初中物理课内探究教学模式设计及案例解析

初中物理课内探究教学模式设计及案例解析 一 探究的不同水平 由于不同阶段学生的生理特点区别 不同学生群体和个人的特点区别 不 同教师背景特长的区别 不同地区学校条件环境资源的区别等 因此探究式教 学设计必须是灵活多样的 应当认识 探究是一种多侧面 多形式的活动 又 由于有些探究活动的指导和开放程度不同 有些探究活动只包含了探究的部分 要素和特征 有些探究活动要求学生参与探究的全过程等 因此探究活动中每 一个要素的目标和整体的目标都是应该而且可以分层次的 所以我们在设计探 究教学时 必须知道每一个要素目标不同层次的具体要求 对每一个具体的活 动设计能达到的目标层次做到心中有数 美国国家研究理事会在科学研究的专 著中 对科学探究学习活动进行了分类研究 对每一类活动中学生自主探究的 程度分别进行了划分和描述 从探究水平看 可分为下面 5 种不同的探究级别 表 探究的不同水平 基本特征探 究 的 不 同 水 平 1 问题 直接来自教师 学习材料或其 他途径的问题 来自教师 学习 材料或其他途径 但问题不那么直 接 需要有所改 变或自己体会其 含义 学习者从所提 供的问题中选 择 据此提出 新的问题 学习者自己提 出一个问题 学习者从若干 个问题中归纳 出的具有科学 研究价值的问 题 2 事实 直接给出数据 和分析方法 直接给出数据 由学习者进行分 析 在他人的指导 下收集某些数 据 自己确定什么 可作为证据 并进行收集 根据问题来收 集有关的事实 证据 3 解释 证据可直接得 出相关结论 已知证据分析归 纳的可能途径 在得到指导的 情况下 收集 证据形成解释 学习者总结事 实证据之后做 出解释 学习者从自己 收集到的证据 提出质疑及解 释 4 评价给出可能的联系 学习者被引导 到科学知识的 领域和来源 学习者独立地 考察其他事实 来源 建立事 实与已有解释 的联系 学习者将解释 联系到科学知 识上 5 发表 给出表达的步 骤和程序 在阐述自己的解 释过程中 得到 广泛的指导 在阐述自己解 释的过程得到 他人指导 学习者用合理 的 合乎逻辑 的论据 表达 自己的解释 学习者阐述自 己的解释 并 为之辩护 少 学习者自主探究的程度 多 多 教师和学习材料指导的程度 少 以上分类旨在为教师提供一种参考 为适应不同层次的学生 不同学习内 容的学习 为多元化教学目标的实现提供的灵活的选择 下面介绍的探究式教学模式 是从教师对学生探究活动过程指导程度的多 少的角度去划分 为开放型 指导型和循环探究教学模式 二 探究教学模式 一 开放型探究教学模式设计及案例解析 1 开放型探究教学模式 开放型探究教学模式 这种模式教师参与程度最小 是以学生自主探究为核心的一种探究模式 以学生自主探究为中心的开放型探究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 学生从证据中提炼出解释 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 具体结构见下图 2 开放型探究教学案例解析 开放型探究教学案例解析 教学案例一 苏科版初中物理 8 年级下册第九章 三 气体的压强 教学设计 教学过程 一 大气压 1 体验大气压的存在 创设情景 学生活动 呼吸气感知空气的存在 教师说明 地球被一层厚厚的空气包围 即大气 提出问题 大气有压强吗 你能根据日常经验和实验说明大气压的存在吗 给出器材 热水 盐水瓶 雪碧瓶 吸管 气球 注射器 弹簧测力计 玻璃杯 吸盘 纸片 细线 钩码 学生先独立思考 发表观点 实验展示 小组交流讨论 发表观点 实验展示 教师观察情况 如果学生提不出方法 