初中物理基于兴趣的分享式科学探究的实践研究

孙丽琴

众所周知，探究性学习能力的提升是培养学生科学素养的关键，而培养学生的学习兴趣不只是教学的手段，也是教育的目标，是新课程标准的核心要求.初中生天性好自主，好探究，好分享.下面展示《动能 势能 机械能》一课分享式探究教学主要板块的教学策略，供专家斧正.

一、建立概念——“生”趣

导入“能量”的概念时以“你的能量超乎你想象”的广告视频为背景进行设问，以激发学生的兴趣.

问题1：我们学过哪几种形式的能量？

生抢答并次第补充：动能、声能、光能、机械能、重力势能、弹性势能……

师点题并追问：今天我们所探究的动能、势能的本质属性是什么？刚才的视频给你留下最深刻印象的是哪些场景，它们涉及的分别是哪种形式的机械能？你是怎样判断的？

生抢答并次第补充：动能（运动）、重力势能（被举高）、弹性势能（发生弹性形变）……

初步建构机械能的概念时，可以先让学生举例，然后教师再播放三种形式机械能的短视频，以营造基于兴趣的分享探究式的教学氛围，保持学生进一步学习的兴趣.

问题2：三个视频中的这些物体，分别具有什么形式的机械能？是什么现象让你感受到这些物体具有能量的？

师板书导课： 物体 具有能量形式 现象

运动的水 动能 能冲走汽车

拉弯的弓弦 势能 能将箭射出

被举高的重锤 弹性势能 能将桩打入地下

追问：你能把这些现象的共同点和一个物理量联系起来吗？你能给能量下一个定义吗？

生独立思考并分享：

2.只要有做功本领的物体，都是有能量的物体.

师引导并板书：能量能做功

深入探究机械能的概念时，学生要先根据自己的兴趣，自主设计并亲自实验，以揭示所关注能量的本质属性，然后同伴互助探究，最后得出结论后再集体分享小组探究经验.

问题3：你最有兴趣探究哪种机械能？你能拿自带的器材或者任意挑选实验盒中的器材，来证明某一物体具有动能或势能吗？（根据兴趣分组，要求以小组为单位设计好探究方案，完成科学探究，并分配成果展示角色;学生备选器材：两罐大小不同圆柱体饮料，木块，橡皮筋，压缩弹簧、装有细沙的木盒，小木桌、等长细线两根，斜面，带刻度长木板等）

课堂观察：

生1：手推饮料罐撞击木块并使木块移动距离或压缩一根弹簧（显示饮料罐有动能）.

生2：从斜面上滚至水平面的饮料罐撞击木块并使木块移动距离（显示饮料罐有动能）.

生3：被压缩弹簧弹开的饮料罐撞击木块并使木块移动距离（显示饮料罐有动能）.

生4：壓缩的弹簧能弹开饮料罐或木块（显示压缩的弹簧有弹性势能）.

生5：拉长的橡皮筋弹开木块（显示拉长的皮筋有弹性势能）.

……

问题4：大家所设计的显示动能的方法中哪种能较科学地比较动能大小？具体怎样比较？

生1：通过观察小木块被推动的距离比较出动能大小.

生2：应该将木块与饮料罐平行放置，让饮料罐的运动方向保持稳定.

生3：应该让饮料罐从同样的斜面的同一位置从静止开始运动，以保证饮料罐撞击木块时的速度相同.

生4：每次实验，木块都放在同一位置，且保持木块运动方向稳定.

苏科版动能、重力势能和弹性势能的概念是八年级给出的，功的定义是第11章学过的，而“能量”是个新概念，问题1用冲击视觉的方式唤醒学生对动、势能概念的记忆，激发学生兴趣;问题2聚焦学生的举例和三个针对性强且生活气息浓郁的问题情景进一步引导学生利用原有知识进行比较、分析，使机械能的关键特征“具有何种形式的能”、“能否对另一物体做功”逐渐明朗化，这些都是机械能、能量等概念内涵的完整建构以及概念定义的抽象归纳所不可或缺的“基于兴趣的分享式探究过程”;问题3通过自备或自选器材设计获得和显示机械能的小实验，进行交流、分享使学生在不同思维的评判和反思中看到一个概念或一种研究方法的多个层面，从而使学生对机械能知识的理解和应用更为深入与全面，同时也为进一步探究机械能大小的影响因素奠定了方法基础.问题3的深入探究、问题4的主动探究都是基于学习兴趣的激发而进行的分享式探究活动，它们都在不断捕捉住学生的“最近发展区”的基础上践行了“教育的本质是解放”这一教育理念.

