【南京市一等奖初中物理探究类实验教学获奖教学论文】:“思”先于“行”:探究类实验教学方法探讨——以苏科版初中物理“压强”教学为例

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“思”先于“行”:探究类实验教学方法探讨

——以苏科版初中物理“压强”教学为例

摘要：在苏科版初中物理(2024年)教材中探究类实验有很多，传统的探究类实验教学的教法可以简单归纳为：“行”先于“思”。通过课标及物理学史的分析，寻求到探究类实验教学依据：“思”先于“行”。并以“压强”教学为例，用上述两种不同理念进行实验教学设计，通过对比分析，体验探究类实验教学的有效方法。最后给出几点教学启示，以期给初中物理教师提供参考。

关键词：“思”先于“行”、探究类实验、教学方法

在苏科版初中物理（2024年）教材中探究类实验有很多，每个实验教材都给出了配套器材及操作方案。部分老师在探究类实验教学中，习惯让学生按教材呈现的方案和步骤进行实验操作，然后得出相关结论。这种教法可以简单归纳为：“行”先于“思”。这里“行”是指“实验操作”，“思”是指“实验后的思考”。即：“先实验后思考”。

深入分析，质疑之处有：为什么要先“行”？为什么要这样“行”？这样“行”能培养科学思维吗？笔者认为：针对探究类实验，学生既要知其然，更要知其所以然，依葫芦画瓢的“行”不如不行！“思”要先于“行”才是探究类实验教学的核心要点。“思”是“行”之前的思维活动，“行”是“思”的实践载体，探究类实验只有赋能科学思维，实验教学的价值才能得以体现。

一、探究类实验教学依据

1.课标依据

2022年义务教育课标中关于“科学探究”的界定如下：“科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想与假设、设计实验与制订方案、获取与处理信息、基于证据得出结论并做出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力”[1]。深入研读，可以发现：探究类实验教学要求我们老师引导学生提出问题，自主设计实验方案，并通过实验操作得出结论。可见，“思”要先于“行”，只有让学生经历实验方案的设计，学生的思维才能获得增长，才能更好地培养科学思维。教材给出的配套器材及操作方案，应该是学生“思”之后的产物，而不是学生依葫芦画瓢的对象。

2.物理学史依据

意大利物理学家伽利略在推证落体定律时，首次把实验与逻辑推理和谐结合在一起，有力地推动了科学的发展，成为后续公认的科学研究的方法，程序大致如图1所示[2]。

通过这个程序图可以发现：科学家进行科学探究时，首先要进行推理和思辨，然后针对推理和思辨进行实验检验，最后形成理论。可见，科学规律的发现，始于“思”，成于“行”。从育人视角看，学习物理就应该像科学家发现物理规律一样，先“思”后“行”。因此从物理学史的角度，探究类实验教学，“思”要先于“行”。

下面，以苏科版（2024年）物理八下，“第一节压强”为例，针对本节课中的探究类实验：“探究影响压力作用效果的因素”中的“体验与猜想”“实验与验证”的环节，用两种不同理念进行实验教学设计，通过对比分析，体验探究类实验教学的有效方法。

二、探究性实验教学举例

1.传统教学设计——“行”先于“思”

活动：探究影响压力作用效果的因素。

（1）体验与猜想

问题1：按照图2(a)所示进行操作，观察气球两侧的形变有什么不同？改变压力大小，气球的形变又发生什么变化？按照图2(b)所示操作，你又有什么发现和感受？

学生演示操作。

学生回答：手压气球，手掌一侧气球形变小，指尖一侧气球形变大，增大压力大小，气球形变程度更大；手压铅笔，铅笔尾一侧手指形变小，手指感觉不怎么疼，铅笔尖一端手指形变大，手指感觉疼，增大压力大小，手指形变程度更大。

问题2：由上述活动，你认为对于相同材料的受压面，压力作用效果与哪些因素有关？

学生回答：压力大小、受力面积。

点评：本环节设计是老师们常用的教法。由于压力作用效果的引入教材中没有说明，于是教师在教学中也没做说明。在学生猜想影响压力作用效果的因素之前，教师通过问题1，让学生依葫芦画瓢，机械执行教材上实验操作步骤，属于先“行”。学生像是老师手中的木偶，没有自己的想法，一切都在迎合老师，没有自主探究的时间和空间。问题2是实验后的思考，属于后“思”。这样的“体验与猜想”，属于典型的“行”先于“思”。

（2）实验与验证

问题3：利用图3提供的器材，你准备选择哪些器材来验证你的猜想？怎样操作？

学生回答：（长时间思考，经启发后)选择小桌、盛水烧杯、装沙容器。验证压力作用效果与压力关系的操作是：将小桌的钉子朝下放在沙面上，观察钉子下陷深度，在小桌上放上盛水烧杯，观察钉子下陷深度；验证压力作用效果与受力面积关系的操作是：在小桌上放一盛水烧杯，将钉子朝下放在沙面上，观察钉子在沙子中下陷深度，将小桌翻转，盛水烧杯仍然放在小桌面板上，倒扣在沙面上，观察桌面在沙子中下陷深度。

问题4：你还有其他的实验操作方案吗？

学生回答：可以把小桌换成矿泉水瓶，装沙容器换成海绵，利用矿泉水瓶中装水的多少改变压力大小，利用矿泉水瓶盖和瓶底改变受力面积。

学生分组实验。

点评：本环节设计也是老师们惯用的教法，教师将教材上图3所示的实验器材直接呈现给学生，让学生依据老师的思路去探究，颇有“我要你怎么做，你就怎么做”的感觉，缺乏自主设计和探究的经历。由于缺乏实验前的“思”，问题3的回答也不顺畅。这样的“实验与验证”也属于典型的“行”先于“思”，学生的主动性和创造性无法激活，一切都是按部就班，学生的思维难以获得增长。

2.优化教学设计——“思”先于“行”

活动：探究影响压力作用效果的因素。

（1）体验与猜想

教师演示：薄木板上放上一重物，观察薄木板发生的变化，叠加重物，再次观察薄木板发生的变化（见图4）。

问题1：薄木板发生了什么变化？为什么？叠加重物后，又发生了什么变化？

学生回答：薄木板发生了形变，因为重物对薄木板有压力；叠加重物后，对薄木板的压力变大，薄木板的形变程度变大。

教师给出压力作用效果的概念，对比发现两种情况下压力作用效果是不同的。

问题2：生活中气球也容易发生形变，给你一个气球，通过你的双手，你能同时呈现出不同的压力作用效果吗？

学生回答：气球的一侧用手掌压，另一侧用指尖压[见图2(a)]。