教师可以用一代表性实验为突破口 适当解释后 引导学生进行再思考 交流实验与想法 教师补充实验 提出问题 这些实验是怎样显示大气压存在的 引导总结实验的基本思想 大气压虽然普遍存在 但由于研究对象在平时 两侧同时受到大气压的作用而平衡 不能表现出来 逆向思维 只要使研究对 象一侧的气压减少 另一侧将会在大气压的作用下显示出效果 2 解释现象 3 估测大气压的数值 引导学生能否以实验设计为载体 估测大气压的数值 先个人思考发表意 见 后小组讨论交流 学生方案通常有 利用覆杯实验 利用排除空气的注射器下挂钩码 用吸 盘 用弹簧测力计拉动排除空气的注射器等等 老师要充分肯定并因势利导 比较这些实验的优越性与不足 在覆杯实验的基础上介绍或演示托里拆利实验 在吸盘实验的基础上演示 马德堡半球实验 让学生知道大气压不仅存在且较大 4 大气压的产生原因及大气压的变化 由液体压强的产生原因引导分析气体压强的产生原因 猜想大气压的变化 介绍一个标准大气压的数值 介绍测定大气压的仪器 5 思考总结大气压的应用 二 沸点与气压的关系 创设情景 针筒里装一些冷水 提出问题 不加热 能让这些水沸腾吗 教师演示 学生小组配合模仿 封住小孔 向后拉动活塞 发现水沸腾 讨论交流沸腾的原因 得到沸点与气压的关系 演示课本实验并解释 思考高压锅的原理 解释高压锅为什么能更快地煮熟饭菜 应用 这里的内容与学生的生活距离较远 可由老师直接提出问题让学生思考 道理 三 流体压强与流速的关系 创设情景 汽车过后 尘土飞扬 树叶向路中间移动 提出问题 汽车过后 为什么尘土飞扬 树叶向路中间移动 猜想与假设 学生活动 可能是空气流速的影响 教师指出 这是流体的流速对压强的影响 提出问题 流体的压强与流速的关系 教师引导实验设计 利用纸片 水 水槽 吸管 纸船等设计实验交流实 验设计方案 学生实验 交流实验现象并说明压强与流速的关系 教师总结 学生思考 压强与流速的关系对生产生活的影响及应用 教师补充 四 本堂课回顾 五 巩固训练 点评 气体的压强实际是分成三部分 大气压强 流体压强 一定质量的 气体的压强 这部分内容较抽象 学生难以理解 宜采用先现象后理论 在比 较中得结论的教法 因为抽象 更要注重学生的感性认识 因此 从呼吸气感 知空气的存在 到一系列有趣的实验说明大气压的存在 到分析实验中怎样显 示大气压的存在 再回到实验现象的解释 一步步 由现象到理论 在此基础 上 以实验为载体 以现象为模型 设计测定大气压的方法 在此过程中学生 不停地提出问题 不停地设计实验 观察实验现象 交流讨论 形成一套完整 的学习程序 以往的教学学生缺少一种自己探究的经历和过程 缺乏思维的深 刻性 这样的方式在一定程度上束缚了学生的创造性思维 很难达到培养学生 探究 创新意识的要求 探究型教学模式一改常规 为学生自主学习和探究创 设情景 引导学生自己设计有可能的实验方案 并按自己设计的方案进行操作 去验证自己方案的可行性 这样一来 学生潜在的那种探究热情立即被激发出 来 教师所能想到的那些方法 学生也能想到 甚至有过之而无不及 教师再 引导学生对比总结各种方法 有事半功倍的效果 更重要的是学生在实验探究 中培养学习物理的思维素养 也能在自己大胆的设计中尝到了甜头 奠定了探 究学习的基础 教学案例二 苏科版初中物理九年级 上 14 4 欧姆定律的应用 伏安法测电阻 教学设计 教学过程 一 创设情景 从半导体收音机入手 事先取出一只限流电阻 内部引出两根线 置于实 物投影仪上 开始接上原来的电阻 后换接一只阻值较大的电阻 让学生明显 感到半导体收音机音量的变化 说明电阻起的作用 二 提出问题 有一只标号不明的电阻器 如何才能知道它的电阻值 