初中物理探究课教学设计与实践
一、物理课程中科学探究的地位和目的: 《物理课程标准》将“科学探究”作为课程内容的一部分，与科学内容放到同等重要的地位加以突出，在《课标》的内容标准中，第一个标准是“科学探究”，第二标准是“科学内容”。科学内容包括的物质、运动和相互作用、能量三个部分是要求学生掌握的基本知识与基本技能，而这些基本知识获取与基本技能的提升，以得需要通过科学探究活动来达成，科学探究是一种重要而有效的学习方式（新课程倡导自主、合作、探究式三种学习方式，教师在课程中所起的作用是学生学习的组织者、引导者、合作者）。物理课程改革重要的是要实现“将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化。”
物理课程中，科学探究是学生积极主动地获取物理知识，认识和解决物理问题的重要实践活动，其目的是让学生通过亲身经历和体验与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神，理解科学的本质，挖掘智力潜能，培养科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。
二、物理探究课的主要教学模式：
物理探究课的教学模式，是从教师在课堂探究活动中指导学生进行探究的程度来划分的，大致可分为开放探究型、指导探究型和循环探究型三种教学模式。
1．开放探究型教学模式
这种教学模式的主要特点是：以学生自主探究为核心，教师参与程度最小。 以学生自主探究为中心的开放探究型教学模式包括五个基本特征：
（1）学生围绕具有科学性的问题展开探究活动；
（2）学生获取可以帮助他们解释和评价具有科学性问题的证据；
（3）学生从素材中提炼出证据，对具科学性的问题做出解释；
（4）学生通过比较其他可能的解释，特别是那些体现出科学性理解的解释来评价他们自己的解释； （5）学生交流和修正他们所提出的解释。
开放探究型教学结构图： 指导探究型教学结构图：
有三处教师行为 教师行为与学生行为是同时。
（视频举例：开放探究型课例片段: 流体压强与流速的关系—四川成都武侯实验中学唐文老师） （评析：开放设计点： （整段视频27左右，播放前面约15分）
1、唐老师设计的第一个活动：请同学们不用手也不借助其它的工具将这个硬币跳过文具盒。
1 这里的不用手？跳过文具盒？文具盒怎么放？为什么学生就都知道用嘴吹？这里的吹的气流方向是很讲究的。所以这一活动设计就非常开放。
2、学生的实验探究过程是开放的。教师甚至都没有介绍学生桌上的实验器械，也没有引领学生设计实验方案。猜想后就直接让学生进行实验探究。 我们看到学生现场用小刀割吸管的小口，然而还不割断，后面还能放在试管的水中吹气？这个实验学生能独立在学新课时完成否？
如果学生之前没有很好的预习，很多器材都是不知做什么用的，是不会用的。 ）
开放探究型教学模式看起来像“放羊式”教育，教师像“甩手掌柜”一样，没有事干，其实不然，关键是教师课前对学生的了解：学生的知识与能力能否达到自己设计、操作、验证的水平？应不应该采用这种教学方式？如果学生确实达到了这种水平，采用这种教学模式的教学对学生的能力的提升会更大。这种开放探究型教学模式我想不是我们很多教师经常采用的。大家经常采用的应是下一种探究教学模式。
2．指导探究型教学模式
这种教学模式的主要特点是：将探究教学和传统教学的优势进行整合，它可以很好地用于建立某些特定的概念和规律。这种教学模式在操作时的难度，体现在教师的参与度和适时参与的控制上。
（比如：教师如何指导学生的探究；探究过程中学生自主活动的重点是什么；教师重点指导探究的哪些方面；如何引导，何时介入，介入多少；哪些指导是必要的，怎样指导才算充分；何时需要提供背景资料或有关信息；何时传授相应的准备性知识；何时推荐学生阅读教科书，或向图书馆、互联网、成人求助；等等。）
（如果教师介入得过早(学生还没有足够的时间充分地自主探究)，会阻碍学生本可以自主发现的机会(“差一点我们就要找到答案了”)，此时教师的指导就显得不必要、不应该，剥夺了学生尝试错误和从教训中学习的机会；如果介入过晚，让学生过久地处于无助状态，甚至陷入危险之中，此时显得指导不够充分，学生感到手足无措。成功实施这种模式的关键，是根据具体内容和具体学生适时指导。）
