趣味物理拓展課課堂實施策略例談

劉琴 李志邵

七年級趣味物理拓展課以趣味實驗為主要教學內容，以科學探究為主要教學手段，以培養學生物理探究意識，引導學生自主探究科學實驗的過程與方法為主要教學任務。遵循常規物理實驗教學的基本環節（實驗目的→實驗器材→實驗步驟→得出結論→誤差來源分析及思考），根據趣味物理實驗的特點和七年級學生的認知規律，我們確定了該課型的基本教學流程：演示實驗（教師播放演示實驗微視頻或者現場演示實驗），確定實驗內容和目標→介紹實驗材料及器材→了解實驗步驟，設計實驗方案→小組合作動手操作→檢驗和展示→反思與拓展。針對深淺不同的實驗課題，教師的課堂處理方式會有些許差異，但都講求在保護學生探究興趣的前提下適度引導，重點發展學生的自主探究意識和科學探究能力。下面我們以浮沉子實驗和共振現象探究兩個課題為例，展開該課型操作說明。

【課題一】自制浮沉子

課前，教師要準備好足夠學生分組實驗使用的礦泉水瓶、小藥水瓶、注射器和水槽等實驗器材。課堂上，教師一邊演示自制浮沉子的實驗操作一邊提出問題，引導學生學會用物理學科的思維方式去觀察和思考，激發科學探究興趣；之后引導學生自主探究制作浮沉子的方法，并把更多的時間留給學生去制作浮沉子并操作實驗過程，嘗試在實踐中提煉物理規律，培養科學態度和責任；最后由教師總結歸納浮沉子的工作原理，引導學生聯系生活實際進行簡單拓展，發展物理觀念，培養科學探究能力。

師：請同學們觀察老師手里的礦泉水瓶，說說里面除了水，還有什么？

生：還有一個小瓶子。

師：沒錯，里面的這個小瓶子特別聽老師的話，你們信嗎？老師可是有魔法的喲。（生莫衷一是；師演示實驗）我說“沉”，你們看，它下沉了；我說“浮”，你們看，它又浮上來了（師通過擠壓瓶子和松手的動作來控制小瓶子的“浮”與“沉”，“征服”了學生）為什么它會遵從老師的指令或浮或沉呢？（生茫然）同學們注意到老師演示實驗時手部的動作沒有？（引導學生聚焦關鍵操作）

生：小瓶子下沉時，老師用手擠壓了礦泉水瓶；小瓶子上浮時，老師的手又松開了。

師：看來，老師的秘密還是被這位同學的“火眼金睛”發現了。在物理學中，像這樣能夠實現下沉和上浮的小瓶子，我們把它叫做“浮沉子”。浮沉子的操作方法，已經被大家學到了。接下來，咱們就要學會制作它了。同學們先說說看，制作這樣一個浮沉子，會用到哪些材料和器材呢？（生思考）

生：礦泉水瓶。小藥水瓶。水。

師：還有嗎？（生搖頭）同學們再仔細看看，這小藥水瓶里也有水，這些水是怎么裝進去的？（點撥）

生：注射器！

師：非常好！其實，我們還用到了水槽，避免水灑到地面上，保證實驗室干凈整潔。（啟發學生通過觀察教師的演示實驗，學會完整梳理所需的實驗器材）接下來，我們如何制作浮沉子呢？同學們能不能根據老師的樣品，猜猜看可以怎樣制作？（引導設計實驗方案）

