初中物理微探究教学活动的设计思想与实例

胡家光, 马显留，杨 乐

（1.文山学院 人工智能学院，云南 文山 663099；2.文山市第一初级中学，云南 文山 663099；3.文山市第一中学，云南 文山 663099）

2001年我国初中物理进入新的课程改革以来，“探究式教学”成了新课程改革的代名词。2018年，中学物理学科核心素养的概念和内涵被确定下来，学生科学探究能力的培养已经成为教育战略层面重点关注的问题[3]。探究式教学理念的提出，催生了一些践行探究式教学理念的优秀教师，并在实践中取得了丰硕的成果。但总体说来，尽管教育主管部门和教育教学专家们都竭力倡导使用探究式教学，一线教师的总体响应却并不积极，即使像初中物理这样最容易体现探究思想的学科，探究式教学的应用整体都仍然很不理想，尤其是西部教育相对落后的地区，问题更为严重。在教学实践中，不少课堂教学虽然挂上了“探究教学”的名，但课堂本质仍是“填鸭式”“灌输式”的探究。课堂探究活动的无序性、学生探究学习的被动性，使探究教学的有效性大打折扣，特别是广大农村教师对探究教学的认识仍停留在表层的形式上，不理解探究教学的实质,出现了很多“假探究”和“探究要素的实验步骤化”等特点的课堂教学[4-9]。究其原因，一是教师对探究思想的认识不到位，缺乏相应的技能，而且没有把科学探究本身作为教学内容；二是探究式教学本身环节多，过程长，而且对时间、空间、硬件、软件以及班级学生规模都有一定的要求；三是探究式教学很难在短期内实现立竿见影的提分效果[10]。

探究式教学的核心，是让学生真正成为学习的主体，强化过程性的学习活动。探究式教学不是一种固定的教学模式，而应该是一种贯穿于教学活动各环节中“教前设问、有问必探、有探必究、求真与批判性思考共存”的教学思想和思维习惯，能在课堂教学中随时创造和抓住教学生探究的机会。基于这一思想，课题组将“微探究”教学思想引入初中物理的教学，完善了已有的理论[11-12]，并在实践中作了尝试，效果良好。

1 物理微探究活动的内涵

微探究是对传统探究式教学的补充，“微”是其核心亮点。微探究是指在物理教学活动中，针对某个小知识点、某个现象、某个问题、某个习题或者某个实验环节，在老师的引导和帮助下，由学生自主进行微型探究学习的过程。为了培养学生的核心素养以提升自主发展能力，教师需要在教学中实施探究活动，但由于各种条件的限制，教学中又不可能频繁进行大规模的物理探究活动（即参与人数众多且包含完整要素和流程的探究活动），微探究则可以较好地解决这个问题。它既保留了科学探究的精髓，又让探究的思想更容易落地。既可以用最小的学习成本训练学生探究的思维，又可以让学生从微探究中学习到物理学知识和探究技能，更易于被教师和学生接受。

微探究教学活动是一种科学有效的教学活动。首先，微探究教学可以从最小的单元上保护学生的探究本性，同时能够发展其探究能力，微探究教学是从最微小的层面上来落实以人为本的教育理念。其次，微探究教学符合建构主义学习理论的思想，微探究教学可以吸引和照顾到各种类型的学生，而且强调学生的主体性，注重实践活动中的社会文化元素与科学知识的融合，目标是从微观的角度完善学校教育中的“知识构建共同体”理论。最后，科学的本质是不断探究、追求真理的过程，而不是已经终结的结论，掌握科学探究的技能是教育的目标之一，探究技能由无数的要素组成，每一种要素都必须经过大量的训练才能逐渐被学生掌握，将探究技能分解进行教学的必然结果就是微探究教学。通过微探究，学生一点一滴地感受和体验科学的探究要素和过程，由点到面，再成体系，最终形成完整的探究思想，掌握探究技能。

2 物理微探究活动的特征

物理微探究教学活动的特征主要体现在以下几个方面：

（1）微探究的内容丰富且形式多样。在探究内容上，可以是关于物理知识的史学探究，可以是某一个理论问题的讨论研究，也可以是实验中某一环节的探究；既可以探究现象存在的根源（为什么的问题），也可以是因果关系问题或机理性问题的探究（怎么样的问题），还可以是如何将“为什么”转化为“怎么样”的探究。在探究形式上，可以针对具体问题，开展结构性微探究（问题和方法均告知学生但不告知结论的浅探究）、有指导的微探究（只告知学生微探究问题）、开放式微探究（学生自主完成微探究活动）；还可以进行发现式微探究（为发现事物特点、性质和规律的微探究）、应用式微探究（用所学知识解释、解决实际问题）、表达式微探究（用物理语言描述物理问题、概念或者模型）和训练式微探究（解题方法、技巧等）。

