初中物理思維型課堂主題探究活動的設計

游遠方

［摘 要］初中物理思維型課堂是以學生為主體，以思維為主線，促進學生深度學習的課堂。主題探究活動能有效培養學生的思維能力。教師不能僅僅按照教材中的探究活動案例按部就班地進行活動設計，而應該根據學情對活動進行二次設計。教師應針對學生的認知錯誤和疑難習題，提煉探究主題，設計探究活動，引導學生參與探究，這樣能有效糾正學生的認知錯誤，幫助學生突破解題障礙，使學生做到知行合一。文章舉例說明如何設計初中物理思維型課堂主題探究活動，以期提高學生的科學思維水平。

［關鍵詞］思維型課堂；主題探究活動；設計；初中物理

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）30-0032-04

《義務教育物理課程標準（2022年版）》提出“注重科學探究，突出問題導向，強調真實問題情境，引導學生不斷探索，提高分析問題、解決問題的實踐本領和科學思維能力，發展核心素養”［1］。科學探究是培養學生科學思維能力的有效途徑。物理主題探究活動是指教師圍繞某一確定的物理主題，創設情境，引導學生提出問題、設計探究方案、進行科學探究，經歷知識的形成過程及思維加工過程，從而達到使學生理解知識、重構知識結構、實現思維進階的目的。設計物理主題探究活動，需要明確探究主題，確定探究目標，并在此基礎上設計探究情境、探究內容、探究方法、探究材料等。初中物理思維型課堂主題探究活動，要求學生通過觀察、思考、動手操作，實現沉浸式學習。本文結合案例闡述初中物理思維型課堂主題探究活動的設計方法。

一、對教材中的主題探究活動進行二次設計

（一）分析教材中的探究活動

初中物理教材編排有一些主題探究活動。以人教版初中物理教材為例，雖然教材中的一些實驗探究活動有初步的設計方案，但是教師要基于學情分析其是否能滿足學生的學習需求，主要分析以下內容：

1.探究活動的情境是否貼近學生生活，能否激發學生的學習興趣以及是否有利于學生提出問題和解決問題。創設情境的目的是引導學生在體驗、感受中提出問題。真實、共情、激趣、目的明確的情境，能啟發學生提出針對性的問題，作出合理的猜想和假設，促進學生更有效地解決問題。

2.主題探究活動的探究方法是否可以結合實際教學需要進行改進。對于新課標要求的一些實驗探究活動，教材中提供的是初步的探究方法，因此教師要分析改進探究方法的可行性。

3.實驗器材是否可以改進。教材中提供選擇的實驗器材是常規性器材，為使實驗探究操作更方便、實驗現象更明顯，教師要分析實驗器材是否可以改進。

通過分析，可以得出教材中的實驗探究活動方案的優點與不足，在此基礎上思考改進方法和措施。

（二）基于分析結果，進行二次設計

1.優化情境設計

教材設計探究活動時大多是創設一個情境讓學生提出問題。盡管教材提供的某些情境貼近學生生活，但由于學生在生活中沒有細心觀察或體驗，并沒有形成真正的經驗。而教材中的某些情境脫離學生的生活，讓學生感到陌生，故而難以引發學生提出有效問題。比如人教版初中物理教材中的“探究浮力的大小與哪些因素有關”這個主題探究活動，創設的情境有“木頭是漂浮的，但是鐵塊在水中會下沉”“人在水中會下沉，但是在死海中卻能漂浮于水面”“人在水中越往深處走，就越覺得所受的浮力大”［2］，創設這些情境的目的是引導學生提出問題：浮力的大小跟哪些因素有關？筆者對這些情境的分析及優化情況進行了整理，如表1所示。

通過對教材情境的優化或改進，使學生對情境的體驗由靜態視覺變為視聽感受；從回憶自己在水中受到浮力的感受變為現場體驗浮力。對此，學生對情境的體驗更深刻，獲得的感性認識更豐富，同時能獲取更多的思維加工材料。

2.優化探究方法

物理教材設計的主題探究活動，通常采用面向廣大學生的常規的探究方法。教師要從簡化實驗操作、減小實驗誤差、增大實驗效果等角度去思考改進探究方法。現以“探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”主題探究活動為例來進行說明。

探究方法：如圖1（人教版物理教材八年級下冊第54頁）所示，用彈簧測力計測出物體所受的重力；把物體浸沒入裝滿水的溢水杯中，同時用小桶收集物體排開的水，并記下彈簧測力計的示數；測出小桶和物體排開的水所受的總重力；測出空小桶所受的重力；計算并比較物體受到的浮力、物體排開水的重力的大小是否相等。

分析：在用手提彈簧測力計將物體浸沒水中的過程中，由于手的抖動，會造成讀數不穩定，也會使物體排出更多的水。在測出小桶和物體排開的水所受的總重力后，再去測空小桶的重力，小桶會殘留有水，從而會造成實驗誤差。

改進探究方法：如圖2所示，用鐵架臺固定兩個電子測力計，一個用于掛圓柱體，另一個用于掛小桶。首先，將掛著小桶的電子測力計校零并讀出圓柱體在空氣中的重力G物。然后，將溢水杯裝滿水后放在手動升降臺上，用手旋轉升降臺的旋鈕，使升降臺抬升溢水杯，使圓柱體緩慢浸沒水中，讀出此時電子測力計的示數F，同時溢水杯口排出的水流入小桶，掛小桶的電子測力計可直接顯示物體排出水所受的重力G排。最后，計算出浮力F浮=G物-F，與G排比較。

改進探究方法后，避免了因手抖動而導致的讀數不準，同時也避免了因手抖動而溢出更多的水。此外，該方法還減少了測量空小桶的重力、計算物體排開水的重力等步驟，使實驗更簡便、準確、直觀。

3.優化探究活動內容

教材關于主題探究活動的內容，并沒有完全羅列出來，而是給教師和學生留出更多的探究空間。教師可根據學情，有針對性地調整探究內容，以滿足學生的學習需要。例如，“探究影響滑動摩擦力大小的因素”這個活動，教材給出的方案是探究滑動摩擦力的大小與壓力及接觸面粗糙程度的關系，并沒有提供探究滑動摩擦力的大小與物體運動速度、接觸面積大小關系的實驗方案。教師應根據學情考慮是否將這些內容加入探究活動中，以使學生經歷更為完整的探究過程，豐富關于滑動摩擦力的知識。