生：將礦泉水瓶裝滿水，小瓶子也裝上水，把小瓶子倒著放進礦泉水瓶，然后蓋緊礦泉水瓶蓋就可以了。

師：把小瓶子放進去一定能夠上浮或下沉嗎？小瓶子里的水要不要裝滿呢？（聚焦關鍵的實驗細節）

生：不一定，好像小瓶子里不用裝滿水……（猜想，并初步假設）

師：那小瓶子里到底要裝多少水呢？這可是制作浮沉子的關鍵喲。同學們再看看老師手里的樣品，小瓶子在自然狀態下是浮在上面的，也就是說，當我們把小瓶子放進去時，它應該能夠像現在這樣浮起來。而要讓它自然地浮起來，小瓶子里的水量必須要適度。那么，如何把握這個“度”呢？這需要大家不斷地去嘗試和調整?，F在時間就交給你們了，請同學們以小組為單位，合力制作一個浮沉子，然后再分組演示實驗。有需要幫助的小組可以舉手。（點撥實驗關鍵卻又不明確告知知識，留出時間給學生在制作過程中去自主探索和發現）

師巡堂觀察學生制作過程，根據需要給予個別小組輔導。

師：在剛剛的操作中，有哪個小組是一次成功的？（答“有”者寥寥）我們給一次做成功的小組一些掌聲好嗎？能夠一次做成功非常不容易！多數小組都經歷了幾次失敗，但是，失敗乃成功之母，我們探究新事物、發現新規律通常都不是一次就能成功的。你們第一次沒有做成功的原因在哪，怎么想的？請小組代表來說一說，其他同學認真傾聽。（引導學生關注和思考實驗操作中的不足，學會分析問題，查找原因）

生：因為小瓶子的水裝多了，所以我們的浮沉子一直浮不起來，于是我們不停地調整小瓶子中的水量，直到成功。

……

師：看得出來，同學們都很用心，這個聽話的小瓶子就獎勵給你們各組吧?，F在同學們已經掌握了制作和使用浮沉子的方法，那能不能猜猜它的工作原理呢？

生：能上又能下，有點像水里的潛水艇。

生：可能是小瓶子在水中受力了，而且這個力的大小應該是變化的。

生：小瓶子應該受到了浮力。

師：同學們都很有想象力，現在老師來總結一下。當我用手擠壓瓶子時，瓶子里的空氣被壓縮，將壓強傳遞給水，水被壓入小瓶子，小瓶子的重力增加。當小瓶子的重力大于它受到的水的浮力時，小瓶子就向下沉。當老師的手松開礦泉水瓶，瓶內水面上的空氣體積增大，壓強減小，小瓶子里被壓縮的空氣又把水擠了出來，此時小瓶子的重力小于它所受的浮力，因此小瓶子就向上浮。當手對礦泉水瓶施加的壓力不大不小時，小瓶子便懸浮在水中的任意深度。也就是說，浮沉子的浮與沉，是在外加壓強作用下，靠改變它的重力來實現的。剛才某同學提到的潛水艇，就可以靈活地下沉和上浮，與浮沉子升降的原理相同。（將物理引向生活，思考“浮沉子”的原理，并進行知識拓展）

對于“自制浮沉子”這類相對淺顯的課題，七年級的學生是有一定的知識基礎或生活積累的。在實施此類課題教學時，教師不僅應把更多的時間和機會留給學生去自主探究，鍛煉他們動手制作和實驗探究的能力，而且要巧妙引導學生自主思考現象背后的物理學原理，了解原理的應用，知道物理在生活中的用途，延展和提升學生物理探究的興趣，樹立基本的物理觀念。

【課題二】共振現象的探究

共振現象對七年級的學生來說還是一個完全陌生的學習領域，為此我們設定了兩個相互關聯的學習內容?！皟热菀弧笔侵酪粋€物體振動引起另一個物體振動的現象叫做共振；“內容二”是探究擺線長度與振幅的關系，知道振動的物體擺線長度越接近，共振的幅度越大。因為兩個內容之間聯系緊密，我們決定采用分組對比探究的教學方式，實施該課題的教學。

為了在開課之初便讓學生對共振現象有個直觀的認識，并引發學生的探究興趣，授課教師在課前搜集了大量有關共振現象的趣味視頻及生活趣事，包括神奇的共振擺和俄羅斯伏爾加格勒市大橋共振視頻等，并由此導入共振現象探究：介紹相關教學儀器（包括一個鐵架臺、一根鐵棒、兩個分別綁著紅色和藍色繩子的鐵球、一把刻度尺等）并進行演示實驗。因為學生是零基礎，所以教師在演示實驗操作時，須將每一步操作講清楚，不厭其煩地點明需要注意的實驗要領。

