科学设计,为探究教学做好铺垫

随着新课程改革的深入推进,探究式教学已成为初中物理课堂教学的重要模式,它对改变教师的教学方式和学生的学习方式产生了重要影响.但其在具体教学实践活动的操作中,出现了一些不科学不合理的偏差,诸如探究过程流于形式,环节生搬硬套,课堂秩序难于控制等现象,严重影响了探究式教学对学生能力培养方面的积极作用,甚至影响到了教育教学的质量.因此,探究式教学对教师来说,本身就是一个值得不断探索的课题,需要教师不断探究、实践、反思和完善,使之成为一种真正意义上的主流教学模式.最近几年,笔者在探究性课堂教学的设计方面进行了一些大胆的探索和成功尝试,下面就结合自己的教学实践谈几点做法.

1.巧设探究情景,化抽象为具体

案例 九年级物理《电功率》这一节内容是电学部分的核心内容.其中“电功率”的概念因其抽象,令学生费解.为了让学生容易理解,轻松掌握,笔者在引入时设置了一定的探究情景,有意将此问题具体化,以下是教学实录：

老师：这儿是一块电能表,把它接入电路观察一下,它的铝盘是否在转动?（接通电路,请两位同学上前观察）

学生：没有转动.

老师：铝盘没有转动说明了什么?

学生甲：电能表中没有电流通过.

学生乙：电路中没有电器在工作.

学生丙：此时用电器没有消耗电能等

老师：如果铝盘在转动,又说明了什么?

学生：有用电器在消耗电能.

老师：电能表的铝盘有时慢悠悠的,有时又急匆匆的,它又是为什么?

学生甲：用电器的数量多时急匆匆,用电器的数量少时慢悠悠.

学生乙：用电器的功率大时急匆匆,用电器的功率小时慢悠悠.

老师：下面我们来做一个实验,看看它到底与什么有关?

将一个100 W的灯泡与一个1000 W的热水器分别接入电路,同学们猜猜看,哪个用电器使用时,铝盘转动得快?

学生：可能是1000 W的热水器使用时,铝盘转动得快.

（请两个学生来参加,一个记录时间,一个记录铝盘的转数,老师记录数据）.

老师：100 W的灯泡4转/分,1000 W的热水器44转/分,请同学们分析一下哪一个用电器接入电路消耗电能多?

学生：1000 W的热水器.

老师：请同学们再分析一下哪一个用电器,消耗电能快?

学生：1000 W的热水器.

老师：同学们分析得非常正确.为了表示用电器消耗电能的快慢,物理中用“电功率”来表示,用电器消耗电能快,电功率大,消耗电能慢电功率小.

简单的情景,简单的问题,激发了学生学习的兴趣,使学生轻松掌握了这一抽象概念,顺利完成了教学目标.

反思 概念教学是初中物理教学中一项非常重要的内容.由于概念本身比较抽象,学生感性认识不足, 在“接受式教学模式”下,很难有效地解决学生对概念理解的困难.现代教学理论认为,探究式教学是中学物理教学的一种有效方式.本节课的教学虽属概念教学,但是教师不再把教学重点放在传授知识上,而是努力创造机会,使学生直接参与了物理概念的提炼过程,有效地建构了知识,体验了学习方法.由此,概念教学实践中遇到的难点便得到了较好的解决,实现了探究式教学与物理知识自主建构的过程的统一.使知识内化的速度加快,避免了教师死板的“以理说理”.

2.合理设计探究环节,探究难题

案例 在八年级物理《探究平面镜成像的特点》的探究教学实践中,我先从“猜谜语”入手,吸引学生的注意力,激发学生探究的兴趣和愿望.然后让学生参与到照镜子的体验活动中,根据体验提出问题并作出猜想.但本节课设计上的重点和难点是用平板玻璃替代平面镜来探究平面镜成像特点,用物体与像重合,来比较像与物的关系,这两个“替代”是探究实验的关键.如何用“替代法”设计探究方案,让学生学会研究问题的科学方法,是设计时要的难题.我就以三个“小实验”为指导,让学生体验在前,探究在后,为学生做好适当的铺垫,利于探究方案的设计和完善.实验如下：

实验一 成像

竖直放置玻璃板,点燃蜡烛,看一看玻璃板能成像吗?

实验二 移像

点燃蜡烛,让蜡烛左移、右移、前移、后移,看看像的位置有变化吗?

实验三 找像

你能用一支未点燃的蜡烛在玻璃板的另一侧找到点燃蜡烛的像吗?

通过三个小实验,学生在试验中观察体验,获得感性认识,为下一步探究平面镜成像特点打下了很好的基础,同时也成功体验了用玻璃板可以“替代”平面镜,成功突破了探究活动的重点和难点,从而使接下来的探究过程水到渠成,既满足了学生强烈的好奇心和求知欲,又激发了学生参与的热情和主动性.

