吳玉梅

(江蘇省張家港市合興初級(jí)中學(xué),江蘇 張家港 215626)

基于三大落點(diǎn)引導(dǎo)物理探究
——以《動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能》一課的教學(xué)為例

吳玉梅

(江蘇省張家港市合興初級(jí)中學(xué),江蘇 張家港 215626)

在初中物理教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生開展物理探究學(xué)習(xí)是十分重要的.學(xué)生物理探究學(xué)習(xí)的開展需要教師進(jìn)行探究行為的先行設(shè)計(jì)，基于學(xué)生起點(diǎn)、思維落點(diǎn)和操作要點(diǎn)對(duì)學(xué)生的物理探究學(xué)習(xí)進(jìn)行優(yōu)化十分重要.在此背景下，對(duì)“動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能”一課進(jìn)行了研究，希望能起到一定的指導(dǎo)意義.

物理探究；先行設(shè)計(jì)；要點(diǎn)；《動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能》

在初中物理課堂教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生開展物理探究學(xué)習(xí)是十分重要的.學(xué)生物理探究學(xué)習(xí)離不開探究行為，因此，教師要善于對(duì)學(xué)生的探究行為進(jìn)行先行設(shè)計(jì)，這樣，才能確保初中生物理探究學(xué)習(xí)的高效化.以下我結(jié)合《動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能》一課的教學(xué)為例，談一談探究行為先行設(shè)計(jì)的策略.

1.探究目標(biāo)的制定

探究教學(xué)作為初中物理教學(xué)的重要組織方式，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確理解新課標(biāo)的要求，同時(shí)還應(yīng)考慮學(xué)生的已有認(rèn)知和教學(xué)內(nèi)容，按照新課標(biāo)的要求分解學(xué)習(xí)目標(biāo)，這樣才能帶來更好的教學(xué)效果.學(xué)習(xí)目標(biāo)一般包括四個(gè)方面：行為主體、行為動(dòng)詞、行為條件和表現(xiàn)程度.初中物理課堂的行為動(dòng)詞通常有測量、使用、選用、觀察、經(jīng)歷、探究等.

例如，“動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能”本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是掌握動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能的基本概念，并明確動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系.

教材中為了讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握該教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了三個(gè)探究活動(dòng)：1.研究影響動(dòng)能大小的因素；2.模擬打樁實(shí)驗(yàn)；3.研究擺球動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化.這三個(gè)探究活動(dòng)中最難的是第一個(gè)，不僅需要學(xué)生有較高的探究能力，還要安排學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn).教材中有對(duì)“大海中蘊(yùn)藏的機(jī)械能”進(jìn)行描述的一段文字，學(xué)生在對(duì)文章進(jìn)行閱讀之后，發(fā)現(xiàn)大海是個(gè)巨大的寶藏，很多未知的資源可以讓我們開發(fā).除此之外，教材還包括了四個(gè)實(shí)例分析以及兩個(gè)小制作，可以作為課堂延伸內(nèi)容或是課后作業(yè)交給學(xué)生去完成.

通過這一課時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)他們對(duì)動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能這三個(gè)概念有了更深入了了解，由于一些淺顯知識(shí)在八年級(jí)已經(jīng)學(xué)習(xí)過了，學(xué)生對(duì)很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很熟悉.對(duì)于“定性探究決定有關(guān)能量大小的因素”，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)法案，這對(duì)學(xué)生探究能力是一個(gè)不小的考驗(yàn).通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)了“動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化”，這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓他們既陌生又激動(dòng).

2.探究問題的設(shè)計(jì)

在認(rèn)知心理學(xué)中，對(duì)“行為”和“思維”之間的關(guān)系的定義時(shí)： “行為”是“思維”的體現(xiàn)，同時(shí)對(duì)“思維”的創(chuàng)新有有著促進(jìn)作用，將二者緊密聯(lián)系在一起的關(guān)鍵就在于“有價(jià)值的問題”.為了促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，使之連貫且具備躍遷性，筆者認(rèn)為應(yīng)該對(duì)問題進(jìn)行整合，讓其具有邏輯連貫性.

例如，在教學(xué)“動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能”這一課時(shí)，可以設(shè)計(jì)以下問題鏈.

問題鏈1：在探究活動(dòng)的準(zhǔn)備階段進(jìn)行概念構(gòu)建

請(qǐng)問，運(yùn)動(dòng)的錘子、拉長的橡皮筋、被舉高的磚塊是否具有能量，我們是如何感受到它們的能量的？

這三種物體都具有能量，其中通過錘子把釘子砸進(jìn)木板，可以看到錘子的動(dòng)能，皮筋把子彈彈出，可以看到皮筋的彈性勢(shì)能；磚塊把小桌拍入沙中，體現(xiàn)了磚塊的重力勢(shì)能.

問題鏈2：在探究行為涉及階段提出猜想并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

請(qǐng)問：①如何讓小車運(yùn)動(dòng)起來？②小車動(dòng)能的大小是通過什么顯示出來的？③結(jié)合生活，猜一猜動(dòng)能的大小受到什么影響？④通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來對(duì)這些影響因素進(jìn)行研究，看是如何影響的？

問題鏈3：在探究結(jié)論階段討論結(jié)果的應(yīng)用

①為何要限定汽車速度？特別是卡車，限速要求更高？②為什么建水電站時(shí)要建攔河大壩？

這三個(gè)問題都是圍繞“探究行為”來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其目的是為了讓探究行為變得更為廣泛和有效.

3.探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

初中物理課程的實(shí)踐性非常強(qiáng)，而“行為課堂”對(duì)實(shí)驗(yàn)重視度非常高，這與初中物理教學(xué)不謀而合.充分利用“行為課堂”，全面提升初中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ彩琼憫?yīng)新課標(biāo)的重要表現(xiàn).