師：首先我們將兩個鐵球綁在鐵棒的兩端，注意這里一定要將繩子綁緊了，不能出現絲毫的松動；然后將鐵棒固定在鐵架臺上，鐵架臺上有一個螺絲，可以通過扭動螺絲來固定鐵棒?，F在，我們將綁紅繩的球拉開一定的角度，然后松手……大家注意觀察紅繩球此時在做著什么運動，與此同時，藍繩球又會發生怎樣的變化。（明確觀察的內容，引導學生學會自主說明主要實驗現象）

生：紅繩球在不停地搖來搖去，搖了一陣之后藍繩球也開始搖來搖去了。

師：在物理學中，我們把這種“搖來搖去”的樣子叫做振動。請大家思考一下，紅繩球振動是因為老師把它提起來，拉開了一段距離，再放手任由它自由活動。藍繩球我們沒有動它，它為什么也振動起來了呢？（生思考后，個別提出可能是紅繩球引起的；師明確本課探究的“內容一”）這就是我們今天要探究的內容——共振。實際上，藍繩球的振動確實是由紅繩球的振動引起的，在物理學上，我們把這種現象叫做共振。（PPT展示共振的定義：物體發生振動引起其他物體的振動，就是共振）在之前同學們看到的視頻中，那些奇妙酷炫的現象都是我們生活中的共振現象。下面請大家自己動手操作，體驗一下神奇的共振吧！在實驗之前，老師要將大家分成四個大組（分組過程略）。請大家看清楚自己所在大組的實驗操作要求。（課件呈現各組實驗操作要求，見表一）需要提醒大家的是，擺長就是鐵棒到球中心這根線的長度，因為球的大小是一樣的，所以我們只需測量鐵棒到球的繩長就行了（邊解釋概念邊在演示儀器上指明）。請注意，繩子要預留出一段來綁在鐵棒上，否則會因為你綁的時候就用去了一段繩子，繩長不符合我們的實驗要求。其實這個實驗操作，最考驗你們動手能力的地方，就是綁好繩子，滿足我們所設定的擺長要求。大家分小組合作，一起討論一下如何操作吧。

表1：各組實驗操作要求

[組別 紅繩球擺長（cm） 藍繩球擺長（cm） 1 15 5 2 15 10 3 15 15 4 15 20 ]

學生按照老師的安排分組進行實驗探究，時間為20分鐘左右。教師巡堂檢測學生的聽課效果并相機指導各組操作，解答學生疑問。像這樣相對陌生的探究課題，教師一定要給足學生時間，讓學生動手體驗、思考探究。當學生提出問題時，教師可視具體情況給予恰當應答。

生1：老師，紅繩球和藍繩球是不是一定要按照你那樣綁，能不能反過來？

師：這個是可以的，并且可以將兩個球綁得稍微近一些。

生2：老師，繩子上面綁著球，沒辦法把繩子平放在桌面上測量，應該怎么測量長度??？

師：當我們把繩子拉直了，發現球的下半部分阻礙了測量時，我們就該想一想，能不能把球放在一個特殊的地方，讓下半部分不影響我們的測量。這個問題，請你們再思考一下好嗎？（因為無關學科專業知識，對于學生操作上的變通，師可以點撥思考“特殊”位置，但不宜直接告知“應該怎么做”，旨在培育學生的自主探究意識和實驗創新能力）

