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讲座视频文本 （模块三：关于“运动与相互作用”主题的解读及实施建议 ——专题二：从课例谈新课程教学策略） 主讲人：赵保钢教授 各位老师大家好：今天我们来共同讨论模块三的第二部分，从探究速度的变化探究教学，首先我们来介绍一个教学案例，这是初二年级上学期的一堂物理课，课题为“科学探究速度的变化”。课前学生已经学会了刻度尺、停表测量长度和时间建立了速度概念，对匀速直线运动和匀变速直线运动已经有了初步的了解，并通过老师的演示讨论的形式学习了速度的测量方法。这堂课老师希望将课标要求通过实验测量物体的运动速度，设计成一堂实验探究课，让学习经历一次科学探究的过程，学习测量物体运动的方法，促进学生对物体运动的进一步认识，将培养学生科学探究能力的目标渗透到整个物理教学过程之中。下面我们来看一看老师的教学过程，上课老师播放了一段事先拍好的视频。从视频中我们可以看到有几个学生围绕着学校的操场在跑步，老师让学生观察视频中跑步快慢的变化，这个时候有学生说学生跑步越跑越快，也有学生说跑步速度没有变化。那么到底在视频中跑步的学生他跑步的速度有还是没有变化呢？显然刚才同学的讨论都是基于自己的观点来发表的看法，那么到底学生跑步速度是变还是没变，那需要进行测量，寻找事实来加以说明。因此这个时候老师在总结学生的讨论之后就提出今天这堂课的课题“探究速度的变化”。那么怎么来测量一个运动的物体它的速度是变还是没变呢？老师又引导学生进行讨论，学生通过充分的讨论发表了自己的看法，这个时候老师又引导学生将自己的看法设计成一个实验，实验可以根据学生的兴趣选择自己希望测量的物理的运动的速度的变化情况，那这个时候老师将学生分成了若干的小组，每个小组在自己小组的讨论的过程当中商定一个自己将要测量的物体是什么，以及怎么测量这个物体运动的时候速度变还是没变。从课例中我们可以看出学生经过充分的讨论，纷纷的在发表着自己的看法，那么小组最后形成了一个探究速度变化的方案，接着老师就让每一个小组推荐一名学生上来汇报自己的方案。从课例中我们可以看出学生上来汇报自己的探究方案时，开始还是不是怎么会表述自己的观点，也感觉到非常的害怕、紧张，但是老师在整个讨论的过程中在帮助学生如何更好的表述自己的方案。那么从学生的表述我们也可以看出学生还有许多的问题，包括设计的方案以及这些方案能不能实施，如何实施等等都存在问题。在学生介绍方案的过程之中老师也积极的参与到学生的介绍和讨论中来，引导学生修改自己的探究方案。从这样的一个过程我们可以看出老师在学生设计研究方案的过程之中起到了一个促进者、帮助者的作用。那学生的方案一个一个的在讨论，在这个过程当中学生的方案也在不断的进行修订，修订完方案之后学生就分若干的小组在进行实验，来探究他设计的这个物体的运动是否发生了变化。从录像中我们可以看出，有的小组是将一个小球放在一个自制的斜面上让这个小球在斜面向下运动，有的小组是在测量一个玩具汽车在平面上的运动，还有的小组是将降落伞把它带到三楼上，那么在测量降落伞从三楼到二楼再到一楼的过程之中速度是否发生变化。通过学生的实验我们可以看出，在测量一个物体速度是否发生变化的过程当中虽然方案已经制定好，但是测量还会遇到许许多多的实际问题。比如说，当同学将小球放在一个自制的斜面上，而那个斜面的宽度又很窄的时候同学们会发现小球随时都可能从斜面的旁边滚下，而不是沿着斜面直线的下来。这就给学生测量带来了许多困难，但是我们发现学生也还非常的聪明，拿了很多其他的，比如说，书本、文具盒，甚至书包来挡着斜面的旁边使小球能沿直线滚下来。当然我们也看到有的学生在测量的时候也有些问题，比如说他要分段去测量物体的速度，由于物体运动的速度过快同学就想了另外一个办法，怎么办呢？