸納所不可或缺的“基于興趣的分享式探究過程”;問題3通過自備或自選器材設(shè)計獲得和顯示機(jī)械能的小實驗，進(jìn)行交流、分享使學(xué)生在不同思維的評判和反思中看到一個概念或一種研究方法的多個層面，從而使學(xué)生對機(jī)械能知識的理解和應(yīng)用更為深入與全面，同時也為進(jìn)一步探究機(jī)械能大小的影響因素奠定了方法基礎(chǔ).問題3的深入探究、問題4的主動探究都是基于學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)而進(jìn)行的分享式探究活動，它們都在不斷捕捉住學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”的基礎(chǔ)上踐行了“教育的本質(zhì)是解放”這一教育理念.

二、探究規(guī)律——“長”趣

探究“動能大小與哪些因素有關(guān)”時，利用數(shù)字化技術(shù)（播放撞車視頻、限速標(biāo)志）進(jìn)一步保持和升華學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

問題5：汽車為什么會這么大的動能？

生直覺思維：速度太快.

教師投影下面兩塊限速標(biāo)志牌（如圖1所示）后設(shè)問，以促進(jìn)學(xué)生抽象思維的產(chǎn)生.

? ? ?圖1中，哪一塊標(biāo)志牌更合理？為什么？

問題6：你能自己設(shè)計實驗探究動能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系嗎？你能與小組同學(xué)充分討論和交流，一起設(shè)計出具體的研究方案嗎？

教師投影關(guān)鍵性微問題：

①如何控制質(zhì)量一定，改變速度？

②如何改變質(zhì)量，保持速度一定？

③如何比較動能的大小？

課堂觀察：

學(xué)生在問題3和問題4的基礎(chǔ)上學(xué)生發(fā)現(xiàn)，用手推木塊，速度不穩(wěn)定;用單擺不容易對準(zhǔn)木塊;用彈簧操作不方便.可以利用斜面獲得穩(wěn)定的速度，且容易改變速度大小.

學(xué)習(xí)支持：

教師用演示實驗來釋疑：雙軌上不同小球同一高度由靜止同時釋放到達(dá)水平面速度相同;而將兩根相同的彈簧壓縮至同一位置，彈出不同質(zhì)量的物體速度并不相等.

學(xué)生再次完成科學(xué)探究實驗，小組可上臺展示實驗過程及結(jié)論.

在探究“重力勢能、彈性勢能大小與哪些因素有關(guān)”的問題時，教師要用積極語氣和堅定的目光啟發(fā)學(xué)生：接下來，“基于興趣的分享式探究活動”的大幕要拉開了！

問題7：彈性勢能大小與什么因素有關(guān)？重力勢能大小與什么因素有關(guān)？

問題8：你對哪個問題的探究更感興趣呢？你能自己設(shè)計實驗進(jìn)行“科學(xué)探究”嗎？

課堂觀察：

同一組器材，會有不同的組合和用法，許多學(xué)生對自己設(shè)計的實驗興趣濃厚，學(xué)習(xí)小組的討論也格外熱烈，大家邊想邊做，分工合作，爭先恐后;有的小組積極上講臺展示探究方法、過程和結(jié)論;其他組學(xué)生在這一小組展示過后對此小組進(jìn)行補(bǔ)充、建議和表揚(yáng).這些探究活動讓學(xué)生在心理上處于興奮的學(xué)習(xí)狀態(tài)，充滿求知的愉悅感，極大地激發(fā)了學(xué)生的主體意識，分享意識，合作意識，從而實現(xiàn)從“會學(xué)”到“樂學(xué)”升華.

學(xué)習(xí)支持：

教師利用現(xiàn)場拍攝微視頻投屏，強(qiáng)調(diào)“控制變量法”和“轉(zhuǎn)換法”的正確運(yùn)用.

在上述系列性探究活動中，教師以學(xué)生的團(tuán)隊、主動、參與、實踐為基本要素，反復(fù)推進(jìn)小組討論，做中學(xué)，教別人等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，符合“學(xué)習(xí)金字塔理論”所倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方法.

三、拓展應(yīng)用——“志”趣

在“動能的應(yīng)用”環(huán)節(jié)，小組討論設(shè)計并畫出醒目的“交通限速標(biāo)志牌”草圖，在學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)和保持的基礎(chǔ)上，升華出物理知識應(yīng)用的“志”趣.

問題9：如果請你在高速公路上設(shè)置一塊交通警示牌，根據(jù)今天所學(xué)知識你會如何設(shè)計？（分享形式：每個小組組長上講臺展示）

問題10：你知道發(fā)條小玩具和鋼卷尺的工作原理嗎？

（學(xué)生觀察發(fā)條小玩具結(jié)構(gòu)和工作過程，觀看教師播放的鋼卷尺工作視頻，學(xué)生獨(dú)立思考后小組交流，全班分享）

追問：經(jīng)歷本堂課的學(xué)習(xí)，特別是對問題10的研究，你有哪些新的想法呢？

結(jié)語：想來同學(xué)們會有許多新發(fā)現(xiàn)，下課后可以繼續(xù)探索，因為你們的能量的確超乎你們想象，相信也將超乎我的想象！

生活即數(shù)理，若能理論聯(lián)系實際，則可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解釋物理現(xiàn)象的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自我效能感.興趣是最好的老師，科學(xué)探究是物理學(xué)科素養(yǎng)的綜合體現(xiàn)，在此過程中，教師要讓學(xué)生體驗到物理的思維之嚴(yán)、之實、之活、之妙、之美——沒有這些，怎么能真正產(chǎn)生興趣呢？

基金項目：江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度重點(diǎn)資助課題“區(qū)域推進(jìn)初中物理實驗教學(xué)有效性策略的研究”（課題編號：2016-ZX0111-00713）