初中物理微探究教學活動的設計思想與實例

胡家光, 馬顯留，楊 樂

（1.文山學院 人工智能學院，云南 文山 663099；2.文山市第一初級中學，云南 文山 663099；3.文山市第一中學，云南 文山 663099）

2001年我國初中物理進入新的課程改革以來，“探究式教學”成了新課程改革的代名詞。2018年，中學物理學科核心素養的概念和內涵被確定下來，學生科學探究能力的培養已經成為教育戰略層面重點關注的問題[3]。探究式教學理念的提出，催生了一些踐行探究式教學理念的優秀教師，并在實踐中取得了豐碩的成果。但總體說來，盡管教育主管部門和教育教學專家們都竭力倡導使用探究式教學，一線教師的總體響應卻并不積極，即使像初中物理這樣最容易體現探究思想的學科，探究式教學的應用整體都仍然很不理想，尤其是西部教育相對落后的地區，問題更為嚴重。在教學實踐中，不少課堂教學雖然掛上了“探究教學”的名，但課堂本質仍是“填鴨式”“灌輸式”的探究。課堂探究活動的無序性、學生探究學習的被動性，使探究教學的有效性大打折扣，特別是廣大農村教師對探究教學的認識仍停留在表層的形式上，不理解探究教學的實質,出現了很多“假探究”和“探究要素的實驗步驟化”等特點的課堂教學[4-9]。究其原因，一是教師對探究思想的認識不到位，缺乏相應的技能，而且沒有把科學探究本身作為教學內容；二是探究式教學本身環節多，過程長，而且對時間、空間、硬件、軟件以及班級學生規模都有一定的要求；三是探究式教學很難在短期內實現立竿見影的提分效果[10]。

探究式教學的核心，是讓學生真正成為學習的主體，強化過程性的學習活動。探究式教學不是一種固定的教學模式，而應該是一種貫穿于教學活動各環節中“教前設問、有問必探、有探必究、求真與批判性思考共存”的教學思想和思維習慣，能在課堂教學中隨時創造和抓住教學生探究的機會。基于這一思想，課題組將“微探究”教學思想引入初中物理的教學，完善了已有的理論[11-12]，并在實踐中作了嘗試，效果良好。

1 物理微探究活動的內涵

微探究是對傳統探究式教學的補充，“微”是其核心亮點。微探究是指在物理教學活動中，針對某個小知識點、某個現象、某個問題、某個習題或者某個實驗環節，在老師的引導和幫助下，由學生自主進行微型探究學習的過程。為了培養學生的核心素養以提升自主發展能力，教師需要在教學中實施探究活動，但由于各種條件的限制，教學中又不可能頻繁進行大規模的物理探究活動（即參與人數眾多且包含完整要素和流程的探究活動），微探究則可以較好地解決這個問題。它既保留了科學探究的精髓，又讓探究的思想更容易落地。既可以用最小的學習成本訓練學生探究的思維，又可以讓學生從微探究中學習到物理學知識和探究技能，更易于被教師和學生接受。

微探究教學活動是一種科學有效的教學活動。首先，微探究教學可以從最小的單元上保護學生的探究本性，同時能夠發展其探究能力，微探究教學是從最微小的層面上來落實以人為本的教育理念。其次，微探究教學符合建構主義學習理論的思想，微探究教學可以吸引和照顧到各種類型的學生，而且強調學生的主體性，注重實踐活動中的社會文化元素與科學知識的融合，目標是從微觀的角度完善學校教育中的“知識構建共同體”理論。最后，科學的本質是不斷探究、追求真理的過程，而不是已經終結的結論，掌握科學探究的技能是教育的目標之一，探究技能由無數的要素組成，每一種要素都必須經過大量的訓練才能逐漸被學生掌握，將探究技能分解進行教學的必然結果就是微探究教學。通過微探究，學生一點一滴地感受和體驗科學的探究要素和過程，由點到面，再成體系，最終形成完整的探究思想，掌握探究技能。

2 物理微探究活動的特征

物理微探究教學活動的特征主要體現在以下幾個方面：

（1）微探究的內容豐富且形式多樣。在探究內容上，可以是關于物理知識的史學探究，可以是某一個理論問題的討論研究，也可以是實驗中某一環節的探究；既可以探究現象存在的根源（為什么的問題），也可以是因果關系問題或機理性問題的探究（怎么樣的問題），還可以是如何將“為什么”轉化為“怎么樣”的探究。在探究形式上，可以針對具體問題，開展結構性微探究（問題和方法均告知學生但不告知結論的淺探究）、有指導的微探究（只告知學生微探究問題）、開放式微探究（學生自主完成微探究活動）；還可以進行發現式微探究（為發現事物特點、性質和規律的微探究）、應用式微探究（用所學知識解釋、解決實際問題）、表達式微探究（用物理語言描述物理問題、概念或者模型）和訓練式微探究（解題方法、技巧等）。

