劉曉林 潘鎮(zhèn)高

摘 要：本文首先介紹了循環(huán)遞進(jìn)式探究法的概念及其實(shí)施特點(diǎn)，并以滬科版物理教材“做功了嗎”一節(jié)為例，具體分析了在實(shí)際的初中物理課堂教學(xué)中如何應(yīng)用.

關(guān)鍵詞：循環(huán)遞進(jìn)探究; 物理課堂;教學(xué)應(yīng)用

文章編號(hào)：1008-4134（2019）16-0053 ? ?中圖分類號(hào)：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：劉曉林（1981-），男，安徽南陵人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：課堂教學(xué)研究;

潘鎮(zhèn)高（1973-），男，安徽南陵人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，蕪湖市物理學(xué)科帶頭人，研究方向：教材教法研究.

循環(huán)遞進(jìn)式探究法是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)基礎(chǔ)之上的以學(xué)生主動(dòng)探究為主的教學(xué)模式.這一教學(xué)模式以問題解決為目標(biāo)，以任務(wù)為主線，以學(xué)習(xí)活動(dòng)為載體，循環(huán)深究，逐步深入，完成知識(shí)建構(gòu).“循環(huán)”體現(xiàn)在探究要素的不斷運(yùn)用，“遞進(jìn)”體現(xiàn)在對(duì)事物認(rèn)識(shí)的上升（如圖1所示）.

在確定探究課題后，教師要引導(dǎo)學(xué)生明確探究的方向，并將問題分解成若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的小問題，也可以在教學(xué)過(guò)程中動(dòng)態(tài)生成小問題，形成若干個(gè)環(huán)環(huán)相扣、層層深入的小型學(xué)習(xí)活動(dòng)（如圖2所示）.每個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)約5分鐘左右，活動(dòng)中靈活運(yùn)用科學(xué)探究的若干要素，通過(guò)“情境創(chuàng)設(shè)”引出本活動(dòng)學(xué)習(xí)情境、通過(guò)“合作探究”開展小型協(xié)作學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)，通過(guò)“知識(shí)建構(gòu)””實(shí)現(xiàn)問題解決，達(dá)成本次活動(dòng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并進(jìn)而生成新的問題，為下一個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)提供依據(jù)或指導(dǎo);若干個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)依此方式循環(huán)開展、逐步遞進(jìn).

在大量課堂實(shí)踐的基礎(chǔ)上，安徽省蕪湖市以新課改倡導(dǎo)的“立德樹人，以學(xué)生為中心”“自主、合作、探究”“多元評(píng)價(jià)”“面向全體，因材施教”“大教育觀”等基本理念為支撐，以讓“每一個(gè)孩子都養(yǎng)成良好的物理核心素養(yǎng)”為目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生的身心特點(diǎn)和個(gè)性發(fā)展的差異，經(jīng)過(guò)不斷的探索和實(shí)驗(yàn)，確立了適合學(xué)生特點(diǎn)的循環(huán)遞進(jìn)探究教學(xué)模式，在實(shí)際教學(xué)中也取得了比較理想的效果.筆者結(jié)合滬科版八年級(jí)物理課本第十章第三節(jié)“做功了嗎”一節(jié)的教學(xué)，具體談一談循環(huán)遞進(jìn)探究教學(xué)模式的運(yùn)用.

1 案例背景

“做功了嗎”這節(jié)課選自滬科版八年級(jí)物理課本第十章第三節(jié).本節(jié)內(nèi)容安排在學(xué)生學(xué)習(xí)了杠桿和滑輪兩種簡(jiǎn)單機(jī)械的基礎(chǔ)上展開，同時(shí)也為以后學(xué)習(xí)功率、機(jī)械效率、機(jī)械能等知識(shí)奠定基礎(chǔ)，在教材中起到承上啟下的作用.

