小台阶探究学习在物理教学中的应用和案例分析

许冬艳

【摘要】探究教学是由教师创设问题情境，并通过问题的提出、实验探究和交流评估，使学生获得知识和技能，使其情感、态度价值观得到发展，从而培养學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的思维能力，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”为特征的传统教学中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。然而在实际教学中，由于学生受知识、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，笔者认为教师应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者的作用，让学生作为学习主人的地位真正得到落实，让学生树立学习物理的信心和激发他们对物理学习的兴趣，帮助他们学会探索科学知识的方法。

一、渐进探究，领悟真谛

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。探究的每个过程都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。学生要在已经学习了动能、势能概念的基础上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，教师要让学生通过实验观察摆球高度、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，也还是很难观察到的。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速度的变化，从而达到理想的效果。在实际教学中，很多教师会引导学生观察滚摆在最高点时和下降过程中、下降到最低点时和上升过程中高度、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接受起来就较为生硬，不自然，学生是被动接受的，不符合其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，教师可以由简入难提出如下探究问题。

问题1：仔细观察，你看到了什么？

学生：忽高忽低、忽快忽慢、上升高度越来越小等。

问题2：你发现高度和速度在变化上有什么联系吗？

学生：高度降低，速度变快;高度上升，速度变慢，高度和速度相应发生变化。

问题3：高度和速度的变化说明滚摆什么能量的变化？

学生：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。

问题4：滚摆在最高点时动能、重力势能大小如何？

学生：重力势能最大，动能为0。

问题5：滚摆下降到最低点时动能、重力势能大小如何？

学生：重力势能最小，动能最大。

问题6：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？

学生：到最低点时，重力势能为0J，动能为20J。

问题7：重力势能和动能的变化关系说明了一个什么道理？

学生：动能和势能在相互转化。

问题8：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？

学生：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。教师通过一系列的小台阶探究问题拓展了学生的思维，使其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，不用教师引导，学生就可了解单摆的机械能变化情况，教学目标轻松达成。

二、问题解决，自然生成

杜威认为，思维源于直接体验到的疑难和问题，思维能将体验到的模糊、疑难和纷繁的情境转化为清晰、连贯、确定的情境。由此可见，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，可以发展学生的思维。

案例2：凸透镜成像规律

“探究凸透镜成像规律”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出现。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。

问题1：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？

学生1：物体到透镜的距离。

学生2：光屏到透镜的距离。

学生3：凸透镜镜片的厚度。

……

问题2：如何让光源的像清晰地成在光屏中央？

学生：蜡烛、凸透镜、光屏三者中心在同一条直线上。

问题3：是蜡烛成像在光屏上吗？

学生：不是，是蜡烛的烛焰成像。

问题4：假如这条直线是斜的，像能不能一定成在光屏中央？

学生：（边实验边回答）不可以，像会偏。

问题5：要让像成在光屏中央，三者的中心应该满足什么条件？

学生：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）

问题6：当u>v时，成倒立缩小的实像;当u

学生：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）

问题7：是不是只要u=v时，就可以得到倒立等大的实像？

学生：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）

问题8：同学们寻找一下凸透镜成倒立等大实像的规律。

学生：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。

三、核心探究，理性思维

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，以达到让学生会用物理知识解决问题的目的。

案例3：气体压强

在学习气体压强之前，学生基于生活经验的“概念”认为气体是没有压强的。但学完固体、液体压强后，学生又有一种模糊的感觉认为气体也有压强，脑海中就会出现认知冲突。教师要明白学生的困惑，找出这节课的核心问题，即人们生活在大气层中为什么却感觉不到大气压存在。教师可以利用前面学生已经学过的知识设计一个小实验来引导学生分析。

演示实验：拿出一个两端开口的容器，将一端套上橡皮膜（学习液体压强时已使用过），向容器中倒水，观察橡皮膜的变化。

问题1：橡皮膜为什么发生形变？

学生：因为液体对容器底部有压强。

问题2：橡皮膜受到液体压强因而发生了形变，而我们生活在大气层中受到气体压强为什么没有发生形变呢？

演示实验：将液体压强演示器套橡皮膜的一端慢慢放入装有水的大烧杯中，观察橡皮膜的变化。

问题3：为什么橡皮膜的形变程度越来越小，直至不發生形变？

学生：因为橡皮膜也受到水对它向上的压强，最后上下两个压强平衡，作用效果相互抵消。

问题4：现在能不能解释为什么气体对我们有压强，而我们感觉不到呢？

学生：人体内外气压平衡，作用效果相互抵消。

演示实验：易拉罐压扁实验。

探究式教学要真正取得实效，教师不能只注重探究的结果，更需注重探究的过程，重视学生在探究中独特的感受、体验和理解。学生亲身体验、研究、实践，完完全全地参与到学习过程中，就能成为课堂的主体。教师在教学中采用小台阶探究教学符合学生的认知规律，能帮助学生更好地理解、领悟知识，加深了学生对物理规律的理解，从而提高了其分析问题和探究科学的能力。

【参考文献】

[1] 梁建. 引发认知冲突 突破物理教学难点[J]. 江苏教育，2016（04）：66.

[2] 贾丽，朱文军. 探究凸透镜成像规律比较研究[J].物理教师，2013（01）：44.

[3] 兰忠. 浅谈物理教学中如何有效开展情境教学[J].名师在线，2019（29）：74-75.