二、探究规律——“长”趣

探究“动能大小与哪些因素有关”时，利用数字化技术（播放撞车视频、限速标志）进一步保持和升华学生的学习兴趣.

问题5：汽车为什么会这么大的动能？

生直觉思维：速度太快.

教师投影下面两块限速标志牌（如图1所示）后设问，以促进学生抽象思维的产生.

     图1中，哪一块标志牌更合理？为什么？

问题6：你能自己设计实验探究动能的大小与质量和速度的关系吗？你能与小组同学充分讨论和交流，一起设计出具体的研究方案吗？

教师投影关键性微问题：

①如何控制质量一定，改变速度？

②如何改变质量，保持速度一定？

③如何比较动能的大小？

课堂观察：

学生在问题3和问题4的基础上学生发现，用手推木块，速度不稳定;用单摆不容易对准木块;用弹簧操作不方便.可以利用斜面获得稳定的速度，且容易改变速度大小.

学习支持：

教师用演示实验来释疑：双轨上不同小球同一高度由静止同时释放到达水平面速度相同;而将两根相同的弹簧压缩至同一位置，弹出不同质量的物体速度并不相等.

学生再次完成科学探究实验，小组可上台展示实验过程及结论.

在探究“重力势能、弹性势能大小与哪些因素有关”的问题时，教师要用积极语气和坚定的目光启发学生：接下来，“基于兴趣的分享式探究活动”的大幕要拉开了！

问题7：弹性势能大小与什么因素有关？重力势能大小与什么因素有关？

问题8：你对哪个问题的探究更感兴趣呢？你能自己设计实验进行“科学探究”吗？

课堂观察：

同一组器材，会有不同的组合和用法，许多学生对自己设计的实验兴趣浓厚，学习小组的讨论也格外热烈，大家边想边做，分工合作，争先恐后;有的小组积极上讲台展示探究方法、过程和结论;其他组学生在这一小组展示过后对此小组进行补充、建议和表扬.这些探究活动让学生在心理上处于兴奋的学习状态，充满求知的愉悦感，极大地激发了学生的主体意识，分享意识，合作意识，从而实现从“会学”到“乐学”升华.

学习支持：

教师利用现场拍摄微视频投屏，强调“控制变量法”和“转换法”的正确运用.

在上述系列性探究活动中，教师以学生的团队、主动、参与、实践为基本要素，反复推进小組讨论，做中学，教别人等学习环节，符合“学习金字塔理论”所倡导的学习方法.

三、拓展应用——“志”趣

在“动能的应用”环节，小组讨论设计并画出醒目的“交通限速标志牌”草图，在学习兴趣的激发和保持的基础上，升华出物理知识应用的“志”趣.

问题9：如果请你在高速公路上设置一块交通警示牌，根据今天所学知识你会如何设计？（分享形式：每个小组组长上讲台展示）

问题10：你知道发条小玩具和钢卷尺的工作原理吗？

（学生观察发条小玩具结构和工作过程，观看教师播放的钢卷尺工作视频，学生独立思考后小组交流，全班分享）

追问：经历本堂课的学习，特别是对问题10的研究，你有哪些新的想法呢？

结语：想来同学们会有许多新发现，下课后可以继续探索，因为你们的能量的确超乎你们想象，相信也将超乎我的想象！

生活即数理，若能理论联系实际，则可以培养学生运用物理知识解释物理现象的能力，激发学生学习物理的自我效能感.兴趣是最好的老师，科学探究是物理学科素养的综合体现，在此过程中，教师要让学生体验到物理的思维之严、之实、之活、之妙、之美——没有这些，怎么能真正产生兴趣呢？

基金项目：江苏省教育科学“十三五”规划2016年度重点资助课题“区域推进初中物理实验教学有效性策略的研究”（课题编号：2016-ZX0111-00713）