三 合作探究 分小组 同组异质 异组同质 4 6 人探究 1 研究课题 探究测量电阻大小的多种方法 2 实验器材 电流表 电压表 滑动变阻器 电池组 已知阻值的电阻器 开关 待测电阻 导线若干 3 教师引导 类似于测量某一物体的密度 想一想要测量电阻器的电阻该怎么办 测量电阻的原理是什么 要依据原理画出电路图 再按照电路图连接实 物 设计出一种测量电阻的方法后 再想一想有没有第二种 第三种方法 4 学生小组合作探究 教师巡回指导 点评 开放式探究方法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 应该不应该采用这种教学方式 这一节课学生掌握了欧 姆定律 学会了连接串 并联电路 也曾测量过物体的密度 因此应该说学生 有能力自己去探究 还有就是在巡回过程中干什么 像在这一节课里 教师在巡 回时要注意每一组学生 若哪一组学生在实验技能上有错 如电流表 电压表 接错就应立即指正 而对于学生在探究过程中可能出现的错误 如一下子将已 知电阻 滑动变阻器 电流表 电压表都接入电路中 这种错误则可让其自己 去发现 我们应该明白 学生自己设计 操作的探究过程中 难免不出错 不 走弯路 但这并不妨碍他们开动脑筋 如果他们自己能找出错误 不仅能够很 好的理解测量电阻的方法 而且使自己思维有了一定的深度 如果他们自己不 能找出错误 那么在交流的过程中 也会让他们明白自己错在哪里 另外教师 在巡回过程中 还有一个任务 那就是发现各个小组探究测量电阻方法的思路 以便在交流过程中有所选择 四 小组交流 小组派代表将实验的设计原理 电路图和实验记录的数据 与全班同学交流 小组代表在交流的时候 教师通过 这种设计方案好 能测量出电阻器的电 阻 有没有更好的方法呢 这种设计方案已经能测量出电阻器的电阻 有没有 什么地方需要改进呢 想想如果实验中只有一只表会怎样 还能测出电阻器的 阻值吗 这一类激励性的评价语言 让小组的其他学生或其他小组的学生给予 补充 完善 点评 交流过程是这种方法的重要环节 从某种意义上讲 这节课探究所能达到 的深度 掌握测量电阻的多种方法 与广度 学生达到课堂教学目标的人数 取决于 这个环节 应该精心准备 五 总结评价 这节课请学生小结一下 一共探究出几种测量电阻的方 法 六 应用提高 教师可以根据学生设计的方案 进一步提出 如只用一个 表测电阻时 能否只连接一次 就可以测出电阻器的阻值呢 如果将滑动变阻器 换成变阻箱又会怎样呢 等等 让学生带着成功的喜悦和新的问题走出教室 点评 测定未知电阻的实验 以往的教学总是不敢打破教材中的固定格局 都是先讲 伏安法测电阻 的方法 并要学生按照课本上的方法 步骤进行实验 及相关问题的讨论 然后再从改变实验器材的角度出发 引导学生进一步探索 其他的测定未知电阻的方法 尽管这样的教学安排看上去顺理成章 似乎也考 虑了学生参与 但实际上学生仍旧是按照教师设计的思路去寻求答案 甚至有 时不得不设计好相关的步骤 而学生只不过操作一下 这样一来 就光这个实 验的几个电路图学生都很难掌握 究其原因 主要是学生缺少一种自己探究的 经历和过程 缺乏思维的深刻性 这样的方式在一定程度上束缚了学生的创造 性思维 很难达到培养学生探究 创新意识的要求 并放探究型教学模式一改 常规 为学生自主学习和探究创设情景 引导学生自己设计有可能的实验方案 并按自己设计的方案进行操作 去验证自己方案的可行性 这样一来 学生潜 在的那种探究热情立即被激发出来 教师所能想到的那些方法 学生也能想到 甚至有过之而无不及 教师再引导学生对比总结各种方法 有事半功倍的效果 学生也能在自己大胆的设计中尝到了甜头 奠定了探究学习的基础 