四步探究教学法

“四步探究教学法”在物理学科中的应用
濮阳县中小学教研室王相云
“四步探究教学法”是濮阳县实行新课改五年来取得成果的整理和升华，是“自主体验教学法”的农村推行版。

他集合了我县全体中小学教师的集体智慧，渗透了全体课程改革探索者的辛勤汗水。

积极推广和应用“四步探究教学法”，是提高我县教育教学质量的必经之路。

那么，结合初中物理的教学和教材特点，如何将这种教学法有效的应用于物理课堂呢；怎么在教学流程中克服中学生学习物理的三大思维障碍（凝固性、片面性、干扰性）。

我们许多物理教师存在着困惑。

我在这里有一些不太成熟的建议，希望广大的物理教师在实践中不断提出宝贵的
建议。

实施四步探究教学法之前的准备工作：将前后相邻的学生分为一个探究小组，挑选其中相对优秀的学生担任探究小组组长，针对探究组长进行集体培训，明确他们在探究活动中的作用。

在探究过程中，由组长负责分工，并带动所有组员进行探究学习。

这种方法既能起到活跃气氛的效果，使探究教学顺利进行，又可以避免探究过程中学生的自由散漫，充分调动了所有学生的学习兴趣，取得较为理
想的教学效果。

一、阅读质疑自主探究
本阶段的基本流程是：学生阅读—学生质疑—总结初步结论—设定探究主题。

关键环节是学生设问质疑。

（一）学生阅读
本环节教师要做好自学指导，提高自学效率，必须让学生明确以下问题：
明确自学时间。

即教师规定学生应在多长时间内完成自学内容，以增强学生的时
间观念，使学生有一种紧迫感。

明确自学内容。

即让学生知道学什么，根据教材内容的多少，可以一次自学，也可视情况分几次自学，但每次自学前都必须写清楚自学的内容，或者需要做的实
验。

明确自学的方法。

例如，是自己看书（或默读，或朗读），还是边看书边实验，或者边看书便与同桌讨论。

自学时应引导学生抓住新旧知识的衔接点重点看。

明确自学后的要求。

学生自学、实验操作过程中，教师要巡视指导，加强督查。

及时表扬自学速度快、效果好的学生。

重点巡查中、差等生，纠正他们不正确的学习态度和方法。

还要
注意面向全体学生，避免顾此失彼。

（二）学生质疑
学生通过阅读教材，提出创造性的问题是本环节的关键所在。

爱因斯坦曾说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要。

因为解决一个问题也许仅仅是一个数字或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。

”我们以前的课堂往往是教师的“一言堂”，学生在这种接受性的学习中，对什么结论都深信不疑，长期没有疑问可质，慢慢也就失去了发现问题、解决问题的能力。

我们实施“四步探究教学法”就是要真正把课堂还给学生，让学生真正成为学习的主体，学会质疑，成为课堂教学
过程的创造者。

1、建立融洽的师生关系，让学生敢问
在教学过程中，教师要放下架子，充分尊重学生，和学生建立一种朋友关系。

在平等的相互尊重相互理解的基础上，学生能乐于参与教学，教与学才能共融互促。

对于学生大胆的猜测和疑问，即便是错误的也要首先肯定其积极动脑的一面，要保护其积极性，决不可嘲讽，而应调动全班学生进行思考、讨论，教师在一旁适时给以引导和评价。

例如：在上“压强”一节课时，有学生提出：当在冰面上站立时，忽然发现冰马上要破裂了，这时应该采取什么措施？一部分学生认为应该迅速跑开，远离危险；另一部分学生提出要踮着脚尖慢慢走开；而只有一个学生提出要轻轻躺下，向岸边滚动，呼救。

当时许多学生都嘲笑他，他当时很自卑。

我立即引导学生用刚学过的压强知识进行分析、讨论，结果学生们发现他的方法是最安全可行的。

再看那位同学，成功的喜悦溢于言表。

中学生都喜欢表现自我，他们为了发现问题必定开动脑筋思考，挖空心思找疑问，而在教师长期的支持、鼓励下就能更加激起他们质疑的激情，愿意去问。

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2、点燃学习热情，让学生想问
浓厚的兴趣是学生想问的源泉。

