小台阶探究学习在物理教学中的应用和案例分析

许冬燕

摘要  探究教学是由教师创设问题情景，以问题的提出、实验探究和交流评估，使学生获得知识和技能，使情感、态度价值观得到发展，培养学生创新能力的一种模式。本文根据笔者的亲身教学实践和教学中的案例，阐述了如何利用小台阶探究教学培养学生思维能力，让探究更有价值。

关键词  小台阶  渐进探究  问题解决 深入探究

探究教学是在以“知识本位”“教师中心”为特征的传统教学下不断反思发展下的产物，是在与传授式、灌输式教学相抗衡过程中逐步进化下形成的一种教育理念。在探究教学的过程中，学生在教师的引导下，以自身的已有知识和经验作为背景，通过自主探究活动获取学科知识。然而实际上在课堂上由于学生知识、能力的局限，很多探究活动往往浮于表面，学生根本不能真正地理解问题本质，发展自身的思维能力、迁移知识、解决新情境下的新问题。要让探究活动真正变得有价值，笔者认为教师要充分体现自己的主导地位，教师主导并不是削弱学生的主体作用，而是教师发挥组织者和引导着的作用，让学生作为学习主人的地位真正落实，树立学生学习物理的信心和对物理学习的兴趣，帮助他们学会探索科学知识的方法。

一、     渐进探究，抓住真谛

探究教学应该遵从循序渐进的原则，因此教师提出的问题不应是简单问题的流水账，也不是疑难问题的集锦，而是具有连贯性、目的性的情境。探究的每个过程应该成为学生继续讨论的原动力，否则可能会引起思维的无序状态。教师要采用不同的方法，由易到难，由浅入深，由低级到高级地创设小台阶探究情境，引导学生积极参与教学过程，不断生成新资源。

案例1   动能与势能的相互转化

动能与势能的相互转化是动能 势能 机械能的第二课时。学生在已经学习了动能、势能概念的基础上要通过这节课认识机械能的相互转化。苏科版物理课本上介绍的是单摆实验，要让学生通过实验观察摆球的高度、速度的变化，从而认识到动能和势能的变化。然而实际上学生很难观察到摆球的速度变化，即使教师在实验时增加摆长，增加摆球运动的路程，也还是很难观察到。为了克服这一困难，笔者认为将单摆实验换成滚摆实验效果会好很多。教师可在滚摆上做个醒目的标记，在滚摆上下滚动的过程中，学生很容易观察到滚摆滚动的速度变化，达到理想的效果。在实际教学中，很多教师会引导学生观察滚摆在最高点时、下降过程中、下降到最低点时、上升过程中，高度、速度的变化，从而认识到重力势能和动能的变化。笔者认为这样的学习过程学生的接受就较为生硬，非自然的，学生是被接受的，不符合认知规律与身心发展特点，不利于学生思维品质的培养、思维的深度与高度均得不到有效的提升。在学生观察实验的过程中，我们可以由简入难提出如下探究问题：

师：仔细观察，你看到了什么？

生：忽高忽低、忽快忽慢、上升高度越来越小等等。

师：你发现高度和速度的变化上有什么联系吗？

生：高度降低，速度变快：高度上升，速度变慢：高度和速度伴随着变化。

师：高度和速度的变化说明滚摆什么能量的变化？

生：下降：滚摆高度降低，重力势能在减小;速度增加，动能在增大。

上升：滚摆高度上升，重力势能在增大;速度减小，动能在减小。

师：滚摆在最高点时动能、重力势能大小如何？

生：重力势能最大、动能为0。

师：滚摆下降到最低点时动能、重力势能大小如何？

生：重力势能最小、动能最大。

师：理想状况下，假设在最高点时滚摆重力势能为20J，那到最低点时重力势能、动能大小：如何？

生：到最低点时，重力势能为0J，动能为20J。

师：重力势能和动能的变化关系说明了一个什么道理？

生：动能和势能在相互转化。

师：既然动能和势能在相互转化，为什么滚摆到达的高度越来越小了？

生：因为摩擦的存在，机械能损失了。

教学实践证明，这样的探究是符合初中生的认知规律的，也深受学生的喜欢。通过一系列的小台阶探究问题拓展了学生的思维，达到了一定的认知深度。接下来教师再演示单摆实验，学生就知道进行对比观察，单摆实验就变成滚摆实验的一个深化，不用教师引导，学生就可了解单摆的机械能变化情况，教学目的轻松达成。

二、问题解决，自然生成

杜威认为，思维源于直接经验到的疑难和问题，思维能将经验到的模糊、疑难和纷繁的情境转化为清晰、连贯、确定的情境。可见思维在认知过程中类似于获取知识的工具。因此，在教学中应多采用“问题解决”的小台阶探究教学，以发展学生的思维。