二 指导型探究教学模式设计及案例解析 1 指导型探究教学模式 指导型探究教学模式 指导型探究教学模式旨在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 这种模式在操作时的难度 体现在教 师参与度的控制上 即 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 怎样指导才算充分了 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 教师介入得过早 学生还没有充分地自主探究多长时间 会 阻碍了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 果介入过晚以致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 具体程序见下图 2 指导型探究教学案例解析 指导型探究教学案例解析 教学案例 苏科版初中物理八年级 下 8 3 摩擦力 教学实录 教学过程 创设情景 发现问题 教师 市民守则 的第七条内容还记得吗 学生 不乱扔杂物 教师 乱扔瓜果壳不但不卫生 而且还有可能造成伤害事故 请同学们看一段 录象 播放录象 一块西瓜皮害了一条人命 这一飞来之祸与摩擦有关 发现问题 脚踩在西瓜皮上为什么会滑倒呢 教师 脚踩在西瓜皮上容易滑倒 在日常生活中你们还有哪些类似的感受 学生 在结冰的路面上走路容易滑倒 学生活动 1 夹球比赛 每个小组配有一盒玻璃球 一只纸杯 一双筷子 每组出一 人 用筷子将球从盒中夹送到杯中 看哪一组快 2 两人拔河 让力气最小的学生与力气最大的学生拔河 力气小的获 胜 在讲台后放一块光滑的装饰板 适度抹些润滑油 让体重大力气大的学生 站在上面 体重小力气小的学生站在地面上 3 每个小组配有木块 上面钉有钉子 让学生徒手拔 拔不动 4 播放录象 大力士拖动大汽车 画外音 若汽车无轮子 大力士拖得动 吗 点评 高密度呈现 摩擦 的信息 让学生强烈感受到摩擦现象处处存在 与自己 的生活息息相关 这样设计使学生从 熟视无睹 司空不觉 中顿悟到研究 摩擦 很有价值 从而产生探究的兴趣和欲望 使老师和学生在学习目标上达成共 识 提出问题 教师在引入什么叫滑动摩擦力后 提出滑动摩擦力的大小与什 么因素有关 学生猜想 学生猜想很活跃 归纳起来有如下几种 1 滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关 2 滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关 3 滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度大小有关 4 滑动摩擦力的大小可能与物体接触面积的大小有关 点评 学生在观看录象前 教师结合 五城同创 有机的渗透情感教育 然后 教师通过观看录像和活动安排来创设情景 让学生在充分感知 体验的基础上 进行猜想 猜想是科学探究的一个重要环节 它能使探究者明确探究方向 有 目的 有计划地进行探究 所以教师要鼓励学生大胆地进行猜想 无论其猜想 的是 真因素 还是 伪因素 都要 平等 的对待 因为猜想 3 与 4 与猜想 1 与 2 同样的可贵 教师指导 怎样测定滑动摩擦力 实验设计 合作探究 提出问题 怎样设计实验来探究滑动摩擦力的大小与上述四个因素有关 有 什么样的关系呢 小组讨论 全班交流 教师引导 确定方案 方案一 先在桌面上匀速拉动木块 再分别在木块上加 1 个和 2 个砝码 再以同样的速度向同一方向匀速拉动木块 