分組實(shí)驗(yàn)1：探究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)

實(shí)驗(yàn)1中，小車是研究對(duì)象，通過對(duì)小車撞擊小木塊之后，小木塊在撞擊后的移動(dòng)距離進(jìn)行觀察，對(duì)小車的動(dòng)能進(jìn)行了解.實(shí)驗(yàn)中，小車的動(dòng)能越大，木塊被撞擊后移動(dòng)的距離也就越遠(yuǎn).至于碰撞過程中出現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化我們不必深究.關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，有一個(gè)重要的概念：“將不同質(zhì)量的小車從同一高度的同一斜坡釋放，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到水平面時(shí)，它們的速度相等.”為了讓學(xué)生將這個(gè)概念理解得更加深入，教師可以進(jìn)行演示，把木塊拿去，把兩個(gè)完全一樣的小車放在同一高度位置，然后松手讓小車滑落，通過觀察可以發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)小車運(yùn)動(dòng)速度和距離是一樣的.教師可以在撞擊面上防止泡沫塑料，讓實(shí)驗(yàn)效果更好.

分組實(shí)驗(yàn)2：觀察擺球動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化

在開始實(shí)驗(yàn)之前，教師讓學(xué)生之間展開討論這一問題：小球在上拋和下落時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，先讓同學(xué)們有一個(gè)簡單認(rèn)知，之后較為復(fù)雜的擺球?qū)嶒?yàn)才能更好的進(jìn)行下去.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要不斷的指導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生可以把小球放到合適的位置再釋放，防止其他場外因素的影響，從而使實(shí)驗(yàn)效果受到影響.

教師演示實(shí)驗(yàn)：魔罐

魔罐在整個(gè)課堂上一共用到了三次，第一次是在課堂的開始階段，將魔罐放置到一個(gè)坡度小的斜面上，然后松手，魔罐會(huì)向下滑落，然后會(huì)返回到斜面上來，這使學(xué)生之前的認(rèn)知和這一現(xiàn)象發(fā)生了沖突，學(xué)生們的興趣一下子被激發(fā)起來了.第二次是解惑的階段，當(dāng)教師撕掉了魔罐表面的紙張后，我們發(fā)現(xiàn)魔罐內(nèi)有鉤碼和橡皮筋.其實(shí)魔罐的滾動(dòng)就是一個(gè)勢(shì)能、動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的過程，魔罐滾動(dòng)時(shí)，橡皮筋會(huì)發(fā)生彈性形變，然后返回，橡皮筋又恢復(fù)原樣.魔罐的第三次出現(xiàn)是課堂小結(jié)階段，教師再對(duì)魔罐實(shí)驗(yàn)展示一次，通過觀察，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，魔罐會(huì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不過幅度會(huì)慢慢變小，最后停止，從而引發(fā)學(xué)生思考機(jī)械能守恒這一問題.

學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)：模擬打樁

模擬打樁實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)備盛沙的玻璃容器，這樣才能更清晰地觀察“打樁”的深度.我們可以選用大小不等的磚塊作為“重錘”，至于“樁”可以用演示壓強(qiáng)的小桌代替.由一位同學(xué)站上講臺(tái)面對(duì)同學(xué)們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，讓不同質(zhì)量的磚塊平落，并用粉筆在小桌的桌腳畫上記號(hào)來反映小桌下陷的深度.

在開發(fā)實(shí)驗(yàn)資源時(shí)有兩點(diǎn)是需要注意的，一是年級(jí)不同的學(xué)生的探究目標(biāo)和能力是不同的，例如，八年級(jí)的學(xué)生會(huì)更多的關(guān)注觀察、思考、歸納和討論；而九年級(jí)的探究目標(biāo)除了有以上四點(diǎn)外，還包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求、信息處理以及分析概括能力.二是要考慮到實(shí)驗(yàn)之間的側(cè)重點(diǎn)不同，有的實(shí)驗(yàn)注重觀察性考驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)精細(xì)性、敏銳性等，而有的實(shí)驗(yàn)則注重考查分析能力，包括對(duì)實(shí)驗(yàn)的分類比較，抽象與具體內(nèi)容的概括.九年級(jí)的實(shí)驗(yàn)探究過程會(huì)更加深入，所涉及的內(nèi)容相對(duì)全面.在開展實(shí)際教學(xué)時(shí)，教師要考慮到實(shí)際情況，然后進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，多讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，如設(shè)計(jì)“觀察擺球動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化”的實(shí)驗(yàn).教師還可以突破課時(shí)限制，為學(xué)生設(shè)計(jì)一些開放性的課外實(shí)驗(yàn)，如完成本課作業(yè)，并與小組同學(xué)比比誰卡片跳的高，思考一下卡片上拋和下落時(shí)彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能和動(dòng)能發(fā)生了什么樣的轉(zhuǎn)化？”

綜上所述，探究行為”的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是：在設(shè)計(jì)時(shí)要注重問題鏈和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，通過這樣的方式可能保證探究性為的有效性，同時(shí)還可以避免教師進(jìn)行過多干預(yù).探究行為的課堂組織重點(diǎn)是探究活動(dòng)，通過思維可視化手段對(duì)探究活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行挖掘，在挖掘過程中發(fā)展科學(xué)思維的價(jià)值，避免出現(xiàn)盲目探究或是低效探究的行為.

[1]王麗華.在物理探究中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力[J].中學(xué)物理，2016(11).

[2]陳新平.借助物理探究，提升物理素養(yǎng)[J].中學(xué)教學(xué)參考，2016(09).

[責(zé)任編輯：閆久毅]

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1008-0333(2017)29-0070-02

2017-07-01

吳玉梅(1982.2-)，女，江蘇蘇州人，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中物理教學(xué)研究.