功是物理學(xué)中一個(gè)很重要的概念，是學(xué)習(xí)能量知識(shí)的基礎(chǔ);而機(jī)械功又是其它形式功的基礎(chǔ)，故學(xué)好功的知識(shí)對(duì)理解物理現(xiàn)象背后的本質(zhì)具有重要意義.教材首先從省力的機(jī)械不省距離、省距離的機(jī)械不省力這一事實(shí)出發(fā)，再?gòu)膭?dòng)滑輪提重物的具體實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn)：力與力的方向上移動(dòng)距離的乘積是一個(gè)有意義的物理量，進(jìn)而引出機(jī)械功的概念.接著又用圖示方法展現(xiàn)怎樣才算做功，讓學(xué)生從中歸納出做功的必備條件，最后自然地引出計(jì)算功的公式和方法以及單位，并通過(guò)信息窗介紹英國(guó)物理學(xué)家焦耳，同時(shí)說(shuō)明為什么以他的名字來(lái)作為功和能的單位.教材按照什么是功，怎樣才算做功，如何計(jì)算功的邏輯順序，循序遞進(jìn)，符合循環(huán)遞進(jìn)探究法教學(xué).

2 學(xué)情分析

本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象是八年級(jí)下學(xué)期的學(xué)生，由于普及了義務(wù)教育，學(xué)生素質(zhì)參差不齊.主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.

知識(shí)基礎(chǔ)方面：學(xué)生已學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)和力、力和簡(jiǎn)單機(jī)械等知識(shí)，具備了學(xué)習(xí)功所需要的基礎(chǔ)，但也有部分學(xué)生不能正確分析受力，沒有搞清運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，不能把握力與移動(dòng)距離之間的內(nèi)在聯(lián)系，導(dǎo)致在判斷物體是否做功、進(jìn)行功的計(jì)算時(shí)，把不對(duì)應(yīng)的力與距離聯(lián)系在一起，而引起錯(cuò)誤;在前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單機(jī)械中杠桿平衡條件、動(dòng)滑輪的特點(diǎn)等知識(shí)，還學(xué)習(xí)了力和長(zhǎng)度的測(cè)量，也具備了一定的實(shí)驗(yàn)探究的能力.

認(rèn)知能力方面：八年級(jí)學(xué)生思維比較活躍， 他們的思維主要以形象思維為主，喜歡動(dòng)手動(dòng)腦，對(duì)直觀內(nèi)容比較感興趣，但欠缺對(duì)問題的深入思考及理性化的思維過(guò)程.抽象思維能力正處于發(fā)展期，初步具備了一定的分析、概括和歸納能力.

學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)方面：對(duì)新鮮事物有強(qiáng)烈的好奇心，具有較強(qiáng)的求知欲，具有比較典型的求趣、求動(dòng)心理.

學(xué)習(xí)風(fēng)格方面：有了一定的自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)能力，喜愛合作學(xué)習(xí)，喜愛通過(guò)討論的方式解決學(xué)習(xí)中的問題，喜歡新媒體技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境，較容易受外界評(píng)價(jià)與成就水平影響.

綜合以上學(xué)情分析，學(xué)生具備了循環(huán)遞進(jìn)式探究法的教學(xué)基本條件.

3 教學(xué)策略

“循環(huán)遞進(jìn)式探究”教學(xué)法：

以問題串層層遞進(jìn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，啟發(fā)、引導(dǎo)、討論、得出結(jié)論，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo);

利用希沃授課助手軟件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)直播和拍照，及時(shí)對(duì)探究過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)和診斷;利用新媒體技術(shù)Plickers軟件，實(shí)時(shí)反饋學(xué)情：充分發(fā)揮現(xiàn)代新媒體技術(shù)的作用，課堂現(xiàn)場(chǎng)迅速基于大數(shù)據(jù)反饋診斷教學(xué);

以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究、觀察分析、啟發(fā)對(duì)比、歸納演繹、講授法等多種教學(xué)方法，使學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)、討論、歸納中學(xué)習(xí)知識(shí)、培養(yǎng)能力和核心素養(yǎng).

4 循環(huán)遞進(jìn)探究流程（如圖3所示）

5 案例過(guò)程

5.1 第一環(huán)節(jié)：建立功的概念，什么是機(jī)械功

活動(dòng)1：功的研究歷史回顧.

省力杠桿和費(fèi)力杠桿的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？設(shè)疑：作用在物體上的力與物體移動(dòng)的距離是否存在一定的聯(lián)系？讓學(xué)生回顧、思考.然后播放蒸汽機(jī)視頻，展示人類早期使用蒸汽機(jī)的情形，啟發(fā)學(xué)生思考，當(dāng)時(shí)的機(jī)械師們迫切需要尋找一種衡量蒸汽機(jī)等機(jī)械功效的辦法，但是很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒有找到，下面我們一起用實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找方法.