（2）探究內容具有微小性。傳統的探究活動內容較多，環環相扣，學生的負擔較大，但微探究只選取其中的某個小點或者內容進行探究活動，每個探究活動控制在5～15分鐘，高效實用。比如在講授光的反射定律時，只要求學生探究反射角與入射角的關系，而三線共面的問題可以由教師演示。在講授“運動的描述”時，講完機械運動和參照物等概念后，可以設置“如何判斷物體是否運動”的微探究活動，用5分鐘左右的時間讓學生分小組討論,自主總結出方法。在“密度”的教學中，密度的定義是物體的質量與該物體體積的比值，可以把“密度的定義是否也可以用體積比質量的形式”設置為一個微探究活動，通過討論和交流，讓學生體驗比值定義法的物理含義和科學要求。

（3）微探究的要素和環節具有靈活的可選擇性。完整的探究活動具有7個環節和流程，耗時較長，對學生和教師都有較高要求，這也是教師難以開展探究式教學的原因。在微探究中，只選擇最重要的某個或者幾個環節或者片斷開展微活動，不追求探究活動的完整和完美，一次活動只強調某個方面能力的培養，將科學探究技能化整為零，分項訓練和突破，逐漸養成學生的探究習慣。比如在講授磁力時，磁鐵對鐵釘有力的作用，靠生活經驗就可以推斷，容易理解，但針對“鐵釘對磁鐵是否有力的作用”這一問題，可以讓學生根據力學的知識簡單設計一個微實驗，驗證磁鐵可以朝靜止的鐵釘方向運動的現象，并拓展到斥力也是相互的，從而得出“磁力的作用是相互的”這一結論。通過這個微探究活動，讓學生體驗到科學探究中的“證據”要素在物理學中的作用。此外，對于“力的作用是相互的”這一物理結論，學生是在力學部分學習的，到了后期會學習到力的更多形式，此時，可以讓學生從彈力、電場力、磁力、摩擦力、重力和生活經驗幾個角度分別設計微探究活動，從不同的角度尋找“證據”支持觀點，培養學生用證據說話的意識，既關注了知識點的落實，又重視了能力和情感目標的達成。再比如，在課堂演示實驗教學中，可以讓學生分小組設計實驗數據記錄的表格形式，也可以僅讓學生分小組合作完成數據分析和處理的環節，其它實驗環節由教師或動手能力強的學生代表完成。這種模式，也可以拓展到學生的實驗操作課中。

（4）微探究活動的開展有全域性。首先，微探究活動既可以是課堂內的教學內容，也可以是課前的預學習活動，還可以在課后以作業的方式進行?？梢允切鹊幕顒?，也可以是校外的活動。比如，在進行“眼睛與眼鏡”(人教版八年級上冊第五章第四節)的教學時，課前可以讓學生小組探究古代人關于眼睛的保健方法以及眼睛近視或者遠視后的處理辦法；課中設置逆向微探究近視病理特征的環節；課后布置學生去收集“準分子激光”等現代技術治療近視的資料，用所學知識分析物理機理，并對購物廣告中宣稱眼部按摩儀等設備能治療近視的科學性進行探討，完成微探究小報告。其次，課堂內可以只開展一個微探究活動，也可以開展幾個微探究活動，而且每個微探究活動之間可以沒有關聯性。比如，在探究“影響滑動摩擦力大小的因素”時，可以在猜想與假設和實驗器材的選擇環節開展微探究活動，盡量引導學生從日常生活中選擇器材，每個小組簡要定性闡述理由并相互評價，教材中的實驗過程和數據記錄分析由教師或學生代表完成。

（5）微探究活動的評價具有及時性。物理課程的實施應該讓學生“用”科學和“做”科學，而不僅是讓學生“聽”科學和“讀”科學。要實現這一改變，科學合理且及時的學習評價就顯得格外重要。由于微探究內容少、用時少、要素少、環節少，效率較高，就降低了對探究活動的評價難度。教師更容易觀察學習活動過程，容易給出即時性的評價，學生的自我評價和同學互評變得更容易操作。在這個過程中，學生個體受到關注和重視的機會增多，而且也能更好地感受到教師“教什么”和“怎么教”以及希望學生“學什么”和“怎樣學”的問題，從而促進學生良好學習習慣的養成，學生在熏陶中自然就掌握了科學研究的方法，自身核心素養的水平也就得到了提升。

