白孝忠

（江蘇省蘇州市吳江區(qū)笠澤實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué)，江蘇 蘇州 215200）

1 問題的提出

隨著課程改革的縱深推進(jìn)，探究式教學(xué)已成為初中物理教學(xué)的一種常態(tài)，其育人價(jià)值得到一線教師的充分肯定，但在實(shí)施過程中卻存在著一些共性問題：比如探究設(shè)計(jì)“目中無人”，不關(guān)注學(xué)生經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，導(dǎo)致探究活動(dòng)不是難度太大，就是缺乏挑戰(zhàn)性，學(xué)生對(duì)探究不感興趣，易游離于活動(dòng)之外；又如活動(dòng)組織“按圖索驥”，學(xué)生被教師或活動(dòng)單牽引、控制，缺乏自主性和探究性，表面上課堂氣氛活躍，探究過程順利，而實(shí)質(zhì)上未能有效激發(fā)學(xué)生思維.這些問題導(dǎo)致探究活動(dòng)處于淺層學(xué)習(xí)狀態(tài)，影響了學(xué)生核心素養(yǎng)的培育，阻礙了學(xué)生綜合能力的發(fā)展.

2 深度學(xué)習(xí)視角下優(yōu)化探究式教學(xué)的策略

深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)，是指學(xué)習(xí)者以高階思維發(fā)展和實(shí)際問題的解決為目標(biāo)，以整合的知識(shí)為內(nèi)容，積極主動(dòng)地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識(shí)和思想，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，且能將已有的知識(shí)遷移到新的情境中的一種學(xué)習(xí).［1］深度 學(xué)習(xí)具有以下特征：［2］強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的批判性理解，注重新舊知識(shí)的整合或聯(lián)結(jié)，面向的是真實(shí)問題解決，關(guān)注對(duì)學(xué)習(xí)和自我認(rèn)知的反思.探究式教學(xué)對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)過程本質(zhì)上是一種深度學(xué)習(xí)方式，但在具體實(shí)施過程中，探究極易落入形式化的窠臼，難以發(fā)展學(xué)生高階思維.現(xiàn)從促進(jìn)深度學(xué)習(xí)視角，探討優(yōu)化探究式教學(xué)的路徑和策略.

2.1 情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)突出“四性”，激發(fā)學(xué)生探究興趣

深度學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)建構(gòu)的高投入行為，課堂情境導(dǎo)入要能快速吸引學(xué)生注意力，在最短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài).深度學(xué)習(xí)理念下的情境創(chuàng)設(shè)要突出關(guān)聯(lián)性、趣味性、互動(dòng)性和顛覆性.情境的關(guān)聯(lián)性，即情境不僅要和現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系，而且要與課堂教學(xué)核心知識(shí)緊密相關(guān)，不能只圖形式上的熱鬧，這是情境創(chuàng)設(shè)最基本的原則；情境的趣味性，即情境要能吸引學(xué)生眼球，引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)踐表明物理實(shí)驗(yàn)、魔術(shù)表演、游戲等活動(dòng)類情境更能達(dá)到這一目的；情境的互動(dòng)性，即情境不是教師一個(gè)人的表演秀，要有學(xué)生參與進(jìn)來，通過師生互動(dòng)，增強(qiáng)情境的導(dǎo)入效果；情境的顛覆性，即能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，激起學(xué)生認(rèn)知需求和探究欲望.

案例1：“電磁感應(yīng) 發(fā)電機(jī)”的導(dǎo)入.

如圖1，PVC板上固定一條長2m、額定電壓為5V的LED燈帶.

生：電源.

師：如果將一個(gè)線圈與燈帶接通，燈帶能發(fā)光嗎？

生：不能.

教師操作，燈帶不發(fā)光.

師：現(xiàn)在老師表演一個(gè)魔術(shù)，在現(xiàn)有條件下，能讓燈帶亮起來，同學(xué)們相信嗎？

如圖1，教師將線圈在褲子前左右擺動(dòng)，燈帶發(fā)光.緊接著，請(qǐng)一位學(xué)生做相同的動(dòng)作，燈帶卻不亮，而當(dāng)教師重新操作，燈帶又亮了.