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)設(shè)疑激發(fā)學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，為初步探究做功做好準(zhǔn)備.教育重演論指出，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)科學(xué)的過(guò)程是對(duì)人類研究科學(xué)過(guò)程認(rèn)知的“重演”，教師有必要借助“歷史的力量”，為學(xué)生還原功概念建立的歷史場(chǎng)景，使學(xué)生對(duì)功的認(rèn)識(shí)變得豐滿而鮮活.讓學(xué)生回顧物理學(xué)史，追溯概念的起源，學(xué)生對(duì)概念的理解更深刻，同時(shí)滲透功能關(guān)系，為后續(xù)探究能量做好鋪墊.

活動(dòng)2：合作探究，建構(gòu)功的概念.

組織學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，介紹實(shí)驗(yàn)器材：滑輪組、彈簧秤、直尺、200g鉤碼若干、鐵架臺(tái)、細(xì)線.學(xué)生思考討論實(shí)驗(yàn)步驟和注意點(diǎn)：

（1）組裝好滑輪組，固定在鐵架臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)時(shí)把直尺豎立緊貼鐵架臺(tái);

（2）了解彈簧秤的量程、分度值，測(cè)鉤碼物重時(shí)，考慮量程，建議每一個(gè)單獨(dú)測(cè)量，然后相加.測(cè)掛1個(gè)或2個(gè)或3個(gè)或4個(gè)鉤碼時(shí)的數(shù)據(jù);

（3）緩慢勻速豎直提升鉤碼，待彈簧秤靜止穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù)，鉤碼起始結(jié)束位置最好在直尺的整數(shù)值;

（4）記錄物重G、物體升高的高度h，彈簧秤示數(shù)F和繩子移動(dòng)距離S（把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1）.

教師利用希沃授課助手軟件及時(shí)跟蹤指導(dǎo)、診斷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、合作探究.

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、思考、討論、分析發(fā)現(xiàn)：如果把拉力F與上升距離S相乘， 近似等于物重G與物體上升高度h的乘積，即Fs=Gh，后來(lái)人們又發(fā)現(xiàn)使用其他機(jī)械也是如此.于是人們開始認(rèn)識(shí)到，力與力的方向上移動(dòng)距離的乘積是一個(gè)有意義的物理量，于是機(jī)械師們把力和物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積這個(gè)物理量稱為機(jī)械功，簡(jiǎn)稱功，用符號(hào)W表示.

【設(shè)計(jì)意圖】教師將先驅(qū)探索機(jī)械功的歷史境遇與學(xué)生當(dāng)下的生活情境有機(jī)結(jié)合，極大地激發(fā)學(xué)生探求新知的欲望，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，收獲成功體驗(yàn);學(xué)生自行探究、建構(gòu)形成機(jī)械功的概念的過(guò)程，能夠提高學(xué)生核心素養(yǎng)中的物理觀念;也培養(yǎng)學(xué)生掌握乘積法定義物理量的科學(xué)研究方法.

5.2 第二環(huán)節(jié)：概念延伸，怎樣才算做功

活動(dòng)1：做功條件.

物理學(xué)上的做功注重效率、貢獻(xiàn)，與生活中所說(shuō)的做工不同.課件展示討論：人用力推打石頭而沒推動(dòng)，有無(wú)做功？沒有做功（勞而無(wú)功）;冰壺在平滑的冰面上滑行，有無(wú)做功？

沒有做功（不勞無(wú)功）;小車載著物體水平行駛，有無(wú)做功？有力有距離但是垂直不做功（垂直無(wú)功）.通過(guò)學(xué)生討論分析各種做功和不做功的情況，讓學(xué)生歸納分析，物理學(xué)中所說(shuō)的做功有什么共同特點(diǎn)？想一想做功的必備因素是什么？總結(jié)得出.

不做功的三種情況：

（1）物體受到力的作用，但沒有移動(dòng)距離，即 （S=0 ，勞而無(wú)功）;

（2）物體沒有受到力的作用，由于慣性而通過(guò)一段距離，即（F=0，不勞無(wú)功）;

（3）物體受到某力的作用，但運(yùn)動(dòng)方向始終與該力方向垂直，即（F⊥S，垂直無(wú)功）.

從而總結(jié)出做功的兩個(gè)必要因素：有力作用在物體上 ，物體在該力的方向上移動(dòng)了距離.