先让物体滚下滚到一半之后又将物体挡住，那由此就测量了比如说上面到中间这段物体运动的速度，接下来又松开手让这个物体继续往下滚，从而又测定了从中间到下面这一段物体运动的速度。从而来判断这个物体从上面到下面它速度是变了还是没变。像这样的测量显然存在着问题，那么老师在整个学生实验的过程之中，一边观察一边在帮助学生解决问题。当然如何解决这些问题，我们接下来还会讨论。学生收集到数据之后那接着又回到了教室，同学们还是分成若干的小组在整理、分析测量的数据。我们可以看到学生非常积极的参与到实验的活动过程之中，接着每个小组就派一名同学上黑板前介绍本组的实验情况以及实验的结论。在介绍自己的小组实验的过程以及实验的结果的过程之中，小组的其他成员也在分分的发言补充说明本组的实验情况，最后老师对这一次的探究活动做了总结。看了上述视频，许多老师可能有不少的问题，比如课程标准它是这样说的：“通过实验测量物体运动的速度”，没有要求测量物体运动的速度上成一门探究课，那么我们像这样课程标准没有要求探究的我们是否要探究，这是第一个问题。第二个问题，对初中学生来说他的探究能力还不强。如何引导学生科学探究呢？下面我们就这样一些问题来共同的和大家来讨论讨论，如何理解初中物理课程之中的科学探究？老师们经过尽十年的课程改革，已经积累了不少的经验，也有不少深入的认识，当然也有老师有不少的困惑。我们有时候在谈论科学探究的时候发现老师们所谈论的问题甚至视角也不经相同。那什么是初中物理新课程中的科学探究呢？总结老师们的观点我们不难发现实际上我们在谈论三个方面的问题，第一个方面，老师们谈论的可能是科学家所从事的探究活动，也就是说是科学中的探究。第二个，可能谈论的是教学中的一种方式“探究式教学”。第三呢，谈论的可能是属于课程标准的培养目标，也就是科学探究的要求。上述的三个方面实际上谈论的都是科学探究的不同的表现形式。老师们要注意的是我们所说的科学探究特别是在物理课程中的科学探究，如果你去仔细阅读课程标准你会发现它是基于实验在研究问题的，也就是说我们物理学作为一门实验科学，科学探究是基础。这样的探究它往往是针对自然的现象。如果我们能够用已有的理论去解释，那说明我们有知，而如果我们不能用已有的理论去解释说明我们无知，无知那么我们就希望寻求答案，这样的答案怎么来寻求呢？显然对物理学而言我们得去寻找证据，那寻找证据的方法就是进行实验，经过实验收集数据，通过对数据的分析，如果我们实验的结果与事先的假设一致的话那么我们可能会寻找到答案，如果我们的实验结果与假设不一致的话，那也可能是我们的假设有问题，当然还可能是我们的实验本身有问题那还得去研究。这就是我们所说的科学家所从事的科学探究活动，当然这个探究活动的一个核心基于实验，第二还得能够重复。那我们所说的科学探究的另一个方面就是学生的学习活动。显然学生他不具有像科学家那样的探究能力，那怎么来引导学生进行科学探究进行探究式的学习呢？这个就需要老师根据学生的探究能力的发展情况做精心的教学设计与帮助促进、组织学生开展探究活动。接下来我们还会对这个问题结合上述课例进行讨论，第三个就是科学探究能力，我们知道在初中物理课程标准之中，对学生经过初中阶段之后应该达到的科学探究能力，按七个方面提出了具体的要求，这是我们需要培养的。这样的能力的培养，显然不是通过一次两次的探究活动能够实现的，显然科学探究能力的培养也不仅仅是通过探究式实验来实现的。科学探究能力的培养应该贯穿在我们整个的初中物理的教学过程中，通过多样化的教学方式来加以培养，也就是说我们可以通过传授式教学、探究式教学等多种教学方式来培养学生的探究能力，那怎么来培养学生的探究能力，怎么来组织学生的探究活动呢？下面我们来讨论第三个问题：如何做好探究实验的教学设计？我们来回顾一下、总结一下在初中阶段我们的实验教学的形式。