這是為什么呢？正當(dāng)學(xué)生充滿疑惑和好奇時(shí)，教師從褲子口袋拿出一塊釹硼磁鐵，順勢(shì)導(dǎo)入電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并引出要探究的問題：產(chǎn)生感應(yīng)電流需要什么條件？

通過會(huì)計(jì)實(shí)訓(xùn)，能使學(xué)生快速掌握理論課所學(xué)的知識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，為以后的擇業(yè)、就業(yè)提供幫助。因此，要注重實(shí)訓(xùn)的真實(shí)性，加大投資力度，會(huì)計(jì)教師要積極改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，創(chuàng)新教學(xué)模式。通過此類措施能有效提高學(xué)生的會(huì)計(jì)能力，從而滿足各企業(yè)的招聘要求，緩解就業(yè)壓力。

本案例從學(xué)生已有知識(shí)出發(fā)，創(chuàng)設(shè)了與學(xué)習(xí)內(nèi)容高度關(guān)聯(lián)、極富趣味性和互動(dòng)性的真實(shí)情境，激發(fā)了學(xué)生認(rèn)知沖突，為探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件做好情感和認(rèn)知上的鋪墊.

圖1 LED燈帶發(fā)光

2.2 探究起點(diǎn)應(yīng)基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生反思重構(gòu)

學(xué)生不是一張白紙，而是帶著各自的經(jīng)驗(yàn)走進(jìn)物理課堂.學(xué)生經(jīng)驗(yàn)是學(xué)生個(gè)體在他生活的環(huán)境里，通過與環(huán)境的交互作用而獲得的.學(xué)生經(jīng)驗(yàn)是教育的起點(diǎn)，是教育的途徑，而學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的獲得和持續(xù)改造則是教育的目的.［3］通過適切的情境創(chuàng)設(shè)和問題設(shè)計(jì)，喚醒學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，并讓其充分呈現(xiàn)出來.在經(jīng)歷自主探究、反思重構(gòu)過程后，完成對(duì)經(jīng)驗(yàn)的同化或順應(yīng).基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的探究式學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)新舊知識(shí)間的聯(lián)結(jié)或整合，與學(xué)生原有認(rèn)知和體驗(yàn)息息相關(guān)，所以探究過程必然是主動(dòng)積極和深度參與的.

（1）基于經(jīng)驗(yàn)，步步深探.

比如小孔成像實(shí)驗(yàn)，若直接提供器材讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)，確實(shí)能讓學(xué)生獲得小孔成像的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，但回顧整個(gè)活動(dòng)過程，主要是觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，缺少思維的參與和訓(xùn)練.優(yōu)化后的教學(xué)過程如下.

案例2：“小孔成像”的實(shí)驗(yàn)探究.

光線較暗的教室內(nèi)，課桌上提供光具座、蠟燭、光屏、卡片紙若干（包括中間分別開有較大尺寸三角形、正方形、圓形孔的卡片紙）、卡片紙支架等，讓學(xué)生組裝好器材，如圖2.

問題1：將開孔的卡片紙放在點(diǎn)燃的蠟燭和光屏之間，光屏上會(huì)看到什么現(xiàn)象？

本問題在于喚醒學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)學(xué)生不難判斷，光屏上將分別呈現(xiàn)三角形、正方形、圓形的光斑.學(xué)生動(dòng)手操作，現(xiàn)象與猜想吻合.

問題2：如果保持孔的形狀不變，將其慢慢縮小，光屏上將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

由于學(xué)生缺乏小孔成像的生活經(jīng)驗(yàn)，自然推測(cè)出現(xiàn)象是三角形、正方形、圓形光斑將逐漸縮小.這個(gè)問題將學(xué)生前概念充分暴露出來，為接下來的認(rèn)知沖突埋下伏筆.

問題3：選什么形狀的孔進(jìn)行探究，既能方便地將其縮小，又能控制孔的形狀不變？

本問題側(cè)重探究工具的選擇，而工具的選擇往往伴隨著思維過程.經(jīng)過討論，學(xué)生選擇了三角形孔.如圖3，當(dāng)卡片紙疊放在開孔卡片紙上，從上往下遮蓋時(shí)，孔雖然變小，但形狀基本保持不變.學(xué)生分組探究，發(fā)現(xiàn)孔慢慢減小時(shí)，三角形光斑逐漸變小，繼而周邊變模糊，最后光屏上竟出現(xiàn)了燭焰倒立的實(shí)像.

