初中物理教材设置了许多探索性物理实验。这些实验都是在己知物理规律结论的情况下,让学生在教师的指导下探索尝试,通过实验,观察现象,分析结果,从中找出规律,获取知识,培养能力的过程。它们为学生验证和实践基本的物理知识提供了一个平台,是学以致用的具体表现。教师如何进行教学设计直接影响着教学效果的取得。那么,怎样设计探索性实验教学才能达成这一目标呢?
　　一、教学设计要注意创设有利于促进学生主动探索的内容
　　在初中物理探索性实验教学中,学生探索的是人类早已发现的、成熟的知识内容。要把学生的学习活动设计成真正有探索性的过程,十分不容易。把握不好,往往会使探索流于形式,对问题、对假说求证的过程成为纯粹的证实。因此,教师在设计教学时,要把问题求证路线的探寻甚至问题的发现都作为探索性学习的任务教给学生,不给学生过多、过细和过于直接的提示,否则会导致学生在学习过程中探索性的丧失。
　　建构主义的教学理论认为,学生对学习内容较为深刻理解和掌握是通过学生主动建构来达到的,而不是通过教师向学生传播信息获得的。学习者在一定的问题情景下学习,或利用自己原有认知结构的有关经验同化新知识或通过“顺应”,改造、重组原有的认知结构来同化新知识,理解、掌握学习内容,达到对新知识意义的建构。教师不要简单地把教科书上的内容搬上教案,按课堂教学的程序、以教案的格式书写就算完成任务。教科书仅仅为教师提供教学的例子,它的内容和编排不是不可以改变的。教师要把教科书提供的教学例子,变成课堂教学可行的学习活动组织方案,根据教学实际创造性地进行教学设计。通俗地说,教学设计是教师制定教学蓝图的过程。教师要注意创设有利于促进学生主动探索的教学内容。例如,在探索声音的产生和传播的实验教学中,教师可先设计学生喜欢的实验:在鼓面上放一些纸屑,敲击鼓面,学生会听到鼓发出的声音,同时会看到纸屑的运动;敲击音叉,学生会观察到与其轻轻接触的乒乓球发生了运动;把闹钟放到玻璃罩中,抽去空气,这时学生几乎听不到声音,慢慢放入空气,学生会听到声音从无到有、从小到大,然后教师提出问题,逐步引导学生进行科学探索。这样的教学设计活动就能达到较好的课堂教学效果。
　　二、教学设计形式要根据学生的实际情况、学习内容来决定
　　初中物理探索性实验教学活动的设计可以有多种形式和不同的水平层次,教学活动中包括的探索要素可多可少,教师指导的程度可强可弱。在传统物理实验教学活动中,验证往往多于探索。我们应该改变这种做法,尽量多让学生做探索性物理实验。但是,由于考虑到初中学生物理知识、实验技能都不多,因此初中物理探索性实验的层次水平不应要求太高。教师在设计实验教学时,问题与假设、探索程序与探索结论,有些可以是现成的,有些可以是开放的或半开放的,有些甚至可以是完全开放的。初中物理探索性实验学习的结论应该是有弹性的,教师教学指导的程度和学生自主探索的程度应该根据学生的实际情况、学习内容和环境条件来决定。
　　三、教学设计要有利于教学目标的实现
　　由于初中生的知识水平正待提高、学习和探索能力正待发展,也由于课堂教学的学习密度较大,用初中物理探索性实验教学的方式设计全部的教学内容,是不现实的,也是不必要的。因此,教师在设计初中物理探索性实验教学时,要认真选择若干典型材料,精心设计科学探索的案例,实现教学目标。同时,要用科学探索的理论处理其它教学内容,防止重新出现教师积极灌输、学生被动接受的局面。
　　四、教学设计要符合学生的心理特点
　　初中物理探索性实验教学的设计还应当符合学生的心理特点,教师要从学生熟悉的事物出发,设计学生喜欢的活动。教师可用自制教具和开发的低成本实验进行探索活动,注意将课内与课外、校内与校外的探索性活动结合起来,努力开发并鼓励学生参与开发各种层次的、与小型为主的探索性课题。由于探索活动是一种多层面、多形式的活动,无论何种形式,关键是要体现科学探索的思想和基本特征。因此,初中物理探索性实验教学设计还要根据学生的心理特点进行开放思想教育,让学生在开放教育中充分认识科学本质,摆脱束缚、解放思想,敢于质疑、勇于创新,从而使学生的批判性思维能力、逻辑思维能力,以及创造性地解决问题的能力得到充分的发展。例如,教师手拿一个铁球和一张纸条。放手后,学生会看到铁球比纸条下落得快,如果教师问学生:重的物体是否一定比轻的物体下落得快?绝大多数学生都会认为是重的物体下落得快,这时教师就要引导学生摆脱束缚、解放思想,敢于质疑、勇于创新,鼓励学生提出不同的观点,尤其是与绝大多数学生不同的观点,并倡导学生对不同的观点展开讨论、争论和辩论,寻找充足的证据来证实自己的观点、反驳他人的观点。
　　在初中物理探索性实验教学的具体过程中,教师还要根据学生的心理特点、知识和能力水平,进行程度不同的指导。例如,问题可以是学生自己提出的,也可以是教师通过特殊的问题情境诱导学生提出的,甚至可以是教师或教材提出的。又如,数据可以让学生通过实验、观察、调查亲自收集,也可以给出实验数据让学生分析并作出解释,甚至将数据和数据的分析方法都告诉学生,这种在教师指导下所进行的实验探索被称为指导性实验探索。如果某实验探索从提出问题、制定计划、收集和处理证据到总结交流,完全由学生自己决定,这样的实验探索即为开放性实验探索。具体采用什么类型的实验探索,教师应根据学生的心理特点、知识和能力水平灵活掌握,但教学设计一定要符合学生的心理特点。
　　五、教学设计要考虑一定的梯度
　　初中物理探索性实验教学的安排应有一定的梯度。在具体活动的安排上,教师应遵循从易到难的原则,逐步加大探索的力度。例如,在八年级初期,教师可以安排一些观察、测量、绘制图表、制作,通过报刊与网络收集和处理数据等简单的探索活动,还可以分析、讨论一些科学史上的探索案例,以训练学生进行探索所需要的基本技能。在八年级中期,可以安排一些部分探索和指导性探索,甚至单因素的完全探索,以重点训练学生提出问题和猜想的能力,通过简单的实验收集数据、解释数据、作出结论等综合性的探索技能,使学生认识探索的内涵。在学生对探索有了一定的认识之后,就可以安排有关控制变量、设计实验等难度较大的活动,包括完全的和开放性的探索,以发展学生的探索能力。此外,活动的数量也应考虑由少到多,使教师和学生都有一个逐步适应的过程。