駱波

摘要：探究教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過(guò) “再發(fā)現(xiàn) ”增進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解。物理探究教學(xué)要始于問題 ，強(qiáng)調(diào)問題的發(fā)現(xiàn)與解決 ;忠于證據(jù) ，強(qiáng)調(diào)證據(jù)的收集與處理 ;重于思維 ，強(qiáng)調(diào)思維活動(dòng)的發(fā)生與表達(dá) ;嚴(yán)于評(píng)價(jià) ，強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)的施行貫穿始終。

關(guān)鍵詞 ：初中物理 ;科學(xué)探究 ;探究教學(xué) ;凸透鏡成像的規(guī)律

探究教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過(guò) “再發(fā)現(xiàn) ”增進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解。在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn) （2022年版）》中，“科學(xué)探究 ”是核心素養(yǎng)之一。新課標(biāo)背景下 ，物理探究教學(xué)如何開展，有著新的探究空間。筆者認(rèn)為 ，物理探究教學(xué)不能把問題、證據(jù)、解釋、交流等要素僵化地視為探究要經(jīng)歷的環(huán)節(jié) ，而應(yīng)始于問題、忠于證據(jù)、重于思維、嚴(yán)于評(píng)價(jià)。本文以《探究凸透鏡成像的規(guī)律》一課為例加以說(shuō)明。

一、始于問題 ：強(qiáng)調(diào)問題的發(fā)現(xiàn)與解決

探究需要發(fā)現(xiàn)并提出要解決的物理問題 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)作出猜想與假設(shè) ，再通過(guò)收集與處理證據(jù) ，解決所提出的問題。換句話說(shuō) ，探究始于問題。而在探究過(guò)程中 ，還可能不斷地出現(xiàn)新的問題 ，圍繞問題的發(fā)現(xiàn)與解決 ，促使探究逐漸深入。 （一）問題源自真實(shí)情境中的發(fā)現(xiàn)教師提出問題 ：凸透鏡能成哪幾種不同性質(zhì)的像 ？學(xué)生開展觀察活動(dòng) ：如圖 1所示 ，通過(guò)距書較近的凸透鏡看鸚鵡圖片 ;如圖 2所示 ，將遠(yuǎn)處液晶屏上的大鸚鵡圖片通過(guò)凸透鏡 “投影”到書本上。

教師出示自制直徑 25cm的凸透鏡 ———由兩塊透明鍋蓋粘連而成的水透鏡 （如圖 3所示 ），通過(guò)該凸透鏡將液晶屏上的鸚鵡圖片 “投影 ”到遠(yuǎn)處的幕布上 （如圖 4所示）。

教師提出問題 ：凸透鏡成像的大小、正倒與什么因素有關(guān) ？在觀察鸚鵡圖片這一活動(dòng)中 ，學(xué)生發(fā)現(xiàn)的深入 ，一邊解決原有的問題 ，一邊提出新的問題 ，以便明確后續(xù)探究的目的和方向 ，使學(xué)生始終處在探索與發(fā)現(xiàn)之中。這樣的處理更符合科學(xué)的本質(zhì) ———問題的解決不是一蹴而就的 ，而是在新問題的解決和新證據(jù)的解釋中不斷發(fā)展的。

二、忠于證據(jù) ：強(qiáng)調(diào)證據(jù)的收集與處理

探究 ，無(wú)論是對(duì)猜想與假設(shè)作出檢驗(yàn) ，還是對(duì)科學(xué)問題的解釋進(jìn)行評(píng)價(jià) ，都需要基于可靠的事實(shí)和證據(jù)。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果與事實(shí) ，用證據(jù)說(shuō)話 ，杜絕編造和修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ，培養(yǎng)忠于證據(jù)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

（一）證據(jù)要充分

教師提供 “F”形光源、焦距不同的凸透鏡等器材 ，讓學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng) ：用刻度尺測(cè)量像的大小 ，并記錄成倒立、等大像時(shí)的物距和像距 ，得到表 1。

通過(guò)改變物與凸透鏡的距離 ，凸透鏡能成正立放大、倒立縮小、倒立放大等不同性質(zhì)的像，自然生成要探究的物理問題 ———什么距離對(duì)應(yīng)成何種性質(zhì)的像 ？問題源自真實(shí)情境，能夠引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)問題意識(shí) ，體會(huì)發(fā)現(xiàn)問題和提出問題在探究中的重要意義。 （二）一邊解決問題 ，一邊提出新問題學(xué)生通過(guò)調(diào)節(jié)物距 ，在光屏上找到幾個(gè)倒立、縮小的實(shí)像 ，再找到幾個(gè)倒立放大的實(shí)像，測(cè)量并記錄每次的物距和像距。通過(guò)分析數(shù)據(jù) ，初步得出成放大實(shí)像和縮小實(shí)像的距離范圍。

教師順勢(shì)提出問題 ：你認(rèn)為 ，在何種情況下可以得到倒立、等大的像 ？在何種情況下可以得到正立放大的像 ？如何觀察 ？怎樣判斷像的虛實(shí) ？