纵观初中物理课程，我们可以发现学生的物理实验大致可以分为以下的类型：菜单式实验、老师引导式验证实验、老师引导式探究实验、学生自主式探究实验。所谓菜单式实验是指实验之前我们已经为学生拟定好了实验的步骤，学生实验按照已经拟定的实验步骤一步一步的做，这样的实验称为菜单式实验。菜单式实验学生他的自主性是最弱的，到了教室学生得按照拟定好的实验步骤做。当然再往上老师引导式的验证实验，学生的自主性有一些，那老师的指导性更强。再接下来就是老师引导式探究实验，老师引导式探究实验它的特点是：实验的结果实验之前是未知的。比如说刚才我们说的物体运动的时候的速度变还是没变，学生在实验之前往往是不能判断的或者说难以判断的。那再接下来自主性探究实验，这个时候学生更具有自主性，老师的作用逐步的就在降低。从这些实验的分法我们以老师的角度来看，也就是说菜单式实验老师在实验过程中的作用，调控的作用是最强的，而后逐步的降低。那我们说如果学生还不具有自主探究能力的时候，显然我们也只能通过菜单式或者老师引导式的实验探究方式来组织探究活动。刚才所说的如何测量速度的变化，这个案例也就是老师引导下的科学活动。第二，一堂好的科学探究活动一定要沿于一个好的问题，探究是在问题驱使之下所进行的，那怎么来使得我们学生的探究问题具有比较强的驱动性，能使学生有探究的欲望去寻找答案呢？我们来看一个简单的设计，一个问题能不能引发学生的兴趣，这需要老师进行精心的设计。比如说我们把这一张纸视为一个铜片的话，如果我问学生我加热这块铜片，铜片的面积会增大还是会缩小呢？显然这个问题学生根据已有的知识和经验要找到答案不难，但是如果我稍稍的做一点设计，比如说我把这个铜片打一个小孔我问同学，如果我加热这个铜片，这个小孔的面积会增大还是会缩小呢？这个问题往往学生根据已有的经验会得到相反的不同的答案，从而产生困惑。但到底这个小孔的面积会增大还是会缩小呢？显然我们只有通过实验探究来得出结论。总结刚才的这个案例，我们说一个问题它的驱动性的强弱主要依据以下的特征：第一，联系学生的生活，也就是说它有经验；第二，要引发学生的兴趣，也就是说借经验他可能会产生认知上的冲突，从而希望寻找到答案；第三，有教育的价值，也就是通过实验能够起到探究的能力或者是对物理知识有更深入的理解；第四，学校能够实施，那我们基于以上的四个方面可以来看一看教学的设计。上一次课我们再讲滑动摩擦力的时候就讲述了一个设计也就是说一个看似力气很大的男同学和一个看似力气比较小的女同学在同时拉绳子两端的时候，那么这样一个类似拔河的比赛，谁胜与谁负？依据经验看似男同学会胜，但实际结果女同学胜了，那为什么呢？我们发现其中存在着一个奥秘，也就是说摩擦力大小和什么因素有关。回到本课例我们发现老师就取材于校园中学生跑步作为一个问题情境来引出问题，学生的跑步速度到底是越来越快还是没有变化还是越来越慢呢？显然要回答问题学生要寻找数据，当然这个问题就发生在学生身边，学生有兴趣也想知道怎么去做出科学的判断，从而就激发出学生想要知道如何去测量一个物体的速度是变还是没变呢，这样的一个物理问题。那从中就激发出学生探究的欲望。第二，老师要引导学生设计好探究方案，我们知道探究式实验与通常那种事先就给出实验步骤的所谓的菜单式实验不一样，菜单式实验，实验的目的、实验之中变量的控制、实验器材的选择、实验的方案等等是事先老师或者是教科书或者是教辅资料都已经给出的，学生独立思考的余地不大。而对于探究式实验而言，学生事先没有一个明确的实验方案，需要在讨论的过程之中来形成，显然对初中的学生而言他们不具有这样的独立设计实验方案的能力，那老师在这个环节的引导、帮助就十分的必要。在上面的这个案例之中，我们看到老师让同学到黑板前来介绍自己的实验方案和同学共同的完善实验方案，从而使得这个实验在学校已有的条件之下能够得以实施。