構建以“探究”為核心學習行為的初中物理課堂

■許幫正

教學主張

構建以“探究”為核心學習行為的初中物理課堂

■許幫正

“探究行為”是指學生在探究學習過程中有目的的探查活動和體驗行為，基于“探究行為”設計和評價初中物理課堂教學，可為落實培養目標提供切實可行的實踐途徑。基于此，2009年至今，筆者所在的課題組先后開展了“學生科學探究行為的評價”和“初中物理‘行為課堂’的構建”兩項江蘇省重點規劃課題研究，立足課堂實踐，著力構建以“探究行為”為核心學習行為的初中物理課堂生態。接下來，筆者將結合課例稍作闡述，以與同行交流。

案例1浮力教學流程圖

圖1　

一、解讀教材，以探究活動的方式設計學習任務

教材是課堂學習的載體，是課程標準的具體體現，體現方式一般表現為具體的學習任務。基于“探究行為”設計物理課堂教學，必須準確把握課標要求，明晰教材中每個模塊的學習任務目標，以探究活動的方式設計學習任務。具體見筆者設計的“浮力”教學流程（見圖1）。

二、設計“思維載體”和“資源載體”，凸顯學生的探究行為

剖析探究的特質。探究應該是基于問題、借助一定的手段去發現和建構規律的過程，所以，“探究行為”的設計重點應該是以問題為核心的“思維載體”和以實驗為核心的“資源載體”的設計。

1.思維載體的設計。

認知心理學認為，“行為”是“思維”的體現，“行為”又可以促進“思維”的創新，“行為”與“思維”結合的紐帶就是“有價值的問題”。為使思維活動既連貫又不乏躍遷，應根據學習目標，將問題整合成具有內在邏輯的問題鏈或問題群。

案例2“力”的復習簡要流程設計學習目標：

1.利用歸納法得出“力是物體對物體的相互作用”和“力的作用是相互的”。

2.基于測量分析重力大小與質量關系。

3.基于控制變量的思想和方法，設計探究影響滑動摩擦力大小的因素。

4.分析常見的事例或實驗，體驗重力、彈力、摩擦力的存在，進而能在實際情境中判別力并會用示意圖表示。

教學流程：

環節一：基于現象的分析

出示三幅圖并配一段視頻（截圖見丁），請學生討論并順次回答下列問題：

圖2　

1.從甲、乙、丙、丁中各找到一種力，并描述“什么是力”以及“力的作用是相互的”。

2.分析圖甲，說明重力的特點，并畫出這個力。圖丁中王亞平老師是否受到重力作用？

3.分析圖乙，手拉彈簧時，手受到的力是如何產生的？畫出這個力。

4.分析圖丙，當繩索拉力為3N時，如果木塊沒動，請畫出木塊所受的摩擦力；如果木塊被勻速拉動，請畫出這個摩擦力；思考木塊被加速拉動時，摩擦力大致的范圍。

（設計說明：此環節是針對第1、4組目標設計）

環節二：基于實驗探究的分析

實驗1：取質量相等的四只鉤碼（每只50g）和彈簧測力計一只，提出如下問題：

1.如何設計實驗說明“彈力大小與形變的關系？”

2.如何正確地測出物體所受重力的大小？（請學生上臺演示，其余同學評估操作）

3.如何設計實驗探究重力大小與質量的關系？請設計數據處理方案。

1.如何測量滑動摩擦力的大小？（請學生上臺演示，其余同學評估操作）

2.如何改變接觸面的粗糙程度？

3.如何改變接觸面壓力的大小？

4.怎樣研究其中某一個因素對滑動摩擦力大小的影響？

5.如何改進你的方案設計？（請學生上臺演示，其余同學對具體方案實施評估）

6.你還能想到采用何種方式減小木塊運動時所受的摩擦力？

（設計說明：此環節是針對第2、3組目標設計）

2.資源載體的設計。

同理，以“功能結果”“社會結果”“心理結果”“成本結果”為自變量，分別以“安全感”“生活品質”“人際交流”“成就感”“自我價值”“娛樂興趣”“歸屬感”為因變量進行線性回歸分析，以性別、年齡、學歷、收入、職業、旅游方式這6個題項為控制變量。使用“逐步法”(Stepwise)，以P≤0.05為自變量選入標準，以P≥0.10為自變量剔除標準建立回歸模型。調整R方>0.4，表明回歸模型擬合度較高，P<0.05表示變量之間顯著性強。標準化回歸系數如表所示，可以發現結果層的4個因子與目的層的“娛樂興趣”“歸屬感”兩個因子的模型擬合度低，且無顯著相關性(如表9所示)。因此，剔除這兩項因子。

物理課程的實踐性很強，要凸顯學生的探究行為，應該倡導把實驗作為核心的課程資源，讓實驗教學成為提升學生學科素養和體現課程理念的重要途徑。實驗教學設計的關鍵是要引發學生的思維，讓學生在探究中發現規律。

案例3“牛頓第一定律”教學實錄（片段）

圖3　

活動1：讓小車動起來

師：同學們的桌上都有一輛靜止的小車。如何讓小車動起來？

生1：用手推，用力拉。

師：怎樣才能讓小車一直運動？

生2：一直用力。

師：咱們再做一組對比實驗，先讓小車車輪朝上（圖甲），再讓小車車輪朝下（圖乙），用大約同樣大小的力拉車并思考以下問題：1.拉力消失后，小車立即停止運動了嗎？2.哪輛小車運動的路程更長？原因可能是什么？

