論初中物理課堂實驗選擇的整體性原則

王明珠 袁海泉

摘 要：初中物理教學實驗的選擇和安排中，教師往往關注單個實驗的選擇和改進的原則和措施，從課堂教學結構整體性考慮物理實驗安排的并不多，本文將從整體性角度來考慮初中物理課堂實驗的組織與編排.

關鍵詞：實驗；整體性教學；科學探究；學習興趣

作者簡介：王明珠（1994-），女，江蘇連云港人，研究生在讀，研究方向：中學物理教學.

初中物理實驗種類繁多，每個知識點對應的優質實驗多種多樣，容易造成教師在物理課堂實驗選擇過程中的偶然性和零散性，將整節課變成實驗的簡單拼接，這在一定程度上降低了優質實驗的效果，尤其是降低了課堂教學的結構性.所以我們在選擇實驗的時候，第一個要義就要考慮從整體性的原則選擇課堂實驗.本文將從教學內容、科學探究方法、學生學習興趣的培養三個角度提出建議.

一、以教學內容為依據整體性選擇實驗

初中物理內容具有一定的整體結構，如果按照內容展開的過程來安排實驗，就體現了整體性原理，實驗之間就具有了一定的聯系.下面以蘇科版八年級下冊物理第十章第三節“流體壓強與流速的關系”的教學為例，從教學內容的編排角度，按照引入課題，講解原理和遷移運用三個環節將實驗合理排布在課堂結構之中.

1.引入課題環節的實驗安排

教師常選擇一些生動、有趣、新奇并使學生感到意外的實驗來引入課題，這些實驗能夠有效地激發學生的求知欲望.

在本節課開始時，分別讓兩位學生做用漏斗吹乒乓球的實驗，把乒乓球放置于漏斗內，一位朝上用力吹，一位朝下用力吹.實驗前先讓其他同學猜測實驗現象.

實驗現象與學生猜想會有很大差距，鼓勵不相信的同學可以再親自做一下，此時激起了學生強烈的好奇心和求知欲，從而引入新課“流體壓強與流速的關系”.引入階段的實驗不建議選取打開的電吹風使乒乓球在空中懸浮實驗，原因在于該實驗涉及到乒乓球的旋轉解釋，增加了教學難度.本環節主要目的是引入，選取原理簡單，現象明顯的實驗即可.用與學生日常生活中的經驗不同的實驗來引發認知沖突，從而激發學生思考，引起學生的學習興趣，增強他們對科學的熱愛.

2.講解原理環節的實驗安排

教師需要提供一定的素材，讓學生帶著問題去觀察實驗現象，分析思考其中的道理，進而幫助學生建立物理的相關概念，認識物理規律.

本節課在原理講解部分選用了三個實驗，一是向兩張紙中吹氣，會發現兩張紙片相互靠近；二是兩只蠟燭點燃，間隔一定的距離，從中間用筆管吹，會觀察到兩支蠟燭的燭焰相互靠近；三是讓穿有大頭針的兩個泡沫塊漂浮在臉盆的水面上，用注射器向兩個泡沫塊中間噴水，會發現兩個泡沫塊相互靠近.由此可以得出結論：流體流速越大產生的壓強越小.

實驗一和實驗二證明了氣體流速與壓強的關系，實驗三說明了液體流速與壓強的關系，數量合理，且知識覆蓋較為全面.這三個實驗解釋了引入階段中學生對于吹乒乓球實驗所產生現象的疑惑，讓學生對于流體流速與壓強的關系形成深刻又生動的印象.

3.遷移運用環節的實驗安排

由于教學設計的實驗部分是經過教師提前選擇與設計，其不但可以促進學生對知識的有效學習，也能提升學生對物理知識的遷移與應用能力.

在遷移運用的階段，先播放飛機起飛的視頻，引導學生猜想其中的原因；再觀察飛機機翼的截面形狀，用自制的機翼模型來做一個小實驗.兩位同學從兩邊拉平機翼模型前后端的細線，固定機翼模型，另一同學用嘴對著機翼前端細線位置用力水平吹氣，觀察到機翼向上翹起.最后用鼓風機模擬飛機起飛實驗，讓學生近距離感受物理對生活和社會的巨大作用.

此階段所使用的實驗與生活密切相連，讓學生感覺學有所用，提升學生對于物理功能的認知，將本節課的知識升華，在一定程度上也對學生的物理常識進行了補充.

三個階段的實驗各具特點，第一個階段實驗現象新奇，操作簡便；第二階段實驗理論性相對于第一階段有所增強，需要概括歸納；第三階段實驗與生活現象聯系緊密，起到了遷移運用的效果.

二、依據科學探究過程整體安排實驗

科學探究包含發現問題、猜想與假設、設計實驗、實驗操作、分析現象與實驗數據、得出結論、分享與討論等要素，我們按照探究的過程來安排實驗也構成了一個很好的邏輯線索，這樣的實驗編排可以幫助教師營造出科學探究的情境，也有利于培養學生科學探究的能力，增進學生對科學探究的過程和方法的理解.