像这样的探究案例还有很多，总结这些案例我们发现，显然学生设计的方案有些存在许多难以实施的问题，有的存在许多的错误，有的虽然能够实施，但是在学校的已有的条件下还不能够得以实施。因此，老师应当以引导式的、促进式的、鼓励式的方法来引导学生完善方案，使得这个方案能在学校得以实施，当然老师在参与过程中引导、鼓励、帮助是非常重要的。第三，做实验探究的参与者和促进者，实验方案完善之后那就得进行实际操作了，在操作过程之中老师应该是实验的参与者和促进者。纵观学生的实验探究过程，我们不难看出学生实验过程中会存在着许多的问题，学生有的在独立的解决问题，有的也在不断的问老师这样或者是那样的问题。那老师在实验过程之中如何让学生既能够开动脑筋去独立的创作实验又能够使实验的过程能够调控，按时完成实验的活动呢？显然在这个环节老师有的问题应该留给学生自己设法去解决，有的问题老师得给与回答或者说给与指导，不能够让学生在实验的过程之中停留或者整个实验停滞过长，从而完不成整个探究活动，老师还应该注意在实验过程中有的学生实验参与的积极性很高，似乎那个实验就是他在做。我们在学校开展的探究活动，往往是以小组的形式进行的，学生在实验过程中有的参与实验的积极性很高，有的不高，甚至是旁观者。像这样的情况老师就应该积极的去引导旁观者加入到探究活动中来，当然这样的引导、鼓励是非常重要的。学生收集完数据之后很快就得去分析数据，在分析数据得出结论的过程之中，老师的组织以及引领作用就显得非常重要。数据分析怎么得出结论，显然是我们需要培养学生的一个很重要的探究能力，要培养他的能力也就是说学生还不具有这样的能力，那老师的引导、指导就非常的重要。在这个环节从刚才所举的案例，我们可以看出老师就让学生在黑板前来介绍自己的实验的情况，介绍自己如何分析数据的以及如何得出结论的。从我们老师的教学经验以及我们的许多案例我们都可以看出：有时候我们实验是这样做的，但数据是那样处理的，似乎数据处不处理不重要，重要的是我们就得出了那个结论或者我们就想到我们事先以想好的结论。像这样的问题在探究活动中常常都会出现，也就是说我们不基于我们观察到的现象而是基于我们已有的经验来得出结论，显然在得出结论的过程之中，老师应该引导学生不是基于自己的想法不是基于自己的经验而是基于我们观察到的数据来得出结论。比如说我们看见这样一个课例是讲压强的，压强的大小与什么因素有关？老师就让学生去探究这个问题，他拿了一个气球，之后用一个细绳挂在那个气球上，而细绳下再系一个重物，当然重物不断增加气球被拉下去的凹形就越深，显然学生在观察这样的一个实验过程中就得出一个结论说“我挂的物体越重，那么这个细绳作用在这个气球上的压力的效果也就是压强就越大”。因为气球凹陷的越深，但是在这个过程之中细绳悬挂气球的点发生了变化，由以前放在气球的中间转到气球的边沿上了，这个时候我们看出凹陷的程度明显的比放在中间要差的多，但学生视这样的情况而不见，就直接的你变了之后他也不管，最后就得出了我挂的物块越多越重那么压强就越大，但实际上我们会发现它作用的地方都已经不一样了。显然像这样的一个情况就是我们没基于我们观察的数据来得出结论，显然这样的一个案例也可以帮助学生认识到我们应该基于数据来得出结论，这也就是实验课程标准它对我们评估实验的能力的要求的一个显示或者一个说明，也就是我们要基于实验的数据得出结论，我们要评估实验的过程等等，显然从实验数据得出结论，它是一个从具体到抽象的过程，学生还不具有这样的能力，也是我们需要培养的学生的能力，老师应该逐步地培养学生这样的基于数据综合而得出结论的方式、方法和能力。下面是一堂液体压强与什么因素有关的科学探究课。老师们可以结合我们刚才的讨论观察这一堂科学探究课，从而总结出上好一堂科学探究课的方法。 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