讓物理實驗在學(xué)習(xí)過程中枝繁葉茂

物理實驗是物理科學(xué)理論的支柱，做好物理實驗是學(xué)好物理課程的基礎(chǔ)。“循環(huán)-差異教學(xué)”是基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)，“循環(huán)”指所有學(xué)生的學(xué)習(xí)都要經(jīng)歷“個體自學(xué)、同伴互導(dǎo)、教師解難”三個逐層提升、循環(huán)遞進(jìn)的學(xué)習(xí)過程；“差異”指不同的學(xué)生個體，其思維方式、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)進(jìn)程千差萬別，有著極大的差異性和互補性。“循環(huán)-差異教學(xué)”的物理課堂，依據(jù)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)規(guī)律，將物理實驗教學(xué)融進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程，使實驗教學(xué)在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中得到有效實施。

1.基于標(biāo)準(zhǔn)的“學(xué)案”為實驗在學(xué)習(xí)過程中的成長提供肥沃的土壤

“循環(huán)-差異教學(xué)”的學(xué)案是學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的腳手架和路線圖，學(xué)案的結(jié)構(gòu)與課堂結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，包括目標(biāo)定向、個體自學(xué)、同伴互導(dǎo)、教師解難、練習(xí)檢測和補充學(xué)習(xí)六個部分。

課程標(biāo)準(zhǔn)指出，實驗教學(xué)的課程目標(biāo)是多維的，包括通過實驗來學(xué)習(xí)物理知識、訓(xùn)練操作技能，發(fā)展學(xué)生的實驗?zāi)芰Α⑻岣呖茖W(xué)素養(yǎng)；學(xué)生經(jīng)歷實驗過程是目標(biāo)達(dá)成的基礎(chǔ)。物理的課堂教學(xué)應(yīng)該讓學(xué)生通過設(shè)計實驗、收集和分析實驗數(shù)據(jù)等學(xué)生的自主活動，來提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ寣W(xué)生在實驗中認(rèn)識尊重客觀數(shù)據(jù)的重要性，從而養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度，在實驗的相互配合中發(fā)揚合作精神，在認(rèn)真收集、處理實驗信息中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

“循環(huán)-差異教學(xué)”物理課堂學(xué)案的“個體學(xué)習(xí)”，緊緊圍繞課時學(xué)習(xí)目標(biāo)，給出學(xué)生“讀書思考、動手實驗、歸納總結(jié)”等具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生經(jīng)歷自主的物理學(xué)習(xí)過程。例如，課標(biāo)“通過實驗，認(rèn)識牛頓第一定等律”，學(xué)案“個體自學(xué)”內(nèi)容的編寫，便要求教師課前為學(xué)生課堂的自主學(xué)習(xí)，準(zhǔn)備好斜面、木板、玻璃板、棉布和小車等實驗器材；課堂學(xué)習(xí)先閱讀課本，思考力與運動的關(guān)系，理解阻力、動力對物體運動狀態(tài)改變的作用，獲得阻力同樣會影響物體運動的重要結(jié)論，提出阻力是如何影響運動的問題；接著利用準(zhǔn)備好的實驗器材，以小組合作的方式，探究阻力對物體運動的影響。實驗中的對象物體是小車，改變阻力的方法是用接觸面間粗糙程度不同的材料，小車運動的控制是由斜面的同一點滑下。課堂學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生先閱讀課本，熟悉問題的情境，知識所研究問題的地位，由此進(jìn)行思考和實驗方案的設(shè)計；根據(jù)課本的描述，組裝實驗器材，遇到問題則要有借助學(xué)案、同學(xué)和教師幫助的意識；實驗時及時收集數(shù)據(jù)，記錄到課本或?qū)W案指定的位置，進(jìn)而實現(xiàn)經(jīng)歷實驗過程，奠定理解物理知識的直觀基礎(chǔ)；分析實驗數(shù)據(jù)，確信物理知識的實用價值；獲取物理知識的同時，訓(xùn)練實驗操作技能”的課程目標(biāo)。

