“活動單導學”模式下物理實驗設計的研究

●陸亞東，沈克林

物理是一門以實驗探究活動為主要抓手的學科，強調學生主動構建知識體系。實驗是物理教學中的重要組成部分，蘇科版《物理》八九年級教材中所涉及到的各種物理實驗達到271 個之多。“以實驗促發展”，“從活動中學”，由此凸顯學生主體學習的地位。實驗活動因此成為學生知識自主構建的重要途徑，它是將物理知識從可能性向現實化轉化的有效手段。

傳統的實驗教學側重于實驗的嚴謹和注重物理知識規律的驗證，教師為了順利揭示實驗規律，建構物理知識，總是始終圍繞知識目標的達成做文章，先介紹實驗所需的原理， 對實驗設計過程進行逐一分析，對實驗器材的取舍和使用總是不厭其煩的講解，這種傳統的“照方抓藥”式的實驗設計過多凸顯出教師的主導地位，學生離開教師的“拐棍”就無法開展實驗探究，對培養學生提出問題能力、猜想能力、設計實驗方案等實驗探究能力存在明顯的不足。

“活動單導學”模式下的物理實驗教學所倡導的“實驗活動方案”超越了單一“書本世界”，目的是引導學生從生活經驗和生活經歷中發現問題，分析問題，解決問題[1]。 下面筆者就兩個實驗設計片段對比闡釋一下“活動單導學”模式下物理實驗設計。

一、傳統的實驗設計

蘇科版初中物理實驗報告手冊是江蘇省教學研究室為廣大初中學生編寫的與物理教材相配套的實驗教材，每一個物理實驗都是以實驗報告的形式編排，對學生開展物理實驗探究起到一定的指導作用。“觀察水的沸騰”是學生實驗，其報告的框架體系如下：

實驗目的：觀察水加熱到沸騰過程中的主要現象，能說出沸騰過程中的溫度規律。

實驗器材：（略）

實驗操作要點與注意事項：（略）

實驗與記錄：（1）按照圖示裝置安裝好實驗器材（由下至上安裝，石棉網的高度應根據酒精燈及其外焰的高度適當調整）。

（2）用酒精燈給燒杯加熱，觀察水中發生的現象。

（3）水溫到達 90℃時，開始記錄溫度計的示數，以后每隔1min 記錄一次，直到水沸騰后2min。

時間/min0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 …溫度/℃

數據處理：如圖所示，以時間為橫坐標，溫度為縱坐標，建立平面直角坐標系，在坐標系中標出各個時刻的水的溫度，然后用平滑的曲線連接起來，即可得到加熱過程中水的溫度隨時間變化的圖像。

實驗結論：由水的沸騰圖像可知，沸騰前，水的溫度_____（不斷上升/保持不變/不斷下降）；沸騰時，水的溫度____（不斷上升/保持不變/不斷下降）。 實驗測得水的沸點是____℃。

思考與討論：（1）由于水中有空氣存在（常附著在容器壁和底面上），在加熱過程中水向小氣泡中汽化，而使氣泡變大。沸騰前和沸騰時水中氣泡的變化有什么不同？ （2）液體沸騰時需要吸熱，你是通過什么樣的實驗操作和實驗現象來驗證這一結論的？

分析：這種實驗編排設計看似水到渠成，步驟清晰，實驗過程比較嚴謹，方便學生按部就班地進行操作，脈絡分明，適合學生進行現象觀察和數據記錄。但實際這樣對活動過程的處理是對教材實驗活動的生搬硬套，在實際教學中效果非常不理想。雖然在探究活動中教師始終在叮囑學生注意觀察溫度計的變化、氣泡和聲音的變化以及杯口出現的“白汽”等，但由于學生既有的知識水平和操作能力有限， 實驗過程中存在很多問題亟待解決，如：學生不清楚應該觀察哪些現象？記錄哪些實驗數據？如何對實驗數據進行合理分析？ 為什么要采用數學上的圖像來研究物理問題？ 反思實驗設計過程，我們發現，這樣的實驗報告只是籠統的提出實驗目標和設計方案， 研究問題的手段和方法單一， 學生的合作參與過程沒有體現，更多的是給予器材和實驗步驟，至于到底應該在實驗過程中如何觀察實驗為什么要進行這樣的數據處理沒有更多的關注， 導致學生在實驗操作過程中漫無目的。

二、“活動單導學”模式下的實驗設計

針對以上問題，筆者在對“探究電路中電流與電壓、電阻的關系”實驗時采用以下設計：“探究電路中電流與電壓、電阻的關系”在新課標中屬于“理解、運用”層次的，對于學生來說該知識建構要求比較高，如果只停留在表象的接受， 必然難以掌握 “歐姆定律”真正的內涵與應用的范疇，當然也難以關注到實驗背后的方法和能力的提升。

表 實驗探究活動單

三、兩種設計的對比分析和對“活動單導學”的詮釋

對比兩種實驗設計的編排， 從表面上看沒有多大區別，都是按照實驗操作順序進行實驗。傳統的實驗設計更體現出老師主體的作用， 學生只是方案的執行者，沒有個體的自主充分活動的余地，只是讓學生對照實驗報告手冊亦步亦趨的操作實驗， 驗證實驗規律；而“活動單導學”的實驗方案設計的編排更側重于從生活情境引導學生，逐步探究，對實驗方案設計與實驗器材的取舍完全交給學生主宰， 凸顯學生主動探究實驗的主體性。 學生在探究活動中主體能動性體現非常明顯，如實驗方法的選擇，實驗數據的處理方法等。

“活動單導學”的實驗設計最大的特點是將整個實驗操作分解成若干個系列活動，每個活動都呈現出階梯性和層次性，實驗目的明顯，在逐步深入理清和分析問題時，學生思維自由，探究手段多樣化，通過抽絲剝繭，層層推進，將問題推向解決的最高端。 而對于學生來說，問題解決雖具有一定難度，但仍然是“跳一跳夠得著”。 因為在每個活動中都有學生獨立思考，小組協作，讓學生在自我思考和合作討論過程挖掘學生的直接經驗，通過實驗活動拓展延伸，將簡單的模仿實驗變成獨立的思考，層次清晰，能最大限度地體現出老師的“總指揮”的作用：把課堂看成戰場，把打仗權交給學生，學生通過打仗，問題才能暴露；老師指揮打仗，及時調整方法、策略；活動方案為“綱”，步步引導學生對問題探究的深入[2]。 在“拐棍”的指導下， 探究的對象和手段的選擇更有目的性和自選性。 數據處理的手段由老師規定的物理圖像變成由學生自己選擇分析數據的方法，讓學生學會對數據處理并進行“有效”篩選，學會反思，更能切身體會到物理圖像這些手段對物理規律的研究的重要性！

[1]陸亞東.淺談“活動單”導學模式下初中物理實驗教學[J].物理教學，2011，(5)：35-36.

[2]鄭國建.“活動單導學”在初中生物學實驗教學中的應用[J].生物學教學，2010，(6)：55-56.