這些問題盡管包含在 “凸透鏡成像的大A'B'O

師生分析論證 ：當(dāng)物距等于兩倍焦距時(shí) ，成倒立、等大的實(shí)像。

教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行理論探究 ：根據(jù)凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作用 ，作圖分析 ，由圖 5可知 ，當(dāng)物距等于兩倍焦距時(shí) ，△ABO≌△，A'B'AB=，成等大的像。

小、正倒與什么因素有關(guān) ？”這一問題之中 ，但不宜在探究一開始就全部給出。應(yīng)隨著探究為得到充分且可靠的證據(jù) ，教師在器材76教育研究與評(píng)論中學(xué)教育教學(xué) /2023年9月上做了兩點(diǎn)完善 ：一是使用 “F”形光源 ，便于通過(guò)測(cè)量來(lái)比較像與物的大小 ，比用肉眼大致判斷燭焰及其像的大小更為精確 ;二是提供焦距不同的多個(gè)凸透鏡 ，便于得出普遍規(guī)律。此外 ，真實(shí)測(cè)量結(jié)果存在一定的誤差 ，通常情況下 ，物距和像距并不恰好是焦距的兩倍。于是 ，教師進(jìn)一步豐富探究類型 ，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)理論探究 ，使用光線 （模型 ）清晰地反映光學(xué)現(xiàn)象的特征和規(guī)律。理論探究不僅能夠得出新的推論 ，還可以使學(xué)生更深刻地理解所學(xué)的知識(shí) ，促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具開展思維和探究活動(dòng)。

（二）證據(jù)要嚴(yán)謹(jǐn)

“何種情況成正立、放大的像 ？”是探究活動(dòng)的難點(diǎn)。在日常教學(xué)甚至中考試題中 ，?？匆娺@樣的處理 ：當(dāng)u<f時(shí)，移動(dòng)光屏 ，在光屏上看不到燭焰的像 ，透過(guò)凸透鏡觀察到正立、放大的像 ，于是 “歸納 ”出 “當(dāng)u<f時(shí)，凸透鏡成正立、放大的虛像 ”。

上述證據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)嗎 ？此時(shí) ，像在燭焰一側(cè) ，光屏那一側(cè)肯定找不到像 ，所以并不能證明成虛像。對(duì)此 ，教師可啟發(fā)學(xué)生將探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)技能遷移過(guò)來(lái) ，先確定像的大致位置 ，再用光屏檢驗(yàn)像的虛實(shí)。引導(dǎo)過(guò)程如下 ：（1）當(dāng)物距小于焦距時(shí) ，移動(dòng)光屏 ，在光屏上能看到燭焰的像嗎 ？ （2）通過(guò)凸透鏡觀察燭焰 ，你能看到它的像嗎 ？這個(gè)像是放大的還是縮小的 ，正立的還是倒立的 ？這個(gè)像在哪一側(cè) ？ （3）這個(gè)像是實(shí)像還是虛像 ？將光屏置于像的位置附近 ，來(lái)回移動(dòng)光屏 ，繞過(guò)凸透鏡觀察 ，光屏上是否有燭焰的像 ？最后，師生一起進(jìn)行理論探究 ，得出結(jié)論 ：根據(jù)凸透鏡對(duì)光的作用 ，通過(guò)作圖發(fā)現(xiàn)折射光線是發(fā)散的 ，但反向延長(zhǎng)后會(huì)相交。

在探究教學(xué)中 ，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生評(píng)估證據(jù)的可靠性 ，分析證據(jù)與結(jié)論之間的論證關(guān)系是否嚴(yán)謹(jǐn)。如果證據(jù)不嚴(yán)謹(jǐn) ，那么 ，應(yīng)該及時(shí)改進(jìn)探究方案 ，采集真正能說(shuō)明問題、解決問題的證據(jù) ;如果最初的假設(shè)被證據(jù)否定，那么 ，需進(jìn)行修訂或作出新的假設(shè) ，然后繼續(xù)收集證據(jù)加以檢驗(yàn) ，推動(dòng)探究與認(rèn)知不斷深入。

三、重于思維 ：強(qiáng)調(diào)思維活動(dòng)的發(fā)生與表達(dá)

在“理解本位的知識(shí)觀 ”視域下 ，一切學(xué)科知識(shí)都變成學(xué)生探究和使用的對(duì)象 ，探究與創(chuàng)造成為每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活方式。[1]因此 ，探究不再停留于觀察或操作的技能層面 ，而是通過(guò)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造 ，形成支撐學(xué)科理解或思想的心智結(jié)構(gòu) ，在探究過(guò)程中運(yùn)用并發(fā)展科學(xué)思維。探究過(guò)程中應(yīng)始終充盈著各種思維活動(dòng) ，本文僅結(jié)合具體案例談?wù)勀Ｐ徒?gòu)和數(shù)學(xué)思想方法的運(yùn)用。