初中的学生是最具活力的年龄，也是刚刚接触到物理学，我们要从他们的身心发展着手，激发学生的兴趣。

如利用奇妙的物理现象激发兴趣：利用学生已有的生活经验，制造反差、设计悬念，激发学生的兴趣，形成疑问。

例如：把乒乓球放置于漏斗中间，漏斗口朝下，往漏斗里吹气。

事先让同学猜想，球会不会掉下来，然后进行实验。

实验现象与学生猜想却完全相反，学生的激情一下子被调动起来了，更激发了探究其原因的动力，也就是更加“想问”了。

也可以利用物理学史中的人物故事激发兴趣。

在实际教学中，可有意识的介绍一些物理学家的故事，这样既培养了学生正确的崇拜观，又激发了学习的兴趣，更将“有条件的怀疑”寓于故事之中。

例如：伽利略对亚里士多德的怀疑和批判，推翻了错误的运动定律，得出了牛顿第一定律，为经典力学的建立打下了理论基础。

正是无数的物理学家坚持有条件的怀疑主
义思想，不迷信权威，以实践和逻辑为标准来审视和判断一切科学假设与科学理论，才给物理学的发展不断增添了前进的动力。

先辈们的成功经验也让学生对大师们的才华由衷赞叹，也更好地激励他们勤于思考，善于发现问题并勇于质疑。

3、提供物理情境，让学生会问
“情境”简单的讲就是“情”与“境”的总和。

“情”也就是学生心理活动高度发展的必要条件，是学生认识活动的催化剂，是思考的内在因素。

“境”是学生思考的外在因素。

教师在教学活动中，有意的创造一定的情境，让学生大胆的提出自己猜测性的“质疑”，这对培养创造性的思考是非常有利的。

例如，在讲解《滑动变阻器》时，先做一个小实验：教师假装一不小心把一个小灯泡灯丝烧断。

然后非常惋惜的提出，有没有避免这种现象发生的办法？学生七嘴八舌，争着发表自己的见解，有的学生提出换一个大功率的灯泡，有的学生提出换一个滑动变阻器……学生通过自我质疑，自我解释，不仅发挥了学生的主体作用，教学也收到了事半功倍的效果。

在讲解《声音的发生和传播》时可先让学生看一首小诗：“傍晚农村小河旁，姑娘独自洗衣裳，湿衣暂放石板面，棒打衣物响四方，小弟沿河踏歌来，见景一事费思量，棒打衣物悄无声，棒举空中何其响？”诗中描述声源、声音的传播等问题。

立刻就可以激起学生的兴趣，就连平时不爱动脑筋的学生也积极思考，参加讨论。

注意：
1、在初期利用“四步探究教学法”教学中，学生质疑设问的能力较为欠缺时，要注意尽力发挥教材优势，培养学生自主解决问题的习惯。

在阅读教材时，可要求学生以小组为单位把自学中的疑点记在卡片上，老师收集卡片的方式完成本环节。

2、老师对于本环节的落实要有一定的预设性，它的意义在于：第一，在充分了解学生学习实际，准确把握教育目标的基础上，安排“学习任务”。

第二，预设学生在“没有问题”时怎么引导学生产生问题。

第三，对学生所提问题进行有效的补充和规范。

好的“预设”，需要教师平时对学生学习实际的全面、深入、细致地了解和把握；需要教师确立“为学生积极主动学习服务”的理念；需要教师对教材、对学生学习过程和教学目标有准确、科学地认识；需要教师长时间用先进的理念实施课堂教育实践、进行不断反思的教育智慧积淀。

教师在平时的教育教学实践中的学习、思考与不断提升，是作出好的“问题预设”的重要基础。

（三）总结初步结论
这里所提到的总结初步结论有两层含义：
1.对于一些常识性的、较浅层面的问题，学生可以通过自主阅读教材和简单的小组讨论就可以得到解决的，学生可以将结论进行总结。