（视频举例：指导探究型课例片段，指导探究型课例(流体压强与流速的关系蒋晓薇) （评析：本节课在所要探究的问题引入后,为了指导学生对此问题的探究,避免学生探究的盲目性,教师通过真真假假的视频,事先录制的视频资源既具有观赏性，又具有神秘性。极大地激发学生对本节课问题探究欲望的同时，也起到了对学生探究活动很好的指导作用。 ）
（2010年11月份全国第九届青年教师教学大赛 我们指导的课及大部分的赛课，都采用的指导探究型教学模式。因为对上课的学生不了解，没人敢采用开放探究型教学。）
3．循环探究型教学模式
这种教学模式的主要特点是：教师引导、学生参与，促进探究问题的层层递进、不断深入。即：问题情境→探究交流→新问题情境→再探究交流→„„→应用提高。该教学模式不仅能够帮助学生形成概念及概念系统，促进学生的认知发展，而且对消除学生错误的前概念，培养学生的思维能力和探究能力有持久的作用。
（由于探究的内容具有一定的深度或层次，学生在探究过程中，有跳跃或断层的难度，关键处教师及时给予指导。例如学生在探究浮力的过程中，对阿基米德原理的理解就有多个层次：感受液体对浸在里面的物体有浮力的作
2 用→浮力的大小与哪些因素有关→浮力的大小与排开液体的重力之间的关系→引入阿基米德定理。层与层之间有时就需要教师指点。 ） （这种探究方式也不常用）
循环探究型教学模式的结构图：
三．物理探究课的教学设计中，科学探究能力的培养
科学探究过程所包含的七个要素，则蕴涵着在科学探究中有七方面探究能力的培养。而这七个要素往往不可能在一堂课中全部涉及，相应的基本探究能力的培养也就不可能在一堂或几堂课中全部达成。所以我们也不要追求在某一个问题的探究中，对学生在七个方面的能力都有所锻炼和提高。那么，一堂探究课适合于涉及哪些探究要素，能够培养学生的哪些探究能力，怎样去达成探究目标等问题，一般由课程内容，即所要探究问题的难易程度决定。比如：声学问题的探究：声音的产生与传播？音调响度等问题的探究，所涉及的探究要素相对会较少，相应在培养学生探究能力方面也会较少。而光学平面镜成像特点，力学及电学的某些实验涉及的探究要素会比较全面，相应在培养学生探究能力方面也会较多。下面简单谈一谈每一方面能力的培养。 片有
（一）提出问题能力的培养 1．提出问题能力目标
·能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题。 ·能书面或口头表述这些问题。
·认识发现问题和提出问题对科学探究的意义
（提出问题的能力是指从外界众多的信息源中，阐明自己所发现的、有价值的问题信息的能力。“提出问题”不是仅仅指带有问号的一般性问题，而是特指那些可以引起思考和探究的问题。爱因斯坦曾指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决问题也许仅是数学上的或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的猜想，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力；而且标志着科学的真正进步。”杨振宁教授曾指出：“中国学生普遍学习成绩出色，特别在运算和推理方面比国外学生有明显优势，但中国学生最大的缺憾就是不善于提出问题，缺乏创新精神。”没有问题就难以诱发和激起求知欲，学生就不会去思考、去创造。因此，培养学生提出问题的能力，是促进个体认知发展的重要途径，也是教学生学会学习的方法之一。）
2．提出问题能力培养的教学策略
（能否引导学生发现问题，提出问题，并且提出能进行科学探究的问题，关键在于教师是否能为学生创设问题情境，能否适时引导学生在所创设的问题情境中发现问题，进而提出问题。引导学生提出问题可以分为如下四步。）
第一、创设问题情境
第二、引导学生在问题情境中发现问题
第三、引导学生提出问题，并且提出具有科学性的问题 第
四、引导学生将问题聚焦于本课的主要内容上
（教师可以通过限制提出问题的范围、对提出的问题进行筛选、将提出的问题进行分类等方法引导学生将问题聚焦于本课的内容上来，对于学生提出的问题将一些放在课堂上进行探究，其他的问题可以布置给学生在课外或者活动课上进行探究。）
视频举例：（找通过创设情境，引导学生发现问题并提出问题的视频片段。评析„„）
