基于三大落點 引導物理探究
——以《動能勢能機械能》一課的教學為例

吳玉梅

(江蘇省張家港市合興初級中學,江蘇 張家港 215626)

基于三大落點引導物理探究
——以《動能勢能機械能》一課的教學為例

吳玉梅

(江蘇省張家港市合興初級中學,江蘇 張家港 215626)

在初中物理教學中，引導學生開展物理探究學習是十分重要的.學生物理探究學習的開展需要教師進行探究行為的先行設計，基于學生起點、思維落點和操作要點對學生的物理探究學習進行優化十分重要.在此背景下，對“動能勢能機械能”一課進行了研究，希望能起到一定的指導意義.

物理探究；先行設計；要點；《動能勢能機械能》

在初中物理課堂教學中，引導學生開展物理探究學習是十分重要的.學生物理探究學習離不開探究行為，因此，教師要善于對學生的探究行為進行先行設計，這樣，才能確保初中生物理探究學習的高效化.以下我結合《動能勢能機械能》一課的教學為例，談一談探究行為先行設計的策略.

1.探究目標的制定

探究教學作為初中物理教學的重要組織方式，在進行教學設計時應準確理解新課標的要求，同時還應考慮學生的已有認知和教學內容，按照新課標的要求分解學習目標，這樣才能帶來更好的教學效果.學習目標一般包括四個方面：行為主體、行為動詞、行為條件和表現程度.初中物理課堂的行為動詞通常有測量、使用、選用、觀察、經歷、探究等.

例如，“動能勢能機械能”本節課的學習重點是掌握動能、勢能、機械能的基本概念，并明確動能與勢能相互轉化的關系.

教材中為了讓學生準確掌握該教學目標，設計了三個探究活動：1.研究影響動能大小的因素；2.模擬打樁實驗；3.研究擺球動能與勢能的轉化.這三個探究活動中最難的是第一個，不僅需要學生有較高的探究能力，還要安排學生進行分組實驗.教材中有對“大海中蘊藏的機械能”進行描述的一段文字，學生在對文章進行閱讀之后，發現大海是個巨大的寶藏，很多未知的資源可以讓我們開發.除此之外，教材還包括了四個實例分析以及兩個小制作，可以作為課堂延伸內容或是課后作業交給學生去完成.

通過這一課時的學習，學生發現他們對動能、重力勢能和彈性勢能這三個概念有了更深入了了解，由于一些淺顯知識在八年級已經學習過了，學生對很多實驗現象很熟悉.對于“定性探究決定有關能量大小的因素”，要求學生自己設計實驗法案，這對學生探究能力是一個不小的考驗.通過實驗，學生們發現了“動能和勢能的相互轉化”，這個發現讓他們既陌生又激動.

2.探究問題的設計

在認知心理學中，對“行為”和“思維”之間的關系的定義時： “行為”是“思維”的體現，同時對“思維”的創新有有著促進作用，將二者緊密聯系在一起的關鍵就在于“有價值的問題”.為了促進學生思維的發展，使之連貫且具備躍遷性，筆者認為應該對問題進行整合，讓其具有邏輯連貫性.

例如，在教學“動能勢能機械能”這一課時，可以設計以下問題鏈.

問題鏈1：在探究活動的準備階段進行概念構建

請問，運動的錘子、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木板，可以看到錘子的動能，皮筋把子彈彈出，可以看到皮筋的彈性勢能；磚塊把小桌拍入沙中，體現了磚塊的重力勢能.

問題鏈2：在探究行為涉及階段提出猜想并設計實驗

請問：①如何讓小車運動起來？②小車動能的大小是通過什么顯示出來的？③結合生活，猜一猜動能的大小受到什么影響？④通過設計實驗，來對這些影響因素進行研究，看是如何影響的？

問題鏈3：在探究結論階段討論結果的應用

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

這三個問題都是圍繞“探究行為”來進行設計的，其目的是為了讓探究行為變得更為廣泛和有效.

3.探究實驗的設計

初中物理課程的實踐性非常強，而“行為課堂”對實驗重視度非常高，這與初中物理教學不謀而合.充分利用“行為課堂”，全面提升初中學生科學素養和實驗能力也是響應新課標的重要表現.