准确无误的，就不必
带入到下一探究环节了。

老师可适时加以肯定。

2.对于学生在自主探究中，难以得出正确结论的问题，或者需要更进一步推理和论证的问题。

学生得出的结论可能是不完整的，甚至有可能是错误的。

如在《牛顿第一定律》的教学中，对一些物体的运动现象进行简单的观察和思考后，由于缺乏更深入的探究，有的同学会得出类似于亚里士多德的结论；也有同学会得出类似于伽利略的结论。

这时，老师不必评判结论的正确性，应适时强化问题的矛盾或激励学生进行进一步探究的兴趣。

（四）确定探究主题
学生经过自主探究后，老师及时进行适当引导，确定在下一探究环节（多元互动合作探究）中应解决的主要任务和主题。

确定探究主题时，老师应选择恰当的时机介入指导，及时排除掉学生提出的干扰性问题、边缘性的问题以及探究难度过大的问题，以突出重点，提高课堂效率。

二、多元互动，合作探究
通过学生阅读质疑，自主探究，学生提出了关于本节的一系列问题，选出了本节主要解决的问题。

一些简单的问题通过学生自主探究已经得到了答案，或者得到了初步的结论。

一些大的探究问题往往需要生生互动或师生互动，合作探究才能得到正确的结论。

这也正是一堂课的关键。

因而四步探究教学法中的第二个环节-----多元互动，合作探究是整个教学模式中的核心。

物理教学中的“多元”不仅包括教师、学生，还包括教材所用的科学方法。

现将在物理课堂教学互动合作探究中有关问题解读如下：
（一）合作探究的互动形式
合作探究学习活动是指在学习小组中为了完成共同的任务，有明确的责任分工的互助性学习。

它一般有这几个方面的要素：（1）积极的相互支持，配合，特别是面对面的促进性互动。

（2）积极承担完成共同任务中的个人责任。

（3）期望所有学生能进行有效的沟通，建立并维护小组成员间的相互信任，有效解决小级内冲突（4）对个人完成的任务进行小组加工（5）对共同活动成效进行评估，寻求提高的途径。

所以在组织进行生生、师生互动探究时注意以下几个问题：
合作探究可以一次完成，对于比较复杂的课题，也可以分多次合作探究。

探究的时间长短要控制好，一般5-15分钟为宜。

在学生活动时教师注意巡回辅导，了解情况，合理控制学生高效活动，同时保证环节的衍接。

教师与班主任协商基础上，全班分成若干个物理小组，每组4-6人，每组物理学科骨干的配置要能带动整个小组的向上氛围，使问题展示更加到位，小组合作学习更加轻松。

同时收发作业或资料方面，减轻了学科代表的负担。

与班主任协作，精心组织分层教学，使小组的各层次学生都在合作探究中互动起
来，各展其能，各展其果，各有其事，各尽其责。

搞好整个小组的水平提升，特别是学困生的自律与自信的展示，如小组做实验时可让学困生记录数据，或学困生动手操作，而学优生担作指导或督查。

各成员的角色经常交换，平衡发展。

进一步放大组长的作用，让组长作好标率与小组学习督导作用。

广泛推行兵教兵的学习方式，学生能弄清的问题，坚决不讲，学生已说清的话不重复。

教师要在学生互动过程中，注意追踪其思路，汇总其信息，把关爱和信任目光投向学生。

师生互动过程中，要有针对性、高效性，教师的精讲点拨要起到画龙点睛的作用。

（二）让学生体会、总结探究物理问题的方法
对于一些微观的或看不见摸不着的物理现象、概念和规律，仅凭教师的讲解、描述和学生的想象是很难达到理想效果的．若教师在指导学生研究这些抽象物理现象、概念或规律时注意引导他们，有意识地尝试运用相应的科学方法去认识和理解，不仅会大大提高学生对这些物理现象、概念或规律的认识和理解能力，而且对培养学生的科学思维方法和习惯，提高科学素质会大有裨益，从而达到促进学生知识学习、培养能力和提高科学素质的目的。