（2）探究内容具有微小性。传统的探究活动内容较多，环环相扣，学生的负担较大，但微探究只选取其中的某个小点或者内容进行探究活动，每个探究活动控制在5～15分钟，高效实用。比如在讲授光的反射定律时，只要求学生探究反射角与入射角的关系，而三线共面的问题可以由教师演示。在讲授“运动的描述”时，讲完机械运动和参照物等概念后，可以设置“如何判断物体是否运动”的微探究活动，用5分钟左右的时间让学生分小组讨论,自主总结出方法。在“密度”的教学中，密度的定义是物体的质量与该物体体积的比值，可以把“密度的定义是否也可以用体积比质量的形式”设置为一个微探究活动，通过讨论和交流，让学生体验比值定义法的物理含义和科学要求。

（3）微探究的要素和环节具有灵活的可选择性。完整的探究活动具有7个环节和流程，耗时较长，对学生和教师都有较高要求，这也是教师难以开展探究式教学的原因。在微探究中，只选择最重要的某个或者几个环节或者片断开展微活动，不追求探究活动的完整和完美，一次活动只强调某个方面能力的培养，将科学探究技能化整为零，分项训练和突破，逐渐养成学生的探究习惯。比如在讲授磁力时，磁铁对铁钉有力的作用，靠生活经验就可以推断，容易理解，但针对“铁钉对磁铁是否有力的作用”这一问题，可以让学生根据力学的知识简单设计一个微实验，验证磁铁可以朝静止的铁钉方向运动的现象，并拓展到斥力也是相互的，从而得出“磁力的作用是相互的”这一结论。通过这个微探究活动，让学生体验到科学探究中的“证据”要素在物理学中的作用。此外，对于“力的作用是相互的”这一物理结论，学生是在力学部分学习的，到了后期会学习到力的更多形式，此时，可以让学生从弹力、电场力、磁力、摩擦力、重力和生活经验几个角度分别设计微探究活动，从不同的角度寻找“证据”支持观点，培养学生用证据说话的意识，既关注了知识点的落实，又重视了能力和情感目标的达成。再比如，在课堂演示实验教学中，可以让学生分小组设计实验数据记录的表格形式，也可以仅让学生分小组合作完成数据分析和处理的环节，其它实验环节由教师或动手能力强的学生代表完成。这种模式，也可以拓展到学生的实验操作课中。

（4）微探究活动的开展有全域性。首先，微探究活动既可以是课堂内的教学内容，也可以是课前的预学习活动，还可以在课后以作业的方式进行。可以是校内的活动，也可以是校外的活动。比如，在进行“眼睛与眼镜”(人教版八年级上册第五章第四节)的教学时，课前可以让学生小组探究古代人关于眼睛的保健方法以及眼睛近视或者远视后的处理办法；课中设置逆向微探究近视病理特征的环节；课后布置学生去收集“准分子激光”等现代技术治疗近视的资料，用所学知识分析物理机理，并对购物广告中宣称眼部按摩仪等设备能治疗近视的科学性进行探讨，完成微探究小报告。其次，课堂内可以只开展一个微探究活动，也可以开展几个微探究活动，而且每个微探究活动之间可以没有关联性。比如，在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，可以在猜想与假设和实验器材的选择环节开展微探究活动，尽量引导学生从日常生活中选择器材，每个小组简要定性阐述理由并相互评价，教材中的实验过程和数据记录分析由教师或学生代表完成。

（5）微探究活动的评价具有及时性。物理课程的实施应该让学生“用”科学和“做”科学，而不仅是让学生“听”科学和“读”科学。要实现这一改变，科学合理且及时的学习评价就显得格外重要。由于微探究内容少、用时少、要素少、环节少，效率较高，就降低了对探究活动的评价难度。教师更容易观察学习活动过程，容易给出即时性的评价，学生的自我评价和同学互评变得更容易操作。在这个过程中，学生个体受到关注和重视的机会增多，而且也能更好地感受到教师“教什么”和“怎么教”以及希望学生“学什么”和“怎样学”的问题，从而促进学生良好学习习惯的养成，学生在熏陶中自然就掌握了科学研究的方法，自身核心素养的水平也就得到了提升。

