例談進階式科學探究助力初高中課程銜接

朱興國

【摘? 要】本文以發展學生核心素養為指導，利用進階式科學探究的思路設計初高中銜接課程，展示教學活動和活動分析流程，總結進階式科學探究在初高中課程銜接中的作用。

【關鍵詞】進階式;科學探究;初高中銜接

中圖分類號：G633.7? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：0493-2099（2021）16-0164-02

Examples of Advanced Scientific Inquiry to Facilitate the Connection of Junior and Senior High School Curricula

——Take "Free Fall" as an Example

（Xuzhou 31st Middle School， China）ZHU Xingguo

【Abstract】This article takes the development of students core literacy as a guide， uses advanced scientific inquiry to design junior and senior high school bridging courses， demonstrates the teaching activities and activity analysis process， and summarizes the role of advanced scientific inquiry in the bridging of junior and senior high school curricula.

【Keywords】Advanced formula; Scientific inquiry; Junior high school connection

在中學物理學習的過程中，初高中銜接階段的學習讓許多學生感到困難。初中物理知識側重生活中常見的物理現象，主要內容為物理的基本概念和規律。高中物理知識內容更具系統性，概念和規律更具嚴謹性，初高中知識整體呈現螺旋上升的狀態。在物理核心素養中包含了物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任四個方面，其中學生經過科學探究，可以形成物理觀念，建構提升科學思維以及養成正確的科學態度和責任感的基礎和方法。同樣相似相關的科學探究過程也可以有效銜接起初高中兩個學段的知識學習。

下面以“自由落體運動”為例，利用進階式的思想，具體介紹如何通過相關科學探究過程完成相關初高中銜接課程的教學。

一、初中階段有關自由落體運動的教學過程

雖然生活中學生對物體下落的情景很熟悉，但還是第一次分析歸納自由落體運動的規律。學生需要將感性認識逐步上升到理性分析，將生活中總結出的經驗和方法進行系統歸納并加以推廣應用。為此教學分成三個階段來完成。

第一階段，學生可以觀察紙錐下落，比較大小兩個紙錐下落的快慢。以日常生活中常見的現象為觀察和研究對象，學生可以輕松進入科學探究的狀態，隨后分析下落中的差異得到比較快慢的兩種方法：第一種，相同時間比路程;第二種，相同路程比時間。引導學生從生活經驗中提煉出物理研究方法，積累了使用物理視角解釋現象的經驗，最后利用第一種相同時間比路程的方法定義速度，明確了常用概念速度的物理含義和數學方法。

第二階段，學生可以觀察直玻璃管中氣泡的運動情況，針對具體情景進行觀察。學生分組測量通過相同路程所用的時間，獲取實驗數據，并記錄在表格中，然后采用不同的方法分析數據特點。

學生在坐標圖中畫出氣泡運動的[s-t]圖像。最后得出在相等時間內通過的路程相等的結論，繼而給出勻速直線運動的名稱，建構出相應的物理概念。

第三階段，觀察蘋果下落過程照片（每隔相等時間曝光一次）。學生利用比較快慢的方法得出蘋果下落速度越來越快，并使用前面課程所得結論，分析研究新的現象，得出變速直線運動的定義。

三個階段的教學呈現出一種螺旋上升的狀態。首先，三次科學探究活動都從實際情景出發，經過一番探究后得出物理概念;其次，三個階段的探究難度不斷提升，由定性觀察發展到定量研究，從人眼簡單觀察到使用工具測量、利用物理圖像分析數據;最后，在第2、3階段的探究中反復使用了第1階段的探究成果。學生經歷這樣進階性的三次科學探究活動后，基本熟悉了探究的步驟，養成了穩定的研究習慣。

二、高中階段有關自由落體運動的教學設計

第四階段教學

1.觀察蘋果下落過程照片（每隔相等時間曝光一次）（情景引入，回憶初中的學習內容。）

教師：蘋果下落的過程是一種什么運動？

學生：加速直線運動。

教師：每秒速度增大多少？（進一步研究運動的細節）

2.測量下落時的瞬時速度（根據研究需要，介紹打點計時器的使用方法）

教師：測定下落速度需要確定下落過程中路程和時間的情況，我們需要一種既能記錄時間又能標記路程的測量工具。（介紹打點計時器的使用方法）

此時學生學習打點計時器的使用方法，進行分組實驗，得到記錄自由落體運動點跡的紙帶。

教師：有了這些紙帶，如何測量瞬時速度？（根據研究需要，介紹瞬時速度的計算方法）

（直接給出瞬時速度計算方法）

此時學生閱讀測量瞬時速度的方法，計算出連續幾個時刻的瞬時速度。

3.得出速度變化情況

教師：這些瞬時速度有什么變化？

學生：隨著時間的增加，速度不斷變大。（分析實驗數據）

教師：速度每次變大多少？

此時學生計算出速度變化量;教師介紹加速度的概念、公式、單位。（定義新出現的物理量）

4.得出勻加速直線運動的概念

教師：整個過程加速度是否變化？（分析運動過程的特點，定義這種運動的名稱）

學生：基本保持不變。

此時教師給出勻加速直線運動的概念。

課程從學生熟悉的情景入手，通過教師的提問引出進一步的探究活動。而此時學生以前掌握的測量工具不能滿足現在的探究需要，教師可及時向學生介紹新的測量工具，并應用在新的探究活動中。分組實驗中，在分析紙帶點跡計算瞬時速度時，學生可能會再次遇到困難，教師這時應再次提供幫助。最后分析所得速度，得到速度的變化量，加速度的概念自然生成。整個探究活動接近尾聲，學生腦海中有了加速度的概念，再次觀察蘋果下落，從自由落體運動為加速度不變的直線運動得到勻加速直線運動的概念。

三、初高中課程間的進階性聯系

縱觀初高中銜接課程的教學過程，每一次的教學過程都是前一次課程的延伸和拓展，也同樣是后一次課程的鋪墊。教師首先針對實際情景提出問題，每一階段課程所選取的實際情景是逐漸變化的，與前一次既有聯系又有不同。在設計實驗和進行實驗的環節，實驗實施的環節不斷增多，操作的難度加大，學生的科學探究能力得到了鍛煉。在對實驗數據的分析論證過程中，也從簡單表格記錄升級到學習并應用新的數據處理方法，以及繪制并分析物理圖像（[s-t]圖和[v-t]圖）。學生在探究活動中的交流、合作也越來越熟練，越來越深入。

四、結語

綜上所述，在初高中銜接課程教學設計中，科學探究活動對學生物理學習有著極大的幫助。而進階式的教學設計思路，可以很好地解決前后課程內容之間的銜接問題，發現前后知識之間的聯系，這里的聯系不僅有內容上的關聯，還有知識呈現形式上的聯系。學生在這種具備多重聯系的課程中學習時，會自主調動自身的知識儲備，提升自身解決問題的能力。進階式科學探究可以使初中和高中物理課程形成合力，更好地發展學生的核心素養。

參考文獻：

[1]林崇德.21世紀學生發展核心素養研究[M].北京：北京師范大學出版社，2016.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

（責任編輯? 王小飛）