圖3 改變孔的大小進(jìn)行探究

問題4：如果改變小孔形狀，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋小孔成像現(xiàn)象嗎？

學(xué)生先猜想，然后實(shí)驗(yàn).卡片紙上戳出不同形狀的“小”孔，仍放在燭焰與光屏之間的固定位置，光屏上的現(xiàn)象不變，說明“小”孔的形狀并不影響成像性質(zhì).通過“大孔—小孔—不同形狀小孔”的探究進(jìn)階過程，學(xué)生對(duì)小孔成像實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生立體而深刻的認(rèn)識(shí).現(xiàn)象解釋具有挑戰(zhàn)性，需要學(xué)生化抽象為具體，運(yùn)用“光的直線傳播”知識(shí)理解這一真實(shí)情境.

（2）尊重經(jīng)驗(yàn)，自主探索.

比如探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，從學(xué)生經(jīng)驗(yàn)來講，有電流通過的證據(jù)是燈發(fā)光，或電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn).教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要充分尊重并利用好學(xué)生的這一經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生自主選擇器材，他們會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇燈泡、發(fā)光二極管或電流表來顯示感應(yīng)電流.初步探究后，發(fā)現(xiàn)這些器材幾乎無反應(yīng)，通過組織學(xué)生討論，引發(fā)學(xué)生深度思考，可能是感應(yīng)電流太小，這些器材無法顯示出來，從而產(chǎn)生使用更小量程電流表的心理需求.此時(shí)提供靈敏電流計(jì)，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，加深了學(xué)生對(duì)靈敏電流計(jì)的認(rèn)識(shí).在重要器材的選擇上，本案例延遲提供教學(xué)支架，學(xué)生在經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)下自主探究，自我評(píng)價(jià)與反思，調(diào)整探究思路和方向，這種教學(xué)方式有利于培養(yǎng)學(xué)生元認(rèn)知能力.

2.3 探究重點(diǎn)應(yīng)聚焦思維發(fā)展，指向真實(shí)問題解決

科學(xué)探究應(yīng)促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展，然而在現(xiàn)實(shí)課堂中，因教師對(duì)探究式教學(xué)內(nèi)涵理解上的偏差和對(duì)探究重點(diǎn)把握不當(dāng)，導(dǎo)致教學(xué)缺乏探究味，形式大于內(nèi)容.探究式教學(xué)的設(shè)計(jì)不能盲目發(fā)力，也不能平均發(fā)力，要在思維的生長點(diǎn)上發(fā)力.對(duì)猜想的自我否定，探究方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析等，都可能是思維的生長點(diǎn)，不同探究主題，思維生長點(diǎn)會(huì)有所不同，這些需要在深度備課中挖掘和發(fā)現(xiàn).

案例3：探究二力平衡的條件.

蘇科版教材內(nèi)容如圖4，本探究實(shí)驗(yàn)缺乏挑戰(zhàn)性，學(xué)生能輕松地完成探究任務(wù)，探究過程并不能促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí).本探究活動(dòng)思維發(fā)展的著力點(diǎn)在探究方案的設(shè)計(jì)，教學(xué)設(shè)計(jì)的重心需要前移，即為什么用卡片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？優(yōu)化過程如下.

圖4 探究二力平衡實(shí)驗(yàn)

按一般邏輯，選一物塊進(jìn)行研究，如圖5所示，左右兩側(cè)各掛一個(gè)質(zhì)量相等的大鉤碼，物塊靜止.而在某一側(cè)加掛一個(gè)小鉤碼時(shí)，物塊仍然靜止，提出問題：該裝置能探究二力平衡條件嗎？學(xué)生討論后認(rèn)為：物塊還受摩擦力作用，屬于三力平衡問題，要減少摩擦的影響，比如將滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，如圖6所示，將物塊換成一輛小車.當(dāng)在一端增加一個(gè)質(zhì)量較小的鉤碼時(shí)，小車還是保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)仍然產(chǎn)生了影響.如何進(jìn)一步優(yōu)化？學(xué)生提議讓小車與桌面分離，可以將小車懸掛起來，如圖7所示.實(shí)驗(yàn)效果不理想，小車重力較大，且受3個(gè)力作用.還能怎樣改進(jìn)？學(xué)生建議：減小物體的質(zhì)量，直至重力可忽略不計(jì).此時(shí)，教師拿出卡片，用卡片代替小車實(shí)驗(yàn)，即為教材上的實(shí)驗(yàn)裝置.實(shí)驗(yàn)方案的逐步優(yōu)化過程，其本質(zhì)為真實(shí)問題解決過程，在培養(yǎng)學(xué)生思維能力的同時(shí)，加深對(duì)教材的理解.