观察三种情况下的弹簧秤的读数 来探究滑动摩擦力与压力大小的关系 方案二 将同一木块先后放在木板面 玻璃面和毛巾面上 以相同的速度 向同一方向匀速拉动 观察两种情况下弹簧秤的读数 来探究滑动摩擦力与接 触面粗糙程度的关系 方案三 在同一桌面上 沿同一方向以不同的速度匀速拉动同一木块 观 察两种情况下弹簧秤的读数 来探究滑动摩擦力与速度大小的关系 方案四 将木块侧放 平放在同一桌面上 沿同一方向 以相同的速度匀 速拉动 观察两种情况下弹簧秤的读数 来探究滑动摩擦力与接触面积大小的 关系 控制因素改变因素改变方法 测力计示数 即 摩擦力大小 结论 一个木块 木块加小砝码 粗糙程度 接触 面积速度 压力 木块加大砝码 木板表面 玻璃面 压力 速度 接 触面积 粗糙程度 毛巾面 缓慢匀速压力 接触面积 粗糙程度 速度 较忆匀速 平放木块压力 速度 粗 糙程度 接触面积 侧放木块 小组合作探究 教师巡回指导 过程略 点评 教师必须为学生的探究活动提供必要的引导和指导 问题是指导什 么 如何引导 如怎样测定摩擦力 如何设计实验方案 这节课教师根据学生的现 有水平 采用直接讲授测定滑动摩擦力的方法 实验方案的设计由学生讨论完 成 尽管实际教学中学生难以一下子设计完整而严谨的实验方案 但可以在讨 论中不断补充 完善 合作 探究 式教学的最大特点是学生成为课堂教学的主人 在教学中 能发挥主体作用 教师只是课堂教学的引导者 组织者 是与学生一起探究的 合作者 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 本节课的教学中 让学生证实的同时 也进行证伪 不仅能有效 的消除学生错误的前概念 建立滑动摩擦力的科学概念 而且还能使学生对科 学的本质形成正确的理解 在头脑中形成正确的科学形象 三 循环教学模式设计及案例解析 1 循环教学模式设计 循环教学模式设计 循环教学模式的主要特点是教师传授核心知识 学生通过应用该知识或理 论从而实现对问题的理解 循环教学模式不仅能够帮助学生形成概念及概念系 统 而且能够培养学生的认知发展 该教学法对消除学生的错误前概念 培养 学生的思维能力和探究能力有持久的作用 循环教学模式的一般顺序可以典型地被描述为层层递进 即 问题情景 探究交流 新问题情景 再探究交流 应用提高 循环教学模式特征是 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 对阿基米德原理理解就有多个层次 从感受液体对浸在里面的物体 有浮力的作用 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 循环教学模式的具体程序见下图 2 循环型探究教学案例解析 循环型探究教学案例解析 教学案例 苏科版初中物理九年级 上 14 2 变阻器 教学设计 实验器材 干电池 3 节 小灯泡 灯座 开关各 1 只 导线若干共若干套 滑动变阻器每组 1 只 另发 演示用 调光灯一台 电位器 滑动变阻器 设计思想 从实际问题出发 创设问题情景 让学生自主探究 尝试问题的解决 在 问题的解决过程中 发现新的问题 提出修正意见和一些创造性的想法 再进 行探究 具体环节 创设情景 提出问题设计方案 交流演示提出 新问题创设新方案探究交流归纳总结 实际应用 过程设计 一 创设情景 提出问题 教师引言 边演示调光台灯边叙述 台灯可以调节亮暗 舞台的灯光有时 会渐明渐暗 同学们知道其中的奥秘吗 根据学过的知识 积极开动脑筋思考 如何才能实现这种控制 请同学们分小组设计 看哪一组设计得又好又多 二 设计方案 交流分析 学生活动一 分小组设计 小组交流 方案 1 如图所示的电路 