反思 在探究性教学中,要组织同学开展有效的探究学习,应当根据教学内容、学生特点和认知规律灵活设计探究教学的环节,不应过分追求科学探究过程的完整性,否则会导致在课堂教学中常常出现时间不够、虎头蛇尾的现象.对于一个具体的探究课题,不是所有的要素都要完整,也不是每个探究环节都要严格流程.教师应根据课题的特征、结合学生的实际需求进行合理和大胆的调整,甚至在一节课中只突出某一两个要素,只强化一两个重要环节,然后通过多个课题的探究式教学,学生可以得到深入和全面的发展,充分理解和掌握科学探究的七个要素,而不必拘泥于生搬硬套的形式.

3.尊重个性化设计,培养学生创新能力

案例 在八年级物理《探究影响摩擦力大小的因素》的教学中,学生日常生活中对摩擦力已有丰富的感性认识,当然也有一些片面的认识.在“猜想与检测设”和“制定计划与设计实验”的过程中,学生会提出各种不同的猜想,并设计出多种可能的验证方案.考虑到这个探究活动内容的特点,实验器材不要求非常精密,实验操作也较为简单,只要操作得当,就能很容易收集到数据,并得出正确的结论.因此应尊重学生根据自己设计的验证方案进行个性化的实验,而不必统一用测力计在木板上拉木块.以下是学生设计的几种验证方案. 方案一 在研究摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时,第一步把木块平放在木板上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F1；第二步把木块平放在毛巾上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F2.然后比较F1和F2,得出结论.

方案二 在研究摩擦力与压力的关系时,第一步把文具盒平放在课桌上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F1；第二步再在文具盒里加装文具,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F2.然后比较F1和F2,得出结论.

方案三 在研究摩擦力与接触面材料性质的关系时,第一步把木块平放在桌面上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F1；第二步把木块平放在表面平整的书面上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F2.第三步把木块平放在表面平整的厚海绵上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F3.然后比较F1 、F2和F3,得出结论.

方案四 在研究摩擦力与接触面积的关系时,第一步把木块平放在木板上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F1；第二步把木块横放（或竖放）在木板上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F2.然后比较F1和F2,得出结论.

方案五 在研究滑动摩擦力与运动速度的关系时,第一步把一辆小车平放在桌面上,用弹簧测力计以较慢的速度水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F1；第二步把一辆小车平放在桌面上,用弹簧测力计以较快的速度水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小F2.然后比较F1和F2,得出结论.

面对同样的问题,学生有着不同的猜想和验证方案,选取不同的器材,完成了探究任务,从而也达到了《物理课程标准》的要求：“让各种想法、各种观点进行充分的交流和讨论,让学生充分体验探究的过程.”

反思 在探究的验证环节中,教师可以鼓励学生不拘泥于教材的安排或已有验证试验的影响,进行一些创新设计.同时也可以让学生选择器材、设计实验方法,在实验中发现问题和寻找解决问题的方法等等.通过创设条件,让学生充分地动脑、动手、动口,发挥学生学习的主动性,激发学生的创造性思维,突出学生在探究式教学中的主体地位.在探究的交流环节中,教师要不失时机地对学生的标新立异的方法给予肯定、支持和帮助,鼓励学生大胆地猜想和独立地思考,并通过实验否定错误的猜想或修正不完善的验证方案,从而使学生解决问题的勇气、信心、毅力、科学的批判精神和创新能力得到有效的培养.

4.大胆改进教材验证方案,为探究做好铺垫

案例一 在探究光的传播时,教材中的方法是让光通过水时让学生观察光路痕迹,而光在水中的光路痕迹不是很清楚.笔者通过反复试验,发现用喷壶将水雾喷洒在有光传播的空气中,光路痕迹立刻清晰可见,结论自然“一目了然”.

案例二 在探究物体的运动与力的关系时,教材中的方案是让一辆小车从斜面滑过毛巾表面,这样做很容易使小车滑下时就被毛巾的褶皱卡住,实验效果不好.笔者用小钢球替代小车,这个问题就可迎刃而解.

案例三 在探究凸透镜成像规律时,教材的方案中用点燃的蜡烛作为成像物体,这样不但气味难闻,而且因为燃烧造成成像位置不稳定.笔者用发光彩球替换蜡烛,既经济又环保,实验效果也非常好.

反思 《物理课程标准》提出了教师进行教材处理的原则.遵照新课标的精神,教师在义务教育阶段不应过分强调学科自身的逻辑体系和概念、规律的严密性,以便学生将更多的精力用在实践、探究和扩展知识面上,因此教师在处理教材内容上要利于学生观察、讨论、实验、操作和研究,在吃透教材与充分了解学情的情况下,对“教学材料”进行重组整合、创造再生,提升探究式教学的效果.

新课程改革倡导探究式教学,它是一种新型教学模式,要求教师在探究性教学的过程中必须抓住其本身丰富的内涵.教师在具体设计探究性教学过程时,要综合考虑各方面的因素,其中包括学生的兴趣和能力水平,学科本身的性质和课题内容,以及教学环境和实验器材等,科学设计,灵活处理,让学生真正成为探究式教学课堂的参与者、实践者、研究者.