下面以蘇科版八年級下冊物理第八章中“力的作用是相互的”教學為例，將課堂實驗活動用實驗探究的基本要素串聯起來，對應在教學設計中則是提出問題，創設讓學生自由思考的教學情境，設計操作演示實驗，最后與學生共同分析，得出結論.通常一節課的實驗操作不止一個，如果是多個實驗，需要做好實驗之間的銜接，知識點的框架體系也需要給出.

1.情景聯想環節的實驗安排

創設問題情境，吸引學生注意力，激發學生質疑，使其產生“發現”的愿望，是這一階段實驗教學的目標.情境的創設重在對學生疑問的激發，應根據教材、結合學生實際情況以及生活中的相關物理現象，有目的地啟發、誘導，培養學生觀察能力，在觀察過程中提出問題的能力.

在本節課開始時，先播放拳擊運動員的視頻，讓學生對于課本上小明的觀點：“拳擊運動員主動出擊，對手被打倒，這說明只有對手才受到力的作用.”進行分析，并讓學生觀看溜冰者面對墻，用手推墻，人會向后滑行的視頻.找學生上臺演示拍籃球的場景，并分享感受.通過以上情景的創設，讓學生對于力的作用是相互的有一定的感知.

這一環節主要采用非常規實驗，讓學生對于課堂的內容產生初步的認知，進而培養學生發現問題的能力.

2.提出問題環節的實驗安排

對于問題的設計是實驗教學中的關鍵一環，教師應正確把握學生的學習情況，然后提出對應的可供思考的問題.問題的拋出，對學生的思路具有導向作用，使得實驗設計、現象觀察記錄的目的性更強.

本節課經過上述的情境創設之后，可以提出以下問題：“兩個物體間力的作用有什么關系？”

3.實驗驗證環節的實驗安排

物理作為一門以實驗為基礎的學科，在初中物理課堂教學中需重視學生基于事實證據的科學推理能力的培養.讓學生通過設計并實施實驗或觀察教師演示實驗的過程，能夠抓住探究問題的關鍵.

例如，在驗證“力的作用是相互的”階段，選擇兩個小實驗，一是體驗手指壓鉛筆的感覺，這個實驗可以由教師指導學生完成，學生通過實驗得出正確的結論，增添了學生積極進行實驗的信心；二是站立在滑板車上的同學甲從背后推站立在滑板車上的同學乙，這個實驗同樣由學生完成.針對研究的問題，教師合理設計實驗，在操作環節讓學生親自進行，增加學生參與課堂活動的機會，體現學生的主體性.

4.得出結論環節的實驗安排

學生對于實驗現象的觀察以及對于探究問題的思考，加以自己的總結得出相關結論，鍛煉了學生歸納總結和反思的能力.

在本實驗環節，得出的實驗結論為：一個物體對另一物體施加力的作用，受力物體也一定會對施力物體施加力的作用，即發生在兩個物體間的作用是相互的.

一節課往往需要學習多個概念或規律，所以對于知識的串聯和銜接也是需要注意的，例如，本節課不僅僅需要找出“兩個物體間力的作用關系”，還需要解答“相互作用力是否也適用于彈力以外的其它力”的問題.因而需要創設情景，引出另外一個問題：以上的證據是僅發生在兩個物體間的彈力作用，其它性質的力是否也符合同一規律.

在依據科學探究過程來整體安排實驗時，實驗主要集中在情景聯想環節和實驗驗證環節，前一環節的實驗與生活聯系密切，多為生活中常見卻少有反思的活動，如打籃球，用這一階段的小實驗引出問題，接著進行猜想與假設，從而順利進行后面的設計實驗與驗證環節.實驗驗證環節應選擇可以定量測量或觀測分析的實驗，這樣才能得出結論.兩個階段的實驗，前者為后者進行鋪墊，后者則對前者的現象進行證實和推廣，構成了一個整體性的效果.

三、以學生興趣發展為依據整體安排實驗

學習興趣的培養是學生對學科知識學習的源動力，這就使得教師需要從學習興趣培養的角度編排實驗.興趣由淺入深的發展規律包含有趣、樂趣和志趣三個階段.遵循興趣的發展規律可以讓學生的學習興趣不斷向學習動機發展.實驗安排從引起興趣、增強興趣和保持興趣的過程中形成一個實驗的有機整體，通過一系列的實驗使得學生達到所需要的興趣培養教學目標.

初中物理實驗具有形象真實、生動有趣的特點，能為學生在形成物理概念、得出物理規律前營造出生動的物理情景，從而激發學生的好奇心，提高他們的學習興趣.在教學過程中應當以關注學生學習興趣的培養為核心進行教學設計.下面將以蘇科版八年級下冊物理教材第九章中“氣體的壓強”一節為例，將教學設計分為引起興趣、增強興趣和保持興趣三個階段.