（总之，在教学过程中想方设法增强学生的问题意识，调动学生发现问题和提出问题的积极性，方可让学生变被动掌握“静态”的物理知识变为主动探索、研究“动态”的物理过程，从而真正成为学习的主人，活化对物理学内容实质的理解。）
（二）猜想与假设能力的培养 1．猜想与假设能力目标
·尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。 ·对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。 ·认识猜想与假设在科学探究中的重要性。
猜想是学生接触到问题后，在已有知识经验的基础上，结合对客观现实的感性认识依靠直觉而做出的各种假定。假设是在猜想的基础上经过一系列的观察、实验、分析、比较、归纳等逻辑推理，排除掉一些不可能的猜想而得到的较为科学的假设。假设比猜想更具有合理性，对探究的问题更有针对性和指导性。在科学探究中，提出合理的猜想与假设，除了为探究活动指明方向外，还可以充分发展学生的创造性思维，培养学生的创造能力。学生猜想与假设能力的水平高低直接影响科学探究能力的水平。
2．猜想与假设能力培养的教学策略
猜想与假设应遵循合理性、规律性、方向性的原则，不能胡猜乱猜，不合理的猜想与假设不仅没有发展成为科学结论的可能，对探究过程也没有意义。
视频举例：（视频片段：平面镜成像一节的提出问题、猜想与假设，原杨楚珊中学焦忠老师。评析：教师通过创设情境及让实验感受后，引导学生提出问题，并做出合理的猜想与假设。） 视频举例：科学探究：浮力的大小（宁显儒）猜想与假设环节。
评析：教师通过创设情境，引发学生的猜想，教师还可以启发学生自已根据生活经验及生活体验再进行猜想，学生可能还会猜想出：浮力的大小还可能跟物体的重力、物体的体积有关。对于学生有理有据猜出的无论是“真因素”还是“伪因素”，还有象探究滑动f大小的因素时，学生同样会猜出与面积大小、速度大小等有关的伪因。教师都要平等对待，科学探究活动不仅有证实，而且有证伪，在科学探究的历程中，证伪要比证实多。而对于猜出的众多因素，在有限的时间内不可能都进行实验验证怎么办？如何处理？进行归类排除或留做课下课外的家庭实验室中进行探究等处理方式。）
（三）制订计划与设计实验能力的培养 1．制订计划与设计实验能力目标
·明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的过程。 ·尝试选择科学探究的方法及所需要的器材。
·尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识。 ·认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用。
（“制订计划与设计实验”是学生在进行科学探究活动时必须经历的一个过程，是科学探究的重要环节，也是学生在探究过程中的难点所在。它旨在让学生动手之前先动脑，使探究活动的方法更明确、思路更清晰、过程更科学。但很多老师都不舍得把时间花在让学生制订计划和设计实验上，而是让学生按照现成的“物理实验册”的步骤与方法做，或者按照老师的思路做，导致学生被动地做实验，很少去思考到底为什么要这样做，怎么做，除了这样做以外，是否还可以用其他方法做等问题。）
2．制订计划与设计实验能力培养的教学策略
(1)先让学生用自己的计划来初次实验，在实验中发现问题后再次修改研究计划，按照新的研究计划继续进行实验。
(2)在实验前汇报计划，让学生对计划提出质疑，在交流中完善计划。
(3)探究结束，引导学生回头来反思自己的计划，看看哪些做到了、哪些漏掉了、哪些调整了、哪些补充了，这将有助于引导学生比较规范地操作，体现计划对活动的指导，培养学生严谨的科学态度。
（四）进行实验与收集证据能力的培养 1．进行实验与收集证据能力目标
4 ·能通过观察和实验收集数据。 ·能通过公共信息资源收集资料。 ·尝试评估有关信息的科学性。
·会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。 ·会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据。 ·具有安全操作的意识。
·认识进行实验与收集数据对科学探究的重要性。
（这是培养学生实验能力、观察能力的重要环节。实验能力的培养分散在课堂教学、实验课堂、课外探索等多个方面进行。）