当开关 S 与触点 a b c 接触时 电灯会依次 变暗 反之依次变亮 方案 2 开关 S 由 a 到 c 依次接触时 电灯会依次变亮 反之依次变暗 方案 3 将导线线头 c 由 B 向 A 移动 电灯会变亮 总结评价 1 上述 3 个方案都达到了改变灯光亮度的目的 2 方案 1 2 中灯光亮度的变化是跳跃性的 3 方案 3 中灯光亮度虽然连续变化 但亮暗变化太小不明显 设计意图 学生对调光台灯并不陌生 课堂演示是为了创设一种探究的氛 围 让学生了解这一节课探究内容的实用价值 激发其兴趣 引起其注意 学 生设计的方案和电路 让各小组派代表 通过实物投影仪显示分析 三 提出新问题 认识新器材 教师引言 如果想使灯光连续变化且亮暗变化较为明显一点 应该怎么办 呢 全班讨论 畅所欲言 教师归纳 学生在肯定方案 3 的优点的基础上 分析其不足之处就是 灯光的亮度变 化范围不太大 如果增加铅笔芯的长度 铅笔芯又容易折断 能否用电阻丝代 替铅笔芯呢 教师归纳 从同学们刚才的设计的方案和发表的看法来看 关键是需要一 个电阻可以像铅笔芯一样 连入电路中电阻的阻值能够连续变化 且变化范围 大一些的器材 教师介绍 滑动变阻器的构造 结构示意图和铭牌上电阻 电流的数值的 含义 板书 14 2 变阻器 1 滑动变阻器的构造与结构示意图 四个接线柱 A B C D 金属杆 CD 电阻丝 AB 金属滑片 P 瓷筒 支架等 2 滑动变阻器的铭牌 10 表示滑动变阻器电阻丝的最大电阻 1A 表示滑动变阻器允许通过和最大安全电流 设计意图 教师结合实物仅仅介绍滑动变阻器的构造 结构示意图和铭牌 上电阻 电流的数值的含义 滑动变阻器的连接方法及原理让学生去探究 四 实验探究 学生活动二 分小组探究 提出问题 用滑动变阻器如何改变电路中电流 滑动变阻器有哪几种连 接方 法 用滑动变阻器如何改变灯光的亮度 滑动变阻器是怎样改变电 路中 的电流的 教师友情提醒 滑动变阻器连入电路中 电流是怎样通过的 用了哪段电 阻丝 小组探究 略 小组交流 1 滑动变阻器有 4 个接线柱 共有 6 种接法 AB AC AD BC BD CD 2 要改变电路中电流 滑动变阻器有 4 种接法 AC AD BC BD 3 滑动变阻器连接在电路中 要改变电路中的电流则可将 一上一下 两 个接线柱接入电路 同时将上面金属杆两端的接线柱接入电路 则相当于接了 一根电阻不计的导线 同时将下面电阻丝两端的接线柱接入电路 则相当于接 了一个定值电阻 4 滑动变阻器连接 AC AD 两接线柱时 效果一样 电流都是通过电阻 丝 AP 滑片 P 向右滑动时电路中的电阻增大 电流减小 灯光变暗 滑动变阻 器连接 BC BD 两接线柱时 效果一样 电流都是通过电阻丝 BP 滑片 P 向 右滑动时电路中的电阻减小 电流增大 灯光变亮 5 滑动变阻器是靠改变接入电路中电阻丝的长度 改变电路中的电阻和电 流的 设计意图 介绍滑动变阻器的构造以后 让学生自己探究滑动变阻器连 入电路中的方法 虽然有一些难度 但只要稍许提醒或让学生自己去看书 去 摸索 学生之间交流探究滑动变阻器连接的方法和规律 最后在小组交流时归 纳整理 即使这样让学生走一些弯路 也是值得的 五 引导迁移 应用提高 提出问题 你们知道滑动变阻器在日常生活 生产中有什么应用吗 学生回答 略 教师归纳 其实滑动变阻器在生活 生产中应用十分广泛 不仅如同学们 所说的如音量开关 调光电灯 电冰箱上温度控制开关等有滑动变阻器 像汽 车上的油量表 商店里的电子秤等也有滑动变阻器的身影 利用滑动变阻器还 可制作风速测定仪 出示习题 一位同学设计了一个风力测定仪如图所示 O 是转动轴 OC 是金属杆 下面连接着一个受