案例2  凸透镜成像规律

“探究凸透镜成像规律”这一课对学生的探究思维能力要求极高，教学过程中包括实验操作、数据记录、现象观察、分析比较与归纳总结，教学要点极多。稍不注意，就会出现伪探究现象，进而导致规律的强行记忆情况。在教学中教师可设计一些小台阶探究情境，让凸透镜成像规律自然生成。

师：联系小孔成像大小的影响因素，猜想一下凸透镜成像性质可能与什么有关？

生：物体到透镜的距离

光屏到透镜的距离

凸透镜镜片的厚度

……

师：如何让光源的像清晰地成在光屏中央？

生：蜡烛、凸透镜、光屏三者中心在同一条直线上

师：是蜡烛成像在光屏上吗？

生：不是，是蜡烛的烛焰成像

师：假如这条直线是斜的，像能不能一定成在光屏中央？

生：（边实验边回答）不可以，像会偏

师：要让像成在光屏中央，三者的中心应该满足什么条件？

生：烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一条水平直线上

（学生实验，寻找倒立缩小的实像、倒立放大的实像，记录数据，教师利用数轴和大小不同的彩色磁贴箭头展示各组数据，得出缩小实像、放大实像的规律）

师：当u>v时，成倒立缩小的实像：当u

生：u=v

（安排学生用两种不同焦距的凸透镜寻找倒立等大的像）

师：是不是只要u=v时，就可以得到倒立等大的实像？

生：不是，只有u=v=2f时才能找到等大的像

（教师演示三个不同焦距的凸透镜找倒立等大的实像，并记录数据展示）

师：同学们寻找一下凸透镜成倒立等大实像的规律。

生：u=2f时成倒立等大的实像。

在初中物理实验教学中，为防止伪探究，可采取低起点、小台阶、循序渐进、逐步深入的引导策略，往往能以顺其自然的方式建构知识，培育思维。本节课中可主要设计三个问题串，巧妙创设思维台阶，激发学生主动参与探索的欲望，使学生在逐层深入探究的过程中获得思维能力的提升。

（1）   凸透镜成不同性质的像可能与什么有关？

（2）   凸透镜成倒立缩小实像与倒立放大实像时，物距和像距的大小有什么关系？

（3）   凸透镜成倒立缩小实像与倒立放大实像时，物距和焦距应满足什么关系？

三、核心探究，难点突破

在物理学习活动中，学生会自然地将生活和学习活动中发现的一些现象，与物理知识相联系。这就要求教师要有意识地引导学生分析，从中抽出最核心的东西作为问题提出来，以达到会用物理知识解决问题的目的。当学生在物理学习活动中遇到问题时，是需要解决的，教师要引导学生利用小台阶探究情境寻找出反映事物的本质的结论。

案例3 浮力

在学习浮力之前，学生基于生活经验的“前概念”很多。教师如果对浮力大小的因素的猜想不做引导，学生就会胡思乱想，看似发散了学生思维，实则给学生留下了很多疑惑，面对教师的结论，学生“口服心不服”，所以在设计猜想的过程中，要注意渗透科学研究方法。

师：鸡蛋沉在烧杯底部，如果老师向水中加盐，会有什么现象发生？

（教师演示实验，学生仔细观察）

生：鸡蛋浮起来了。

师：鸡蛋受到的浮力与什么因素有关呢？

生：浮力大小与液体密度有关。

师：在用称重法测浮力时，大家有没有注意到烧杯中的水溢出到了小烧杯中，小石块浸没在水中的体积越多，溢出的水也越多。

生：浮力和石块浸没在水体积的有关。

    浮力和石块在水中的深度有关。

师：在实验探究的过程中应采用什么研究方法呢？

 生：控制变量法

（学生将石块浸入水中，控制石块浸在水中的体积相同，深度不同，观察弹簧测力计示数相同）

    师：两次实验弹簧测力计示数相同，说明了什么？

    生：浮力大小与物体浸在液体中深度无关。

师：浮力与石块浸在液体中的体积关系，又该怎么探究呢？

（学生将石块浸入水中相同深度，两石块排开水的体积不同，记录弹簧测力计示数，利用称重法求出浮力）

深度的教学是这节课的难点，很多教师用讲实验来代替做实验，把结论灌输给学生，并不能让学生真正解惑。到了浮力学习的后期，还会有很多学生存在浮力和深度有关的错误认识。在探究活动中渗透科学研究方法，通过教师有引导的猜想，学生积极的探究，就会自我生成正确的结论。

探究式教学要取得显著成效，不仅要注重探究的结果更要注重探究的过程，重视探究中学生独特的感受、体验和理解。学生通过亲身体验、研究、实践来认识周围事物，完完全全地参与学习过程，成为课堂的主角。学生在亲身体验过程中体验学习的带来新的感觉、新的刺激，从而加深对知识的记忆和理解，激发创造能力。在教学中采用小台阶探究教学能帮助学生更好地认同、领悟知识，加深了对物理规律的理解，从而提高了分析问题和探究科学的能力。

参考文献

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葛德成. 关于高中物理探究式教学原则的思考.物理教师，2014（2）：13.