2．进行实验与收集证据能力培养的教学策略
从实验的基本流程、实验时应具有的安全操作意识、实验仪器操作技能等方面对学生多进行规范化的实验操作训练，使学生养成一种良好的行为习惯，就能大大提高实验操作能力。
（五）分析与论证能力的培养 1．分析与论证能力目标
·能初步描述实验数据或有关信息。 ·能对收集的信息进行简单的比较。 ·能进行简单的因果推理。
·经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。 ·尝试对探究结果进行描述和解释。
·认识分析论证在科学探究中是必不可少的。
《物理课程标准》中对“分析与论证”的表述是：对实验数据或现象进行综合分析，论证猜想与假设是否成立、实验结果是否能验证已有理论或解释学习中的疑问等，最终得出科学结论的过程。 简单地说就是分析处理实验数据及实验现象得出结论的过程。
学生在实验中获得感知，再对实验数据进行分析、比较、概括，进行思维加工，并尝试用自己的语言对探究结果进行描述，力求准确地反映实验结论。学生经历了从物理现象和实验中归纳科学规律的过程，感觉自己也能像科学家“搞科研”一样“发现”科学规律，从而获得巨大的成功感，激发了学生探究的热情和兴趣，同时也培养了学生的分析概括及语言表达能力。
2．分析与论证能力培养的教学策略
（1）引导学生正确分析处理实验数据：要尊重实验事实，客观、真实、准确地记录和描述实验数据，绝不能为达到数据精确而任意篡改实验数据。
（2）正确对待学生得出的“错误结论”。当学生得出“错误结论”时，教师应该用积极的评价态度，鼓励和保护他们的学习热情，在肯定结论中合理可取部分的基础上，与学生一起讨论错误结论形成的原因，启发学生积极进行反思。同时，鼓励学生要坚持自己的结论，不能轻易放弃没有证伪的结论。
（六）评估能力的培养 1．评估能力目标
·有评估探究过程和探究结果的意识。 ·能注意假设与探究结果间的差异。
·能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。 ·尝试改进探究方案。
·有从评估中吸取经验教训的意识。
5 ·认识评估对科学探究的意义。
（让学生通过探究活动中的评估环节，学会进行评估的基本方法和途径，强化对探究过程和探究结果进行评估的意识，对发展学生的批判性思维具有积极的意义。这方面能力的考查，现如今在全国各地的中考试题中渗透得越来越多。）
2．评估能力培养的教学策略
（1）引导学生具有评估探究过程的意识。 （2）引导学生注意假设与探究结果间的差异。 （3）引导学生尝试对探究方案的改进。
（评估是对探究反思的过程，它不仅可能引出新的发现，还有利于学生养成严谨的科学态度，发展批判性思维。） 视频举例：（分析论证及评估视频：平面镜成像焦忠开放型。评析：从教师所给学生准备的探究学具上看，教师就没有限制学生的思维，学生可以大胆地、开扩地在进行设计各种不同的实验方案，让学生尝试错误，并在充分的交流讨论生生间及师生间的思维碰撞后，不断修正实验方案，对收集到的数据及现象经过充分的分析论证后得出正确的实验结论。从上面的视频看，这才是我们所要看到的科学探究，不是形式上的探究。介绍上课场合及指导者们„„。）
（七）交流与合作能力的培养 1．交流与合作能力目标 ·能写出简单的探究报告。 ·有准确表达自己观点的意识。
·在合作中注意既坚持原则又尊重他人。 ·能思考别人的意见，改进自己的探究方案。 ·有团队精神。
·认识科学探究中必须有合作精神。
（这方面能力，不仅在我们进行科学探究活动中要具备，就在我们现实生活中，一个很好适应社会的人也有具备这方面的能力。）
2．交流与合作能力培养的教学策略 （1）引导学生扩大交流合作的范围。 （2）引导学生学会倾听与表达。
（3）引导学生体验交流与合作的乐趣。
（交流与合作的形式和内容是丰富多彩、多种多样的，让学生在探究活动中，在各种集体活动中学会与人合作、相处、交流、表达，形成团队精神，提高交流能力，才是我们育人的宗旨。）
四、物理科学探究课的实施条件
第一、要不断为学生创设进行科学科学探究的条件，即教师在课前充分地备实验，特别是备学生分组探究的实验, 这是最为重要的一点。
第二、教师要不断研发学生分组实验及教师的演示实验。教师的演示实验过程也是一种师生共同进行的科学探究过程。
播放一些我区在教研员的指导下，各校教研组对实验教学的研究成果：