（一）將實(shí)際對(duì)象抽象為物理模型

教師引導(dǎo)學(xué)生一邊實(shí)驗(yàn) ，一邊將實(shí)驗(yàn)中所使用的 “物”（燭焰 ）及觀察到的 “像”用大小適當(dāng)?shù)?“箭頭 ”擺在相應(yīng)的位置 （如圖 6所示）。接著 ，再引導(dǎo)學(xué)生繪制與圖 5類似的光路圖 ，用“光線 ”展示光經(jīng)凸透鏡折射前后的傳播路徑 ，解釋像的性質(zhì)和成因。

上述過(guò)程 ，通過(guò)模型建構(gòu)的進(jìn)階 ，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維與科學(xué)探究的協(xié)同發(fā)展。用 “箭頭”標(biāo)示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ，既是對(duì)實(shí)驗(yàn)證據(jù)的直觀呈現(xiàn) ，又是對(duì)實(shí)際研究對(duì)象的精妙抽象。畫光路圖解釋像的性質(zhì)和成因 ，回歸了幾何光學(xué)的本質(zhì)問題 “光的傳播規(guī)律及其應(yīng)用 ”，幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物理模型的抽象性和解釋力（。 二）運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)論探究凸透鏡成像的規(guī)律 ，可能是進(jìn)入物f 。結(jié)論 并用簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)會(huì)運(yùn)，理課程學(xué)習(xí)以來(lái)證據(jù)最為繁多的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。如何分析證據(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律 ，并形成合理的結(jié)論 ？可以運(yùn)用數(shù)學(xué)工具。教師引導(dǎo)學(xué)生在v。利用相似三角形的知識(shí)加以嚴(yán)格證明圖6的基礎(chǔ)上畫出數(shù)軸 ，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象找出成像性質(zhì)變化的兩個(gè)分界點(diǎn) ———一倍焦距處 （虛像與實(shí)像的分界點(diǎn)）、二倍焦距處 （放大像與縮小像的分界點(diǎn) ），再用這兩個(gè)點(diǎn)將兩側(cè)的數(shù)軸各分為三個(gè)區(qū)間 ，最后逐一歸納各區(qū)間的成像性質(zhì)。針對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可進(jìn)一步引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)物距、像距、焦距之間的定量關(guān)系 1=1+1 ，并在圖 5中探究過(guò)程中的分析論證不是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象u的重復(fù)描述 ，而應(yīng)倡導(dǎo)基于證據(jù)得出科學(xué)的用數(shù)學(xué)工具解決物理問題 ，是科學(xué)思維的重要表現(xiàn)之一。就數(shù)學(xué)語(yǔ)言而言 ，它為人們提供了一種描述與交流物質(zhì)世界的表達(dá)方式 ，可以簡(jiǎn)約、精確地描述自然現(xiàn)象及蘊(yùn)含在其中的數(shù)量關(guān)系。

四、嚴(yán)于評(píng)價(jià) ：強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)的施行貫穿始終

探究需要不斷地評(píng)價(jià) ，以推進(jìn)其進(jìn)程。探究過(guò)程中 ，需要對(duì)問題進(jìn)行評(píng)價(jià) ，判斷提出的問題是不是科學(xué)的問題、是不是可探究的問題、是不是有探究?jī)r(jià)值的問題等。比如 ，在情境創(chuàng)設(shè)環(huán)節(jié) ，觀察到各種成像情況后 ，學(xué)生便急切地提出 “為什么會(huì)成不同性質(zhì)的像 ？”的問題。而要解決這個(gè)問題 ，首先應(yīng)探明成像的規(guī)律。對(duì)猜想、假設(shè)也要進(jìn)行評(píng)價(jià) ，判斷支持猜想、假設(shè)的證據(jù)是否充分、方法是否規(guī)范、得出的解釋是否合理。比如 ，部分探究活動(dòng)換用 “F”形光源、使用不同焦距的凸透鏡 ，都是在評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上對(duì)方案進(jìn)行的優(yōu)化。探究結(jié)束后 ，教師可布置學(xué)生用物理術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、圖表等描述探究過(guò)程 ，說(shuō)明探究結(jié)果 ，撰寫簡(jiǎn)單的探究報(bào)告。對(duì)于初學(xué)者而言 ，探究報(bào)告不必過(guò)分關(guān)注學(xué)術(shù)性 ，但應(yīng)強(qiáng)調(diào)尊重客觀事實(shí)、尊重不同觀點(diǎn)等道德規(guī)范 ，鼓勵(lì)質(zhì)疑創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真等科學(xué)精神。

探究是獲取科學(xué)知識(shí)的基本方式 ，是不斷發(fā)現(xiàn)問題 ，通過(guò)多種途徑尋求證據(jù)、運(yùn)用科學(xué)思維解決問題 ，并通過(guò)評(píng)價(jià)與交流達(dá)成共識(shí)的過(guò)程。探究的方式和過(guò)程是多種多樣的，沒有一成不變的模式。但無(wú)論采取何種形式 ，都需要體現(xiàn)探究的思想 ，充分發(fā)揮探究教學(xué)的作用。

參考文獻(xiàn) ：

[1]張華 .讓學(xué)生創(chuàng)造著長(zhǎng)大 ———2022年版義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)核心理念解析 [M].北京 ：教育科學(xué)出版社 ，2022：2.