圖5 方案1

圖6 方案2

圖7 方案3

2.4 探究增值點(diǎn)應(yīng)瞄準(zhǔn)成果展示，拓展思維引發(fā)質(zhì)疑

學(xué)生對(duì)探究方案、探究過程或分析論證后的結(jié)論進(jìn)行展示交流，為生生之間相互學(xué)習(xí)、批判質(zhì)疑創(chuàng)造機(jī)會(huì)，為學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展提供鍛煉、展示的平臺(tái)，它是探究式教學(xué)中精彩而不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，是再次引發(fā)深度學(xué)習(xí)、彰顯附加價(jià)值的增值點(diǎn).給學(xué)生一個(gè)舞臺(tái)，他們會(huì)還以很多驚喜.對(duì)臺(tái)下的學(xué)生來講，他們要對(duì)各小組展示的探究方案、過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論等進(jìn)行全方位的理解、分析，并主動(dòng)進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)，從而催生出創(chuàng)造性想法.重視展示活動(dòng)，能倒逼學(xué)生以嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度對(duì)待探究過程，形成良好的探究習(xí)慣和素養(yǎng).遺憾的是，成果展示并未引起足夠重視，存在走過場(chǎng)、展示不充分的現(xiàn)象.

（1）展示探究方案，開闊學(xué)生視野.

案例4：探究浸沒水中的物體上浮瞬間浮力與重力的大小關(guān)系.

因上浮的物體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如何測(cè)出其浮力大小是探究的難點(diǎn).提供帶蓋的小玻璃瓶、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯等基礎(chǔ)器材，可適當(dāng)增加其他器材，讓學(xué)生討論玻璃瓶浸沒水中上浮時(shí)浮力的測(cè)量方案.

A組匯報(bào)方案及思路：如圖8，小玻璃瓶下方掛有鉤碼，首先將鉤碼浸沒水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F1，然后再將小玻璃瓶全部浸沒水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F2，則小玻璃瓶受到的浮力為F1—F2.

圖8 A組方案

B組匯報(bào)方案及思路：如圖9，先測(cè)出小玻璃瓶的物重為G，然后將定滑輪用吸盤固定在燒杯底部，用彈簧測(cè)力計(jì)緩慢豎直拉動(dòng)小玻璃瓶，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F，則小玻璃瓶受到的浮力為G+F.

圖9 B組方案

C組匯報(bào)方案及思路：如圖10，向小玻璃瓶中加水，直至瓶能沉入水中，通過稱重法測(cè)出小瓶的浮力.因小瓶體積不變，故此時(shí)浮力大小與空玻璃瓶浸沒水中的浮力相等.

圖10 C組方案

通過各小組匯報(bào)交流，打開了探究思路，開闊了學(xué)生視野，培養(yǎng)了發(fā)散思維，同時(shí)，學(xué)生會(huì)自覺比較各種方法的可操作性、產(chǎn)生的誤差和方便程度，選出最優(yōu)的探究方案.雖然C組方案最理想，但其他方案也滲透了學(xué)生智慧，在方法上有創(chuàng)新之處，從長遠(yuǎn)看，有利于學(xué)生問題解決能力的提升.

（2）展示探究過程與結(jié)論，鼓勵(lì)質(zhì)疑批判.

科學(xué)探究是基于證據(jù)來形成解釋，并將各種解釋接受共同體相互批判、討論和修改，從而構(gòu)建知識(shí)的過程.［4］例如，完成“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生展示探究過程，他們得到的結(jié)論是：當(dāng)導(dǎo)體棒豎直上下運(yùn)動(dòng)時(shí)（如圖11，軌跡為虛線），不產(chǎn)生感應(yīng)電流，水平或斜著運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流（軌跡為實(shí)線）.這一結(jié)論得到多數(shù)小組的認(rèn)同，但有小組提出質(zhì)疑并上臺(tái)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如圖12，當(dāng)U型磁鐵豎直放置時(shí)，導(dǎo)體棒水平運(yùn)動(dòng)無感應(yīng)電流，其他方向運(yùn)動(dòng)有感應(yīng)電流.兩個(gè)小組的探究結(jié)論不同引發(fā)學(xué)生熱烈討論，最終他們領(lǐng)悟到感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件還與磁場(chǎng)方向有關(guān)，然后在圖中畫出磁感線，再進(jìn)一步分析、歸納和修正，直至得出正確結(jié)論.［5］

圖11 磁鐵水平放置

圖12 磁鐵豎直放置