【設(shè)計(jì)意圖】從生活出發(fā)，對(duì)學(xué)生大腦中觀念產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從而更新知識(shí)，體現(xiàn)物理學(xué)源于生活高于生活的理念.培養(yǎng)了學(xué)生分析問題，歸納演繹的能力，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣.

活動(dòng)2：自制教具，做功判斷.

為了讓學(xué)生更加形象、直觀地判斷物體是否做功，利用不銹鋼、定滑輪、鉤碼、細(xì)線制作做功判斷演示儀（如圖4所示）.教師演示三種情況下，物體是否做功，即物體在拉力方向上移動(dòng)距離，是否做功;提著物體水平移動(dòng)，物體是否做功;力與距離同一方向但都與水平方向成一定夾角，是否做功.沿斜面向上拉物體，拉力是否做功.（如圖5所示）

【設(shè)計(jì)意圖】自制教具展示做功情況，由易至難，層層遞進(jìn)，螺旋式上升，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有效突破了教學(xué)難點(diǎn);滲透克服重力做功為高中學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).

活動(dòng)3：檢測(cè)鞏固：小活動(dòng)——選一選.

課件展示：各種做功和不做功的情況，讓學(xué)生分類.

例題：下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.只要有力作用在物體上，力就對(duì)物體做功

B.物體只要移動(dòng)距離就做功

C.有力作用在物體上，物體也移動(dòng)了距離，力就一定做功

D.有力作用在物體上，物體沿力的方向移動(dòng)了距離，力就一定做功

解析：有力作用不一定做功，無(wú)力作用肯定不做功.

【設(shè)計(jì)意圖】利用plickers軟件快速了解學(xué)情，學(xué)生知道答案后，舉起手中二維碼卡片，教師掃描二維碼，立即知道學(xué)生所選答案，及時(shí)調(diào)整循環(huán)遞進(jìn)探究進(jìn)度情況.

5.3 第三環(huán)節(jié)：概念深入，怎樣計(jì)算功

活動(dòng)1：學(xué)生表演舉礦泉水瓶.

功有大小嗎？如何計(jì)算功的大小，先請(qǐng)學(xué)生表演舉礦泉水瓶實(shí)驗(yàn).

（1）相同的礦泉水瓶，舉不同高度，舉得越高的同學(xué)付出的越多、力的成效越顯著，做功越多.

（2）不同礦泉水瓶，舉相同的高度，舉的瓶數(shù)越多的同學(xué)付出越多、力的成效越顯著，做功越多.

學(xué)生通過(guò)觀察和定量分析得出做功的多少與力的大小和力的作用下移動(dòng)的距離成正比（如圖6所示）.

結(jié)論1：力大小相等時(shí)，功與力方向上移動(dòng)距離成正比.

結(jié)論2：力方向上移動(dòng)距離相等時(shí)，功與力成正比.

在都做功的前提下，力和移動(dòng)的距離都不同時(shí)，我們用兩者的乘積大小來(lái)比較做功的多少.當(dāng)力與距離都是國(guó)際單位時(shí)，從而得出功的計(jì)算公式W=FS.力的單位牛頓，距離的單位米，功是合成單位牛·米，物理學(xué)上為了紀(jì)念物理學(xué)家焦耳對(duì)功所做的貢獻(xiàn)，用焦耳名字命名功的單位，即：1 J=1 N · m.

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生借助數(shù)學(xué)工具處理物理問題的方法.由淺入深，循環(huán)遞進(jìn)探究，讓學(xué)生明白功是在力的作用下的累積，正是由于累積思想的存在，才使得力與距離以一種乘積的形式相結(jié)合.所謂累積是指隨著時(shí)間及空間位置的改變，事物會(huì)發(fā)生集聚性變化，最終完成由量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化.累積是源泉，本質(zhì)在于物質(zhì)由量變到質(zhì)變過(guò)程中所存在的漸進(jìn)性與持續(xù)性，滲透累積思想，為后續(xù)探究學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).

活動(dòng)2：讀一讀，議一議：對(duì)功研究有杰出貢獻(xiàn)的物理學(xué)家.