3 開展物理微探究活動應注意的問題

（1）微探究只是教學活動的一種補充和優化。教學是綜合性的活動，微探究只是這個活動中的一種形式，任何微探究活動都代替不了完整的探究式教學活動。只有在條件不具備、時間不允許或者某些方面存在困難和不足時，才建議采用微探究輔助教學。對于大綱要求進行探究的實驗，一定要嚴格實施，不能用微探究取而代之。

（2）微探究強調的是靈活的教學思想。微探究不應拘泥于一種固定模式。教師需要具有開放性思維，充分領悟微探究的精髓，靈活使用微探究，把微探究思想應用到教育教學的各個環節中。同時，不應拘泥于一些具體的步驟和細節，只要微探究活動具備了探究要素，只要微探究活動可以幫助學生養成用物理思維方法去思考問題的習慣，都可以讓學生大膽地去嘗試、持續地改進。

（3）開展微探究活動的關鍵是創設良好的問題情境。所有的探究活動都是圍繞問題展開的，只有合適的問題情境，才能激發學生的探究興趣和激情。教師要根據學生的層次和水平把握好探究難度與深度，盡量讓學生在每一次的微探究活動中不僅收獲知識與技能，而且能獲得自信。

（4）開展微探究活動需要教師有更充分的課程準備。微探究活動是將探究的思想應用于教學的各環節，以提升探究式教學的效率，這是大部分教師都期望的。從本質上分析，微探究確實可以在一定程度上減輕學生的學習負擔，但卻不能降低教師的備課難度，甚至要對教師提出更高的要求。不管針對哪一個教學模塊，教師只有掌握了完整的探究式教學流程和環節，并有了深度思考后，才能從中篩選和提煉出適合微探究活動的項目，并擴展到解題微探究、理論微探究、方法微探究、史學微探究以及應用微探究等廣義上的微探究層面，教師需要花更多的精力去進行微探究的設計。但是，這種變化是值得的，這是實現課程的根本目標所需要的，而教師也能通過這種活動快速提升自己的綜合水平與能力。

4 物理微探究教學活動設計案例與分析

教學內容：長度的測量（人教版）

課時安排：1課時

學生層次：市級平均水平。學生在小學階段已經初步掌握了“千米、米、分米、厘米、毫米”等長度單位的數學意義和相應的單位換算方法，也基本掌握了用直尺測量物體長度的方法。

常用的教學設計簡述：課題組對所在地多所重點初中及部分鄉鎮中學進行了調研，對于該節內容，教學設計思想較為相似，主要體現在：（1）以生活設問的方式引出“長度”的概念，并過渡到長度單位的學習，對于單位換算關系的講解，更多的是采用純數學的方式進行。評述：這種教學方式形式上滿足了“物理教學要從生活中出發”的要求，符合學生的認知規律，但實質上，這種方式呆板無趣，因為忽視了學生在小學階段的數學課中已經對長度概念及常用單位進行了學習，而且有一定深度。課程引入的重點，不應該是長度的概念及單位比較，應注重長度測量的思想、長度單位的變遷、長度單位的科學性以及需要引入新長度單位的必要性；對于長度單位的換算，更多的應該是幫助學生初步建立物質世界的尺度模型，不僅僅是記住幾個簡單的換算公式，應幫助學生打開學習新知識的大門。（2）教學重點是長度測量工具的使用，教師大都是要求學生識記測量工具的使用方法和注意事項，然后通過幾個簡單的例子進行強化。評述：關于刻度尺的使用，學生在小學階段已經有基礎，教師應關注小學階段未學習的知識點，教學的重點應該是長度測量的綜合方法應用以及不同方法的對比和選擇，體現出進階性和層次性。（3）課后，教師通常會布置作業，要么安排學生測量某一物體的長度，或者完成一定數量的習題。評述：這種作業方式，形式上機械呆板，為應試而做，不能有效地讓學生進行深度思考。課后作業，其目的應該是升華學生的認知水平，發展學生的高階思維，引導學生進行深度學習，把碎片化的知識轉變為能力，教師在設計課后作業時，除了鞏固知識外，必須充分考慮上述要求，從而提升教學以及學習的效果。