1.引起興趣環節的實驗安排

將物理實驗作為一節課的開頭，需要選擇現象新奇、明顯的實驗，以引起學生的學習興趣，激發求知的欲望，所以這一階段的實驗用魔術的形式來呈現，是一個很好的選擇.

在本節課開頭，通過塑料瓶中裝有氣球的實驗道具，先找班上力氣較大的一名學生上臺嘗試把瓶中的氣球吹大，會發現學生可以輕而易舉地把空氣中的氣球吹大，但用盡力氣都沒辦法把瓶中一樣的氣球吹大.接著，教師進行演示，輕而易舉地把塑料瓶中的氣球吹大；停止吹氣時，在沒有給進氣口密封的情況下，被吹大的氣球不向外放氣并保持體積不變；當教師下令放氣時，被吹大的氣球立即向外放氣，體積變小.

這一階段的學生興趣主要為有趣，重在感知物理事實，觀察實驗現象.實驗以“小魔術”的形式呈現，現象驚奇，讓學生對于本節課的研究課題“大氣壓強”產生探究學習的欲望，激發了學生學習本節課知識的興趣，同時也增加了學生參與課堂活動的機會.

2.增強興趣環節的實驗安排

學生對自己實驗和演示實驗比聽教師講課更感興趣，教師應充分利用這一點，給學生創造更多動手實踐的機會，使他們在操作過程中體驗快樂，在實踐過程中自主學習.

本節課在主體部分用兩個實驗來進一步感受和測量大氣壓.一是通過體驗拉吸盤，用兩個有塑料掛鉤的吸盤模擬馬德堡半球實驗，排除兩個吸盤中的空氣，讓兩個學生向兩端拉開吸盤，體驗大氣壓強的存在和大小；二是指導學生利用“帶有塑料掛鉤的吸盤”“玻璃板”“彈簧秤”等工具，設計實驗估測大氣壓強的大小.給學生創設手腦并用的學習環境，促使學生深入理解大氣壓強.

這一階段的實驗對引起興趣環節的實驗進行了解釋和補充，可以增強學生的興趣，使興趣從隨生隨滅的有趣向基本定向的樂趣轉化.其對學生的動手能力、分析現象以及總結與反思的能力都有一定的要求，與之前部分實驗也存在遞進關系.

3.保持興趣環節的實驗安排

物理學中的實驗不僅僅局限于教材中的學生實驗、演示實驗、探究實驗，還有若干課外實驗等待挖掘.教師可以根據教材的需要和學生的具體情況，讓學生自己動手做實驗，培養學生學習物理的興趣和解決實際問題的能力.

本節課最后指導學生用礦泉水瓶、透明膠帶等材料自制抽水機并完成抽水操作.在礦泉水瓶瓶蓋上開一個小洞，內粘一塊透明膠，當作下閥門；在瓶身部分開一個小洞，外粘一塊透明膠，當作上閥門.捏扁瓶子后松手，在瓶子的彈力作用下，瓶子要恢復原狀，這樣瓶子里面壓強小，外面大氣壓強大，使瓶蓋處進水的下閥門打開，水進入瓶子，同時關閉瓶身的上閥門.而捏扁瓶子時，瓶內壓強大于外界的大氣壓強，使瓶蓋處的下閥門關閉，瓶身處的上閥門打開.這樣水就從上閥門流出，達到抽水的效果.

利用這些有趣的小實驗引導學生探究并應用物理知識，使學生在動手做的過程中體驗物理學習的快樂.通過這一系列的實驗，激發學生的創新能力，一定程度上使學生的志趣得到增強.

引起興趣階段，對于實驗的操作要求較低，但在現象上要直觀明顯，從聲、光等方面引起學生的注意和興趣，激發認知沖突，引發學生的猜想；保持興趣階段，以問題為導向，讓學生在現有的器材條件下設計相關實驗進行探究，進而解決心中疑惑，所以這一階段實驗的理論性要高于前一階段；保持興趣階段，實驗多以知識為理論基礎，選用生活中的材料作為實驗器材，學生可以盡可能發揮自己的創新能力，成果的展示過程還可以增強學生在學習方面的自我效能感.三個階段的實驗從課內到課外，對學生的動手能力要求也在不斷上升，對于學生的自主性發揮也逐層遞進，體現著物理教學實驗編排的整體性.

初中物理課堂實驗的整體性選擇對于整合課堂實驗教學具有重要的意義，也讓學生對知識探究的過程形成整體性的框架.本文從教學內容、科學探究方法和學生的學習興趣培養三個角度對實驗整體性選擇進行討論，讓初中物理教師在進行教學設計時，對于實驗選擇的考慮，不僅僅局限于個體實驗設計，更著眼于整體統籌，給廣大的一線物理教師提供了方法上的指導.

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