焦耳是英國(guó)物理學(xué)家.1818年12月24日生于索爾福.他父親是釀酒廠的廠主.焦耳從小體弱不能上學(xué)，在家跟父親學(xué)釀酒，并利用空閑時(shí)間自學(xué)化學(xué)、物理.他很喜歡電學(xué)和磁學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)特別感興趣.后來(lái)成為英國(guó)曼徹斯特的一位釀酒師和業(yè)余科學(xué)家.可以說(shuō)焦耳是一位靠自學(xué)成才的杰出科學(xué)家.焦耳最早的工作是電學(xué)和磁學(xué)方面的研究，后轉(zhuǎn)向?qū)εc熱相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)研究.1866年由于他在熱學(xué)、電學(xué)和熱力學(xué)等方面的貢獻(xiàn)，被授予英國(guó)皇家學(xué)會(huì)柯普萊金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)? 焦耳病危前曾說(shuō)過(guò)：“我一生中也只是做了兩三件事而已，沒有什么值得炫耀的.”

宋應(yīng)星（1587年—約1666年），字長(zhǎng)庚，漢族，江西人，明朝著名科學(xué)家.一生致力于對(duì)農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)考察和研究，最杰出的作品《天工開物》被譽(yù)為“中國(guó)17世紀(jì)的工藝百科全書”.

萊布尼茲，生于1646年，德國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家，歷史上少見的通才，多才多藝，被譽(yù)為十七世紀(jì)的亞里士多德.

艾薩克·牛頓（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，英國(guó)著名的物理學(xué)家，百科全書式的“全才”，著有《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》《光學(xué)》.牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了創(chuàng)立微積分學(xué)的榮譽(yù).

【設(shè)計(jì)意圖】介紹焦耳，自學(xué)成才，謙虛的優(yōu)良品質(zhì)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感熏陶，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀起到積極的作用，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo). 引入對(duì)做功研究有杰出貢獻(xiàn)的物理學(xué)家成長(zhǎng)史，培養(yǎng)學(xué)生不畏艱難、曲折，永攀高峰尋求科學(xué)真理的精神.

活動(dòng)3：實(shí)踐應(yīng)用，例題解析.

感受做功的大小，將兩個(gè)雞蛋舉高一米所做的功， W=Fs=1N×1m=1J

例：一個(gè)人用50N的力沿水平方向勻速推一輛重200N的車前進(jìn)2m，求這個(gè)人對(duì)車做功多少？重力對(duì)車做功多少？

【設(shè)計(jì)意圖】體驗(yàn)1J的大小，培養(yǎng)學(xué)生的估算能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生正確規(guī)范的習(xí)題解答過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析解決問題的能力.

本節(jié)課教學(xué)中采用循環(huán)遞進(jìn)式探究，所設(shè)計(jì)的三個(gè)環(huán)節(jié)循環(huán)遞進(jìn)，每個(gè)環(huán)節(jié)所設(shè)計(jì)的活動(dòng)由淺入深，螺旋上升，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知特點(diǎn).循環(huán)遞進(jìn)探究法教學(xué)模式也是眾多教學(xué)模式中的一種，在物理教學(xué)中的實(shí)用性已被大量實(shí)踐結(jié)果證明.當(dāng)前，我國(guó)課程改革提倡科學(xué)探究，但很多一線教師尤其是年輕教師往往不知該如何組織科學(xué)探究教學(xué)，或是教師提前預(yù)設(shè)好，使得探究表面化，或是限于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)而缺乏理論指導(dǎo)，一味放手讓學(xué)生無(wú)方向發(fā)揮，這些都不利于探究教學(xué)的大規(guī)模開展.循環(huán)遞進(jìn)式探究法正是為廣大一線教師在具體操作層面上提供了一種可供借鑒的較成熟模式，但如何更好地切合自己的教學(xué)，還需要教師在教學(xué)中根據(jù)不同的教學(xué)課題具體探索.只有不斷的探索——總結(jié)——應(yīng)用，才能更好地發(fā)展物理教學(xué)的藝術(shù).

參考文獻(xiàn)：

[1]石堯.核心素養(yǎng)視域下初中“功”概念的過(guò)程教學(xué)——兼談乘積定義法的教學(xué)邏輯[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018，47（05）：9-12.

[2]唐東.三重六環(huán)分層次物理教學(xué)法[J].中學(xué)物理，2016，34（09）：50.

[3]張正太.淺談“功”的教學(xué)的兩種設(shè)計(jì)方案[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，44（Z1）：70-73.

（收稿日期：2019-05-09）