3 开展物理微探究活动应注意的问题

（1）微探究只是教学活动的一种补充和优化。教学是综合性的活动，微探究只是这个活动中的一种形式，任何微探究活动都代替不了完整的探究式教学活动。只有在条件不具备、时间不允许或者某些方面存在困难和不足时，才建议采用微探究辅助教学。对于大纲要求进行探究的实验，一定要严格实施，不能用微探究取而代之。

（2）微探究强调的是灵活的教学思想。微探究不应拘泥于一种固定模式。教师需要具有开放性思维，充分领悟微探究的精髓，灵活使用微探究，把微探究思想应用到教育教学的各个环节中。同时，不应拘泥于一些具体的步骤和细节，只要微探究活动具备了探究要素，只要微探究活动可以帮助学生养成用物理思维方法去思考问题的习惯，都可以让学生大胆地去尝试、持续地改进。

（3）开展微探究活动的关键是创设良好的问题情境。所有的探究活动都是围绕问题展开的，只有合适的问题情境，才能激发学生的探究兴趣和激情。教师要根据学生的层次和水平把握好探究难度与深度，尽量让学生在每一次的微探究活动中不仅收获知识与技能，而且能获得自信。

（4）开展微探究活动需要教师有更充分的课程准备。微探究活动是将探究的思想应用于教学的各环节，以提升探究式教学的效率，这是大部分教师都期望的。从本质上分析，微探究确实可以在一定程度上减轻学生的学习负担，但却不能降低教师的备课难度，甚至要对教师提出更高的要求。不管针对哪一个教学模块，教师只有掌握了完整的探究式教学流程和环节，并有了深度思考后，才能从中筛选和提炼出适合微探究活动的项目，并扩展到解题微探究、理论微探究、方法微探究、史学微探究以及应用微探究等广义上的微探究层面，教师需要花更多的精力去进行微探究的设计。但是，这种变化是值得的，这是实现课程的根本目标所需要的，而教师也能通过这种活动快速提升自己的综合水平与能力。

4 物理微探究教学活动设计案例与分析

教学内容：长度的测量（人教版）

课时安排：1课时

学生层次：市级平均水平。学生在小学阶段已经初步掌握了“千米、米、分米、厘米、毫米”等长度单位的数学意义和相应的单位换算方法，也基本掌握了用直尺测量物体长度的方法。

常用的教学设计简述：课题组对所在地多所重点初中及部分乡镇中学进行了调研，对于该节内容，教学设计思想较为相似，主要体现在：（1）以生活设问的方式引出“长度”的概念，并过渡到长度单位的学习，对于单位换算关系的讲解，更多的是采用纯数学的方式进行。评述：这种教学方式形式上满足了“物理教学要从生活中出发”的要求，符合学生的认知规律，但实质上，这种方式呆板无趣，因为忽视了学生在小学阶段的数学课中已经对长度概念及常用单位进行了学习，而且有一定深度。课程引入的重点，不应该是长度的概念及单位比较，应注重长度测量的思想、长度单位的变迁、长度单位的科学性以及需要引入新长度单位的必要性；对于长度单位的换算，更多的应该是帮助学生初步建立物质世界的尺度模型，不仅仅是记住几个简单的换算公式，应帮助学生打开学习新知识的大门。（2）教学重点是长度测量工具的使用，教师大都是要求学生识记测量工具的使用方法和注意事项，然后通过几个简单的例子进行强化。评述：关于刻度尺的使用，学生在小学阶段已经有基础，教师应关注小学阶段未学习的知识点，教学的重点应该是长度测量的综合方法应用以及不同方法的对比和选择，体现出进阶性和层次性。（3）课后，教师通常会布置作业，要么安排学生测量某一物体的长度，或者完成一定数量的习题。评述：这种作业方式，形式上机械呆板，为应试而做，不能有效地让学生进行深度思考。课后作业，其目的应该是升华学生的认知水平，发展学生的高阶思维，引导学生进行深度学习，把碎片化的知识转变为能力，教师在设计课后作业时，除了巩固知识外，必须充分考虑上述要求，从而提升教学以及学习的效果。