分組實驗1：探究動能大小與哪些因素有關

實驗1中，小車是研究對象，通過對小車撞擊小木塊之后，小木塊在撞擊后的移動距離進行觀察，對小車的動能進行了解.實驗中，小車的動能越大，木塊被撞擊后移動的距離也就越遠.至于碰撞過程中出現的能量轉化我們不必深究.關于這個實驗中，有一個重要的概念：“將不同質量的小車從同一高度的同一斜坡釋放，當小車運動到水平面時，它們的速度相等.”為了讓學生將這個概念理解得更加深入，教師可以進行演示，把木塊拿去，把兩個完全一樣的小車放在同一高度位置，然后松手讓小車滑落，通過觀察可以發現：兩個小車運動速度和距離是一樣的.教師可以在撞擊面上防止泡沫塑料，讓實驗效果更好.

分組實驗2：觀察擺球動能和重力勢能的轉化

在開始實驗之前，教師讓學生之間展開討論這一問題：小球在上拋和下落時動能和勢能的轉化，先讓同學們有一個簡單認知，之后較為復雜的擺球實驗才能更好的進行下去.在進行實驗時，教師要不斷的指導學生，讓學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，從而使實驗效果受到影響.

教師演示實驗：魔罐

魔罐在整個課堂上一共用到了三次，第一次是在課堂的開始階段，將魔罐放置到一個坡度小的斜面上，然后松手，魔罐會向下滑落，然后會返回到斜面上來，這使學生之前的認知和這一現象發生了沖突，學生們的興趣一下子被激發起來了.第二次是解惑的階段，當教師撕掉了魔罐表面的紙張后，我們發現魔罐內有鉤碼和橡皮筋.其實魔罐的滾動就是一個勢能、動能相互轉化的過程，魔罐滾動時，橡皮筋會發生彈性形變，然后返回，橡皮筋又恢復原樣.魔罐的第三次出現是課堂小結階段，教師再對魔罐實驗展示一次，通過觀察，學生可以發現，魔罐會往復運動，不過幅度會慢慢變小，最后停止，從而引發學生思考機械能守恒這一問題.

學生演示實驗：模擬打樁

模擬打樁實驗需要準備盛沙的玻璃容器，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”可以用演示壓強的小桌代替.由一位同學站上講臺面對同學們進行實驗演示，讓不同質量的磚塊平落，并用粉筆在小桌的桌腳畫上記號來反映小桌下陷的深度.

在開發實驗資源時有兩點是需要注意的，一是年級不同的學生的探究目標和能力是不同的，例如，八年級的學生會更多的關注觀察、思考、歸納和討論；而九年級的探究目標除了有以上四點外，還包括實驗設計要求、信息處理以及分析概括能力.二是要考慮到實驗之間的側重點不同，有的實驗注重觀察性考驗，包括實驗目的、實驗精細性、敏銳性等，而有的實驗則注重考查分析能力，包括對實驗的分類比較，抽象與具體內容的概括.九年級的實驗探究過程會更加深入，所涉及的內容相對全面.在開展實際教學時，教師要考慮到實際情況，然后進行學生實驗設計，多讓學生自己動手操作，如設計“觀察擺球動能和勢能的轉化”的實驗.教師還可以突破課時限制，為學生設計一些開放性的課外實驗，如完成本課作業，并與小組同學比比誰卡片跳的高，思考一下卡片上拋和下落時彈性勢能、重力勢能和動能發生了什么樣的轉化？”

綜上所述，探究行為”的設計重點是：在設計時要注重問題鏈和實驗活動，通過這樣的方式可能保證探究性為的有效性，同時還可以避免教師進行過多干預.探究行為的課堂組織重點是探究活動，通過思維可視化手段對探究活動的各個環節進行挖掘，在挖掘過程中發展科學思維的價值，避免出現盲目探究或是低效探究的行為.

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

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

[責任編輯：閆久毅]

G632

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1008-0333(2017)29-0070-02

2017-07-01

吳玉梅(1982.2-)，女，江蘇蘇州人，中學一級教師，從事初中物理教學研究.