“循環(huán)-差異教學(xué)”物理課堂學(xué)案的“個體自學(xué)”指導(dǎo)，在全面落實課程標(biāo)準(zhǔn)對物理實驗的基本要求外，還為學(xué)生創(chuàng)造條件，做一些學(xué)生力所能及的其他物理實驗。如彈擊伸出桌面的鋼尺，探究影響聲音高低的因素；利用注射器、彈簧測力計估測大氣壓的值；用釘腿小桌、裝沙容器模擬打樁機，探究重力勢能與物體質(zhì)量和高度的關(guān)系；用調(diào)頻收音機、干電池和導(dǎo)線驗證電磁波的存在等，以進(jìn)一步增加學(xué)生的動手機會，培養(yǎng)學(xué)生通過實驗學(xué)習(xí)物理、聯(lián)系生活學(xué)習(xí)物理的觀念，發(fā)展學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ岣邔W(xué)生的心智機能和科學(xué)素養(yǎng)。“循環(huán)-差異教學(xué)”的學(xué)案為實驗在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的成長，提供肥沃的土壤。

2.優(yōu)化的“課堂結(jié)構(gòu)”給實驗的成長不斷輸送營養(yǎng)

初中物理實驗的設(shè)置，既要有利于學(xué)生體驗、理解物理知識，更要注重學(xué)生思維、身心發(fā)展的特點；實驗器材除專用的測量儀器外，輔助器材應(yīng)取自生活，遵循簡單易得、低成本的選用原則，讓學(xué)生切實感受到物理實驗的真實性和物理知識的價值；收集的實驗數(shù)據(jù)要生動而直觀，實驗的趣味性盡可能強，著力培養(yǎng)學(xué)生掌握對學(xué)習(xí)、生活有實用價值的技能，重視實驗現(xiàn)象觀察和定性判斷。

“循環(huán)-差異教學(xué)”課堂結(jié)構(gòu)的三輪循環(huán)學(xué)習(xí)“個體自學(xué)、同伴互導(dǎo)、教師解難”，一方面循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)、合作學(xué)、幫助學(xué)，展開對物理概念、規(guī)律的認(rèn)知和知識的建構(gòu)；另一方面通過同學(xué)間和教師對學(xué)習(xí)過程的管理，確保學(xué)習(xí)過程中實驗教學(xué)的有效性。例如，“觀察蒸發(fā)現(xiàn)象”的實驗操作。“個體自學(xué)”階段，學(xué)生先將酒精涂在手背上，觀察酒精的變化，體驗手背涂有酒精部位的感受；接著將溫度計插入盛有酒精的燒杯中，測量酒精的溫度，同時練習(xí)溫度計的使用；然后將溫度計從酒精中取出，觀察溫度計示數(shù)的變化，記錄自己感受和觀察到的現(xiàn)象。課堂實踐表明，學(xué)生均能觀察到涂在手背的酒精很快消失，且手背變涼、溫度降低；由酒精中取出的溫度計示數(shù)降低，且理解示數(shù)降低的原因是玻璃泡表面酒精蒸發(fā)要吸收熱量，導(dǎo)致溫度下降。“同伴互導(dǎo)”階段，有同學(xué)指出，溫度計的示數(shù)下降一段時間后又會上升。沒有觀察到此現(xiàn)象的學(xué)生，會重新進(jìn)行實驗，觀察溫度計示數(shù)變化；同時七嘴八舌地解釋現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，卻又感到說法矛盾。“教師解難”階段，教師拓展學(xué)生思維，讓學(xué)生認(rèn)識到，由于蒸發(fā)吸熱，導(dǎo)致溫度計的示數(shù)下降到低于室溫，玻璃泡表面的酒精蒸發(fā)完后，周圍空氣的溫度較高，向玻璃泡傳遞熱量，溫度計的示數(shù)重新升高。