附：研究物理问题时常用的几种科学方法，供大家参考。

1、控制变量法
控制变量法是物理学研究中最常用的一种研究方法。

所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化，最终解决所研究的问题。

可以说任何物理实验，都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。

初中物理控制变量法典型应用例子总结如下：
例1、研究导体中的电流与导体两端的电压及导体的电阻的关系，
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例2、为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关，控制导体的长度和材料不变，研究导体电阻与横截面积的关系。

例3、为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。

例3、探究蒸发的快慢与哪些因素有关。

例4、探究液体压强与哪些因素有关。

例5、；研究浮力大小与哪些因素有关。

例6、压力的作用效果与哪些因素有关。

例7、滑轮组的机械效率与哪些因素有关。

例7、动能、重力势能大小与哪些因素有关。

例7、研究电流做功的多少跟哪些因素有关系。

例7、研究电流的热效应与哪些因素有关。

例7、研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系。

…...
利用控制变量法研究物理问题，注重了知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，有助于培养学生的科学素养，使学生学会学习。

2.转换法
一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象，要研究它们的运动等规律，使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。

这种方法在科学上叫做“转换法”。

例1、通过观察乒乓球的振动来获知音叉在振动。

空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用来认识它
分子看不见、摸不到，不好研究，可以通过研究墨水的扩散现象去认识它
电流看不见、摸不到，判断电路中是否有电流时，我们可以根据电流产生的效应来认识它；
磁场看不见、摸不到，我们可以根据它产生的作用来认识。

再如，有一些物理量不容易测得，我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。

在由其定义式计算出其值
电功率（我们无法直接测出电功率只能通过P＝UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P）
电阻
密度
测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积
测曲线的长短时转换成细棉线的长度
在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小
大气压强的测量（无法直接测出大气压的值，转换成求被大气压压起的水银柱的压强）
测硬币的直径时转换成测刻度尺的长度
测液体压强（我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化）
研究物体内能与温度的关系（我们无法直接感知内能的变化只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化）；
在研究电热与电流、电阻的因素时，我们将电热的多少转换成液柱上升的高度；在我们研究电功与什么因素有关的时候，我们将电功的多少转换成砝码上升的高度；
密度、功率、电功率、电阻、压强（大气压强）等物理量都是利用转换法测得的；
研究动能与什么因素有关时，我们回答说小球在平面上滑动的越远则动能越大，就是将动能的大小转换成了小球运动的远近。

以上列举的这些问题均应用了这种科学方法。

3.类比法
在我们学习一些十分抽象的，看不见、摸不着的物理量时，由于不易理解我们就拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习。

例1、电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成，水压使水管中形成了水流进行类比。

例2、学习分子动能的时候与物体的动能进行类比；
例3、学习功率时，将功率和速度进行类比。

4.科学推理法
在进行牛顿第一定律的实验时，当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出，如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。

在做真空不能传声的实验时，当我们发现空气越少，传出的声音就越小时，我们就推理出，真空是不能传声的。

5.等效替代法
例1、在研究合力时，一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的，那么这一个力就替代了两个力所以叫等效替代法
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例2、在研究串、并联电路的总电阻时，也用到了这样的方法。

例3、在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测出物与像的大小关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。

6.归纳法
例1、铜能导电，银能导电，锌能导电则归纳出金属能导电。

在实验中为了验证一个物理规律或定理，反复的通过实验来验证他的正确性然后归纳、分析整理得出正确的结论。

例2、在阿基米德原理中，为了验证F浮＝G排，我们分别利用石块和木块做了两次实验，归纳、整理均得出F浮＝G排，于是我们验证了阿基米德原理的正确性，使用的正是这种方法。

例3、在研究杠杆的平衡条件中，我们反复做了三次实验归纳出F1×L1＝F2×L2也是利用这种方法。

例4、一切发声体都在振动结论的得出（在实验中对多种结论进行分析整理并得出最后结论时），都要用到这一方法。

例5、在验证导体的电阻与什么因素有关的时候，经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度，材料，横截面积，温度有关，也是将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。