生3：也許可以把它懸空放，然后就可以把繩子緊貼桌面來測量長度了。

師：這個方法很聰明，值得一試。（鼓勵猜想，但對結論不置可否，由著學生去實驗）

學生實驗探究完成后，教師對各組學生在探究過程中出現的問題進行點評指導，包括測量長度時才發現沒有預留足夠綁球的繩長、測量長度時沒有將線拉直、繩子沒有綁緊鐵球導致鐵球擺動時脫落等。任由問題發生，旨在用事實提醒學生，今后在聽課時一定要注意聽清老師有關實驗操作的要求和注意事項，培養科學態度和責任。之后，教師從各大組中分別選取了一個較為理想的操作模型，按組別順序一一擺放在講臺上，并請四名學生上講臺協助教學。由于在分組時有意將共振的擺長做了區分，接下來便可以以理想的操作模型為例，來組織學生探究擺長與振幅的關系了，而“關于振動的擺線長度越接近，共振的幅度越大”這個知識點，學生可以通過觀察自行總結得出。

師：請4名同學將這4個紅繩球統一拿到相同的高度，然后聽我的口令一起釋放。其他同學注意觀察4個紅繩球的振動和4個藍繩球的振動各有怎樣的特點。下面聽口令，一，二，放！

生：4個紅繩球的振動基本相同，而4個藍繩球的振動不同。

師：很好，注意到了不同點。下面請大家注意觀察（4名學生再次演示），4個藍繩球振動的幅度，從大到小，分別怎樣？

生：第三組藍繩球振動的幅度最大，第二組的較大，第一和第四組的差不多。

師：大家的觀察還是很細致的?？墒?，為什么會出現這樣的情況呢？這幾組藍繩球振動的幅度為什么會不一樣呢？（啟發總結提煉）

生：4個藍繩球的擺長不一樣。

師：有沒有同學能夠總結一下“擺長和振動幅度的關系”？提醒一下，注意關注藍繩球擺長和紅繩球擺長的關系。可以先小組討論，再派代表來匯報。

生：我們小組發現，藍繩球的擺長和紅繩球的擺長越接近，藍繩球的振動幅度就越大。

師：非常棒！這就是我們今天要探究的第二個內容——振動的擺線長度越接近，共振的幅度越大。（PPT呈現該結論）在今天的探究實驗中，我們不僅學會了自己制作研究共振現象的儀器，還通過演示實驗發現了共振現象的規律。希望大家能夠記住今天在探究過程中采用的方法、探究操作的過程以及學到的內容，以后再遇到生活中的共振現象的時候，就能夠運用今天學到的知識為別人解釋共振現象的科學道理了。

像“共振現象探究”這一類教學內容，學生普遍缺乏相應的知識和經驗基礎，理解起來有較大難度，為了降低難度、加快進度，增加課程的趣味性，教師在授課時需要多想些辦法，比如本課采用分組實驗探究的方式，引導學生通過分組探究、分類體驗來總結歸納相關物理規律，不僅體現了學習中的分工合作思想，而且能夠保證教學效果、提高教學效益。對于此類難度較大的拓展課題，要特別重視學生的動手體驗過程，同時要求教師在必要時給予相關知識講授，把握好課程教與學的度，著重培養學生的科學探究精神，引導提升學生的科學探究能力。

綜觀以上兩個課題實驗不難發現，針對不同的實驗內容，我們會設置不同的實驗探究方式，但都強調教師的必要引導，確保啟發引導細致、具體，便于學生抓取關鍵信息，知道該如何去完成整個實驗探究過程，真切體會到科學探究的趣味所在。通過后期跟蹤觀察我們發現，凡是參加過趣味物理拓展課學習的學生，進入八年級后，普遍能夠表現出較強的物理學習興趣和較強的邏輯思維能力，能夠按照科學探究的方法來解決生活中的物理問題，并有較為出色的學科成績。需要注意的是，趣味物理以趣為主，切忌選擇后面課本中將要出現的教學實驗給學生“預演”，導致學生在進入八年級后因缺乏對物理實驗的新鮮感而失去學習興趣。另外，趣味物理拓展課的教學形式還可以更豐富一些，比如一些特殊的實驗（如降落傘實驗）活動地點可以不局限于實驗室，分組實驗的方式還可以根據實驗內容的特點設計得更為靈活。

（責編 白聰敏）