“循環(huán)-差異教學(xué)”優(yōu)化的課堂結(jié)構(gòu)非常切合初中物理實驗教學(xué)的特點，課堂持續(xù)推進(jìn)的過程中，不斷地多渠道對課堂實施管理，使得“認(rèn)識儀器、使用和操作儀器、掌握實驗技能和方法、應(yīng)用技能方法解決問題”四個層次的實驗教學(xué)目標(biāo)的實施各有精彩，使得課程標(biāo)準(zhǔn)提出“使學(xué)生保持對自然界的好奇，發(fā)展對科學(xué)的探索興趣，在了解和認(rèn)識自然的過程中有滿足感及興奮感；學(xué)習(xí)一定的物理基礎(chǔ)知識，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，在解決問題或做出決定時能嘗試運用科學(xué)原理和科學(xué)研究方法，經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程，具有初步的科學(xué)探究能力，樂于參與和科學(xué)技術(shù)有關(guān)的社會活動，在實踐中有依靠自己的科學(xué)素養(yǎng)，提高工作效率的意識”的總目標(biāo)，通過課堂學(xué)習(xí)得到最大程度的落實。

“循環(huán)-差異教學(xué)”的課堂結(jié)構(gòu)：“目標(biāo)定向”讓學(xué)生明確“通過實驗”進(jìn)行學(xué)習(xí)的方法和達(dá)到的目標(biāo)；“個體自學(xué)”引領(lǐng)學(xué)生操作具體的實驗，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得結(jié)論；“同伴互導(dǎo)”要求學(xué)生回顧反思自己的學(xué)習(xí)過程，交流討論實驗過程中獲得的成果及學(xué)習(xí)同伴更好的做法，糾正自己不規(guī)范的做法；“教師解難”則幫助學(xué)生用科學(xué)的方法審視自己的操作和思考分析過程，為學(xué)生能力的提高和思維的發(fā)展指明方向。“循環(huán)-差異教學(xué)”優(yōu)化的課堂結(jié)構(gòu)，為實驗在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的成長，不斷輸送著營養(yǎng)。

3.“循環(huán)-差異教學(xué)”讓物理實驗在學(xué)習(xí)的過程中枝繁葉茂

“循環(huán)-差異教學(xué)”全方位創(chuàng)新實驗資源開發(fā)的思路，學(xué)案編制盡可能整合實驗室的器材、發(fā)掘利用身邊的物品，將物理實驗滲透在課堂的學(xué)案中，為學(xué)生提供設(shè)計多樣化實驗方案的平臺，激發(fā)學(xué)生、教師成為實驗教學(xué)課程資源開發(fā)者；特別是學(xué)生的思路，不受陳舊觀念和框框的束縛，對器材的使用往往會給教師以畫龍點睛的巨大啟示。例如，用圖中的器材設(shè)計實驗，探究影響壓力作用效果的因素。通常選取器材的方案有：砝碼、釘腿小桌、裝沙容器；砝碼、釘腿小桌、海綿；盛水的礦泉水瓶、裝沙容器；盛水的礦泉水瓶、海綿。而有學(xué)生卻選用“砝碼、釘腿小桌、木板”作為實驗方案設(shè)計中的器材。由此引發(fā)的問題是：木板所發(fā)生的形變微小、無法觀察，如何判斷壓力作用的效果與壓力的大小和受力面積間的關(guān)系？引伸至探討“用于顯示壓力作用效果器材的硬度”是否影響壓力的作用效果？最終達(dá)成對壓強概念較深層次的理解。

“循環(huán)-差異教學(xué)”深化課堂學(xué)生自助式和教師幫助式管理，學(xué)案是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的重要抓手，“目標(biāo)定向”運用課標(biāo)分解技術(shù)，確定課時學(xué)習(xí)目標(biāo)，科學(xué)定位學(xué)生課堂的學(xué)習(xí)方法和方向；“個體自學(xué)”圍繞課時學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)置具體學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生經(jīng)歷通過實驗學(xué)習(xí)的過程；“同伴互導(dǎo)”和“教師解難”引導(dǎo)學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)、反思個體學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)習(xí)的層次和深度，注重學(xué)習(xí)過程中的生成；“練習(xí)檢測”評價學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度，實現(xiàn)“教、學(xué)、評”的一致性；“補充學(xué)習(xí)”鞏固課堂學(xué)習(xí)成果，提高學(xué)生理解知識的層次。“循環(huán)-差異教學(xué)”的物理課堂，讓“實驗”教學(xué)在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中生長得枝繁葉茂。

（吳秋瑛，淮安市淮安區(qū)教研室，223001）

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