學生兩人一組完成實驗，小組討論并回答：

1.拉力消失后，小車并未立即停止（甲可以從細線的彎曲上看出）；2.乙小車運動的路程更長。原因猜想：所受摩擦力比甲小。

師：如果沒有任何摩擦呢？運動的乙小車能一直運動下去嗎？

生3：能。

師（小結）：生活中許許多多的現象似乎給我們這樣一個經驗，只有施加了力，才能使物體運動，要使物體持續運動，只有持續施加力，如“推車車動”“風吹樹搖”“風停樹靜”，似乎“力是維持物體運動的原因”，而上述的探究告訴我們，事實并非如此。

在設計實驗教學時，教師要關注以下兩點：一是不同學段探究能力目標的層遞性，其中八年級更加注重觀察和描述、提問和猜想、操作與信息收集、交流與合作，九年級除繼續關注以上四項外，逐步關注設計實驗、信息處理、分析概括并提倡評估。二是不同實驗類型探究能力目標的側重點，其中演示實驗側重提升觀察品質和分析能力，學生實驗的探究過程更加深入且能力目標更為全面。

三、在實際探究中尋找問題的生成點，組織評估交流，提升學科思維品質

探究的課堂應該是靈動的課堂，再好的預設也不可能涵蓋學生所有的表現。教師具體授課時，要善于捕捉學生實際探究行為表現中的有價值之處，利用評估和交流讓思維的火花相互碰撞，以促進學生發展。

案例4“歐姆定律”教學中的評估活動實錄

“歐姆定律”教學中，在控制U不變，研究I 與R的關系時，筆者巡視學生實驗，發現有下列一組數據。在仔細觀察了他們的接法后發現他們采用的是圖乙的接法。

實驗序號1 2 3 R/Ω 5 10 15 I/A 0.5 0.28 0.18

圖4　

當時，筆者心中暗喜，正愁沒法解決本課的一個難點：如何分析該實驗中存在的誤差？于是，立即組織了下面的評估活動：

先請部分學生匯報數據，當絕大部分學生的數據與上表不一致時，請該組學生拿出了這組數據，并請其余學生評估。基本上，學生都認為是電流表讀數出錯。

筆者請該組學生在黑板上把自己的實驗電路畫成電路圖（圖乙），再次組織評估。于是大部分學生認為接法錯了，應該采用圖甲。

筆者提出第一個問題：甲、乙電路的接法中，電壓表、電流表的測量對象是什么？

學生討論后達成共識：甲圖中電壓表所測為電阻兩端電壓，而電流表所測為電阻和電壓表的電流之和；乙圖中電流表所測是電阻的電流，而電壓表所測是電阻和電流表電壓之和。

筆者又請其余學生再按照乙的接法進行實驗，所得數據基本與該組相近，從而排除了電流表讀數出錯，認定是由于該實驗的設計帶來的誤差。

于是又組織學生對該實驗進行了有關實驗誤差的探討。明確該實驗存在誤差的一個原因就是無法真正做到電壓表、電流表均只測量電阻兩端的電壓和電流。

筆者提出第二個問題：那為什么采用圖甲，與所得“歐姆定律”結論更貼近？關于這一問題，請學生在學完下一節后再給出意見。

可見，課堂教學中，如果教師能注意觀察學生的探究行為，抓住問題的生成點，組織評估與交流活動，不僅可以提高課堂效益，同時也為學生的學科思維發展拓寬了空間。

四、構建基于探究行為的課堂教學評價的生態系統，以評價促進學習

課堂評價有三個關鍵要素，即清晰的學習目標是前提，科學的評價標準是杠桿，適時的反饋與指導是保障。換言之，教師首先要有“課程標準”的意識，要把課程標準中規定的“內容標準”轉化為教學中的“質量標準”，轉化的途徑是依據課程標準解讀教材文本，確定清晰的、可測量、可界定、可評價的課時學習目標。沒有課程標準參照的教學無異于失舵的船，沒有學習目標參照的評價更像是沒有刻度的儀表盤。

課堂教學評價應該由“基于標準”的測量和與學習過程相伴的“基于學習目標”的及時性評價共同組成。關于測量技術，可以采用“習題選擇”和“任務設置”的方式進行，以“浮力”教學中“阿基米德原理”的研究過程為例，要完成該原理的探究，必須知道液體對浸在其中的物體有浮力，知道如何用彈簧測力計測出這個浮力，這里不僅有知識上的要求，同時也有操作技能上的要求。而要評價這兩點，我們必須找到一個切實可行的探究任務，以顯現學生的探究行為，評價學生的探究能力。所以，在授課時筆者直接利用課后思考題設計了一組探究（具體參見“《浮力》教學實錄”中的課堂評價活動）。關于及時性評價技術，在實施課堂教學時，只要我們能夠構建“以‘探究行為’為核心學習行為”的課堂生態，以問題作為指引，然后再設計一定的情境，組織學生通過有目的的實驗、研討或思維的交流活動解決所設置的問題，此時學生所體現出的就是探究行為，而在解決過程中組織好師生評估，這就是一種質性評價過程。只有跳出特質論的窠臼，從研究特質向研究過程轉變，強調能力與過程的動態且可控制的相互作用，才能切實起到以評價促進學習的目的。

綜上所述，構建以“探究行為”為核心學習行為的初中物理課堂，重點是考慮探究行為發生的載體，著眼于“探究行為”設計課堂教學，著眼于“學科思維”組織課堂教學，并以評價促進學習。具體的課堂操作技術路徑如圖（見圖5）。

圖5