基于微探究的教學設計定位：“長度的測量”是初中物理教學內容的第一課，學生的物理思想和學科素養將從這里開始形成。若教師將其處理為講授型內容，有可能會讓學生形成物理學習和其它課程一樣，主要是通過教師講授的思維定式，不利于后續教學內容的開展。因此，課題組期待通過微探究活動的引入，幫助學生從一開始就認識到物理學科是以探究為基礎的學習活動。教學中，設計了三個微探究活動：

微探究活動1（課前和課中完成）：課前安排學生以小組的形式開展對“古代長度測量和單位”的資料收集與討論，完成一個可以不規范的微型小組報告并在課堂開始時簡要匯報，作為課程的導入環節。該微探究活動的目的，一是激發學生的學習興趣；二是讓學生從史料中明白長度測量的由來和必要性，了解古代文明和古人的智慧以及社會發展對科學技術提出的新要求，從長度單位的變遷中逐步理解現用長度單位的科學性和合理性，意識到“單位標準”的重要性和意義，也為教師引入“微米”和“納米”等新長度單位作好鋪墊；三是讓學生初步意識到探究物理學史也是物理學習的重要環節，同時，也讓學生從歷史中開始形成“物理問題”是如何產生的意識。

微探究活動2（課中完成）：在講授完長度的測量方法后，設置針對“累積法”“曲直互化法”“替代法”“公式法”和“化暗為明法”相對應的五個場景[13]，引導學生自己提出相應的問題后，課內分配給不同的學生小組，開展特殊測量方法的探究活動，最后由小組匯報結論，并在小組之間相互評價。為完成這個活動，學生不僅要調用所學的基礎知識，還要經歷數學和物理思想方法構建與融合的過程，對培育學生形成物理觀念及科學思維兩個維度的物理學科核心素養具有重要的開端性意義。需要注意的是，因其具有一定的難度，該活動只能在課內實施，教師需要做好引導性工作并對每一種方法在生活和生產中的應用進行介紹，幫助學生形成物理學科能學以致用的思想，否則，容易讓學生對物理學科產生畏懼情緒，不利于后續教學與學習活動的開展。

微探究活動3（課后完成）：教師設置與“對位法”“位移法”數位法”相對應的三個問題場景，輔以簡單的提示，由學生小組選擇某一個場景，小組探究判斷刻度尺分度值的方法，形成微型報告，作為課后作業。通過易操作的微探究活動，學生不僅要用到課堂所學的長度測量工具的相關知識，還要進行測量工具原理性的思考，并進行深度探討和小組合作實施后才能完成，意義和效果遠勝傳統的作業形式。在該活動中，部分學生可能會無法理解題目的內涵和意圖，其原因是這些學生對于測量工具的原理沒有理解，只是記住了結論。因此，在活動結束后的反饋環節，教師需要根據學生的情況收集問題，精準幫助學生突破，讓學生體會深度學習的內涵，逐漸培養高階思維。

教學效果：通過實施基于微探究活動的教學，學生不僅掌握了基本知識，提升了分析問題和解題問題的能力，還普遍感慨“一個簡單的長度測量問題，背后居然有那么多的物理故事”，既激發了學生的學習興趣，也讓學生對“探究”的物理學思想和技能有了初步認識，對物理與數學的差異有了體會，對物理學問題需要從“原理”入手的思想有了思考，教學效果較為理想。

評述：通過三個以學生為中心的微探究活動，學生初步建立起物理課程需要進行探究學習的意識，并開始接觸探究的要素和環節，物理課程與眾不同的思想開始形成。另外，雖然只設計了三個微探究活動，其它如“長度單位換算”“刻度尺的使用”“錯誤與誤差”“科學計數法”等內容的教學，教師也可以根據學生的情況和時間靈活設置微探究的點?！伴L度的測量”通常被認為是較為簡單的內容，很多教師都不會花過多精力進行教學，在相關情境的創設及素材的選擇上，大都較為保守和傳統，沒有意識到其中包含著豐富的物理學思想和方法論意義，而這些內容正是物理學科核心素養最根本的要求。物理學科中包涵著大量“小問題大道理”的場景，教師只有利用好微探究活動這一利器，才能充分挖掘各種小物理問題中蘊含的思想與方法，從根本上實現真正以學生為中心的轉變。

5 結語

初中物理的微探究活動是一種能有效地落實探究式教學思想的教學活動，其化繁為簡、化整為微、靈活多變的思想和處理方式，適用于各種班級層次和地域層次的學生。但是用好微探究，需要教師首先形成自己的微探究思維習慣，才能自信地去駕馭課堂，才能引導學生通過高水平的思維和微探究學習活動，構建起自己的科學思維模式，落實核心素養的要求。