基于微探究的教学设计定位：“长度的测量”是初中物理教学内容的第一课，学生的物理思想和学科素养将从这里开始形成。若教师将其处理为讲授型内容，有可能会让学生形成物理学习和其它课程一样，主要是通过教师讲授的思维定式，不利于后续教学内容的开展。因此，课题组期待通过微探究活动的引入，帮助学生从一开始就认识到物理学科是以探究为基础的学习活动。教学中，设计了三个微探究活动：

微探究活动1（课前和课中完成）：课前安排学生以小组的形式开展对“古代长度测量和单位”的资料收集与讨论，完成一个可以不规范的微型小组报告并在课堂开始时简要汇报，作为课程的导入环节。该微探究活动的目的，一是激发学生的学习兴趣；二是让学生从史料中明白长度测量的由来和必要性，了解古代文明和古人的智慧以及社会发展对科学技术提出的新要求，从长度单位的变迁中逐步理解现用长度单位的科学性和合理性，意识到“单位标准”的重要性和意义，也为教师引入“微米”和“纳米”等新长度单位作好铺垫；三是让学生初步意识到探究物理学史也是物理学习的重要环节，同时，也让学生从历史中开始形成“物理问题”是如何产生的意识。

微探究活动2（课中完成）：在讲授完长度的测量方法后，设置针对“累积法”“曲直互化法”“替代法”“公式法”和“化暗为明法”相对应的五个场景[13]，引导学生自己提出相应的问题后，课内分配给不同的学生小组，开展特殊测量方法的探究活动，最后由小组汇报结论，并在小组之间相互评价。为完成这个活动，学生不仅要调用所学的基础知识，还要经历数学和物理思想方法构建与融合的过程，对培育学生形成物理观念及科学思维两个维度的物理学科核心素养具有重要的开端性意义。需要注意的是，因其具有一定的难度，该活动只能在课内实施，教师需要做好引导性工作并对每一种方法在生活和生产中的应用进行介绍，帮助学生形成物理学科能学以致用的思想，否则，容易让学生对物理学科产生畏惧情绪，不利于后续教学与学习活动的开展。

微探究活动3（课后完成）：教师设置与“对位法”“位移法”数位法”相对应的三个问题场景，辅以简单的提示，由学生小组选择某一个场景，小组探究判断刻度尺分度值的方法，形成微型报告，作为课后作业。通过易操作的微探究活动，学生不仅要用到课堂所学的长度测量工具的相关知识，还要进行测量工具原理性的思考，并进行深度探讨和小组合作实施后才能完成，意义和效果远胜传统的作业形式。在该活动中，部分学生可能会无法理解题目的内涵和意图，其原因是这些学生对于测量工具的原理没有理解，只是记住了结论。因此，在活动结束后的反馈环节，教师需要根据学生的情况收集问题，精准帮助学生突破，让学生体会深度学习的内涵，逐渐培养高阶思维。

教学效果：通过实施基于微探究活动的教学，学生不仅掌握了基本知识，提升了分析问题和解题问题的能力，还普遍感慨“一个简单的长度测量问题，背后居然有那么多的物理故事”，既激发了学生的学习兴趣，也让学生对“探究”的物理学思想和技能有了初步认识，对物理与数学的差异有了体会，对物理学问题需要从“原理”入手的思想有了思考，教学效果较为理想。

评述：通过三个以学生为中心的微探究活动，学生初步建立起物理课程需要进行探究学习的意识，并开始接触探究的要素和环节，物理课程与众不同的思想开始形成。另外，虽然只设计了三个微探究活动，其它如“长度单位换算”“刻度尺的使用”“错误与误差”“科学计数法”等内容的教学，教师也可以根据学生的情况和时间灵活设置微探究的点。“长度的测量”通常被认为是较为简单的内容，很多教师都不会花过多精力进行教学，在相关情境的创设及素材的选择上，大都较为保守和传统，没有意识到其中包含着丰富的物理学思想和方法论意义，而这些内容正是物理学科核心素养最根本的要求。物理学科中包涵着大量“小问题大道理”的场景，教师只有利用好微探究活动这一利器，才能充分挖掘各种小物理问题中蕴含的思想与方法，从根本上实现真正以学生为中心的转变。

5 结语

初中物理的微探究活动是一种能有效地落实探究式教学思想的教学活动，其化繁为简、化整为微、灵活多变的思想和处理方式，适用于各种班级层次和地域层次的学生。但是用好微探究，需要教师首先形成自己的微探究思维习惯，才能自信地去驾驭课堂，才能引导学生通过高水平的思维和微探究学习活动，构建起自己的科学思维模式，落实核心素养的要求。