在所有的科学实验和原理的得出中，我们几乎都用到了这种方法。

7.比较法（对比法）
当你想寻找两件事物的相同和不同之处，就需要用到比较法，可以进行比较的事物和物理量很多，对不同或有联系的两个对象进行比较，我们主要从中寻找它们的不同点和相同点，从而进一步揭示事物的本质属性。

如：比较蒸发和沸腾的异同点；
如：比较汽油机和柴油机的异同点；
如：电动机和热机；
如：电压表和电流表的使用。

利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别，使同学们很快地记住它们，还能发现一些有趣的东西。

8.比值定义法
例：密度、压强、功率、电流、速度等概念公式采取的都是这样的方法。

（三）让学生学会解题
1、创设情景建立模型
在分析物理问题上，准确建立模型是解决问题的前提和关键，这不但取决于教师对教材基本知识的讲授和学生的识记、理解、掌握、应用程度，很大程度上还与习题课课堂教学的授课方法有关，所以教师在课堂上要以多种教学方法指导学生建模，如：观察实验方法、思维方法、数学方法等，通过各种方法把该知识点涉及的大部分物理模型找出来，并做简要分析—只写出已知、未知并简单叙述求解过程，使学生对该知识有一个详尽的了解，要让学生具备见到此类问题的时候能根据情景迅速建立模型，为准确、有效解决问题打下良好的基础。

下面以一个例子说明在物理教学中怎样构建模型，培养他们解决实际问题的能力：
（1）匀速直线运动
匀速直线运动是一种理想化的模型，在现实生活中是不存在的，因为它规定在任意相等的时间间隔内通过的路程都是相等的，实际上，匀速直线运动的方向是不能改变的，初中阶段的匀速直线运动只能叫做匀速率直线运动，所以我们不可能在现有的实验条件中做到，只能使物体的运动无限接近理想化，同时鉴于初中学生的认知水平，教材进行了简化处理，这样，一些物理教师认为比较简单，况且在小学数学课就进行过分析，所以就不详细讲解，甚至把课堂让给学生，所以授课效率就比较低，我们就以此为例，讲一下构建模型问题
例一物体在前一半时间的速度为v1,后一半时间的速度为v2，则物体在全程中的平均速度是多少？
例二物体在前一半路程的速度是v1，后一半路程的速度是v2，则物体在全程中的平均速度是多少？
例三两列火车以速度v1相向而行，一只小鸟以速度v2从一列火车的车头相另一辆火车飞去，当遇到另一辆火车的车头后原速返回，问两列火车相遇的时候，小鸟飞行了多少路程？
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例四一只长为L的队伍以速度v1匀速前进，站在队尾的通讯兵以以速度v2相队首传递命令，传令后原速返回，问：当通讯兵返回队尾时，队伍前进了多少距离？
通过以上模型的建立，总结出求物体平均速度的方法，给出了在处理复杂运动的一般和特殊方法,并且具有一定的梯度和难度，拓展了学生的思维能力，培养了学生的学习兴趣和科学方法。

解决物理问题时，在创设物理情景、建立物理模型以后，学生要根据物理知识找出解决问题的方法，然后根据定理、定律列出方程，求解物理量
2、案例分析规范解答
在教师总结所建模型后，要选择其中具有代表性有一定难度或者涉及物理过程比较复杂的模型作为例题规范解答，按照中招考试的要求板书，做到说理要充分，层次要清楚，逻辑要严谨，语言要规范，文字要简洁。

要有“必要的文字说明”，对于题解中的方程的书写要规范。

教师要给学生以身作则，率先垂范，只有这样，才能从源头上改正学生解答问题不规范的习惯，良好的习惯养对教师授课、学生学习的效率有很大的促进作用。

例：一个实心小球先后放入盛有足够的水和足够多的酒精的两个容器中，小球受到的力分别是0.9牛和0.8牛，酒精的密谋为0.8×103 kg/m3。

（1）分析小球在水中和在酒精中的浮沉状态
(2)求小球的密度
解：假设小球在水中和在酒精中均不漂浮，或悬浮或一漂一悬，则应有：
因与题目已知条件矛盾，故不可能；。