初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的4+N流程優(yōu)化

胡彬彬 陳姍姍

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡稱課標(biāo)）高度重視初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，明確指出：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，是落實(shí)物理課程目標(biāo)、全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。在進(jìn)行4+N流程式教與學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的過程中，我校課題組在2019年基于本校物理教研組對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究，推出了《探究汽化和液化的特點(diǎn)（第一課時(shí)）》一課，參加柳州市第十八屆青年教師賽教課，獲得了一等獎(jiǎng)。下面我們就以陳姍姍老師在本次賽教課中的教學(xué)實(shí)踐為例，談?wù)劤踔形锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中的4+N流程優(yōu)化策略。

一、厘清教學(xué)重難點(diǎn)，準(zhǔn)確表述學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)在教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮著重要的導(dǎo)向作用，也是“教師主導(dǎo)”與“學(xué)生主體”在教學(xué)中的重要體現(xiàn)。課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)須基于課標(biāo)、教材和學(xué)情確定。

（一）熟讀教材

《探究汽化和液化的特點(diǎn)（第一課時(shí)）》一課出自滬科粵教版物理八年級(jí)上冊(cè)第四章《物質(zhì)的形態(tài)及其變化》第2節(jié)，第一課時(shí)重點(diǎn)探究“汽化”的特點(diǎn)。因?yàn)樯钪械钠F(xiàn)象比較普遍，學(xué)生相對(duì)容易理解，因此，教材把“汽化”的學(xué)習(xí)放在了前面，作為初中物理物態(tài)變化的第一個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容。本課的教學(xué)重點(diǎn)是探究水沸騰，認(rèn)識(shí)液體沸騰的特點(diǎn);教學(xué)難點(diǎn)是用“溫度—時(shí)間”圖像來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（二）精讀課標(biāo)

課標(biāo)對(duì)相關(guān)內(nèi)容的要求如下：描述固、液和氣三種物態(tài)的基本特征;列舉自然界和生活中不同狀態(tài)的物質(zhì)及其應(yīng)用;經(jīng)歷物態(tài)變化的實(shí)驗(yàn)探究過程，知道物質(zhì)的熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)，了解物態(tài)變化過程中的吸熱和放熱現(xiàn)象;用物態(tài)變化的知識(shí)說明自然界和生活中的有關(guān)現(xiàn)象。

（三）學(xué)情分析

本課學(xué)習(xí)建立在學(xué)生對(duì)本章第1節(jié)《從全球變暖談起》的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生對(duì)“熱”“溫度”“全球變暖”等有了一定的感性認(rèn)識(shí)和知識(shí)儲(chǔ)備;本節(jié)課中的實(shí)驗(yàn)探究，旨在引導(dǎo)學(xué)生基于科學(xué)觀察，正確認(rèn)識(shí)汽化現(xiàn)象，得出有關(guān)汽化的科學(xué)結(jié)論。以水沸騰為例，學(xué)生雖然在日常生活中不乏相關(guān)閱歷，但如何科學(xué)地認(rèn)識(shí)這種現(xiàn)象卻存在著一系列問題，比如針對(duì)這種現(xiàn)象，從科學(xué)的角度觀察什么、怎樣觀察、收集什么數(shù)據(jù)、怎樣處理數(shù)據(jù)、得出什么結(jié)論和啟示等。對(duì)于生活中的一些自然現(xiàn)象，學(xué)生較少從科學(xué)角度認(rèn)真思考，這也是該年齡段學(xué)生的實(shí)際情況。教師在教學(xué)前需要對(duì)這些“實(shí)際情況”有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)。

（四）課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)的可操作性表述

結(jié)合課標(biāo)、教材和學(xué)情，我們將本課學(xué)習(xí)目標(biāo)表述如下：

1.知識(shí)與技能目標(biāo)。目標(biāo)1，知道什么是汽化，知道汽化的兩種方式;目標(biāo)2，知道什么是蒸發(fā)，知道影響蒸發(fā)快慢的因素，能解釋生活中的蒸發(fā)現(xiàn)象;目標(biāo)3，知道水沸騰的特點(diǎn)，知道一些液體的沸點(diǎn)。

2.過程與方法目標(biāo)。經(jīng)歷水沸騰的實(shí)驗(yàn)探究過程;觀察水沸騰時(shí)的現(xiàn)象;會(huì)用圖像法表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);發(fā)現(xiàn)水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)。培養(yǎng)良好的觀察習(xí)慣;樂于了解日常生活中的物理知識(shí)。

二、教學(xué)流程設(shè)計(jì)及流程優(yōu)化

教師無論在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)還是在實(shí)施教學(xué)過程中都應(yīng)具備強(qiáng)烈的目標(biāo)意識(shí)。依據(jù)4+N流程式教學(xué)模式及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下教學(xué)流程：展示總目標(biāo)→提出目標(biāo)1和目標(biāo)2→逐個(gè)達(dá)成目標(biāo)1和目標(biāo)2→目標(biāo)1和目標(biāo)2的檢測→目標(biāo)1和目標(biāo)2小結(jié)→提出目標(biāo)3→達(dá)成目標(biāo)3→目標(biāo)3檢測→總目標(biāo)小結(jié)。以上流程，以知識(shí)與技能目標(biāo)的實(shí)施為統(tǒng)領(lǐng)，過程與方法目標(biāo)以及情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)自然嵌入教學(xué)實(shí)施的過程當(dāng)中，適時(shí)融入情境創(chuàng)設(shè)等“+N”流程，達(dá)到對(duì)基本流程的優(yōu)化。

（一）創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)探究興趣，呈現(xiàn)本課總的學(xué)習(xí)目標(biāo)

教師播放西瓜爆炸視頻——把裝有液態(tài)氮的塑料瓶放進(jìn)在西瓜中間挖的圓孔里，結(jié)果發(fā)生了西瓜爆炸現(xiàn)象。于是教師提問：西瓜爆炸的原因是什么？學(xué)生答：液態(tài)氮體積變大，導(dǎo)致西瓜內(nèi)的氣壓變大而爆炸。教師不置評(píng)價(jià)，留下懸念，之后課件呈現(xiàn)本課的總學(xué)習(xí)目標(biāo)。

設(shè)計(jì)意圖：開課伊始，用教學(xué)視頻中的現(xiàn)象對(duì)學(xué)生造成視覺沖擊力，誘發(fā)其問題意識(shí)，激發(fā)其好奇心，使其樂于參與課堂探究學(xué)習(xí)。視頻教學(xué)屬模式中“+N”流程。

（二）提出目標(biāo)1和目標(biāo)2

教師課件呈現(xiàn)目標(biāo)1和目標(biāo)2。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)習(xí)目標(biāo)是學(xué)生學(xué)習(xí)的指路明燈。學(xué)習(xí)目標(biāo)由教師代為學(xué)生設(shè)置，它的及早呈現(xiàn)，是課堂教學(xué)成功的關(guān)鍵。該環(huán)節(jié)是模式中的核心流程之一。

（三）目標(biāo)1和目標(biāo)2的達(dá)成

學(xué)生自主預(yù)習(xí)課本，找到汽化和蒸發(fā)的定義并畫下來;教師引導(dǎo)學(xué)生舉例說明影響蒸發(fā)快慢的因素。

設(shè)計(jì)意圖：預(yù)習(xí)課本旨在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，讓學(xué)生盡可能自主實(shí)現(xiàn)難度不大的部分學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生通過在課本中勾畫汽化和蒸發(fā)的定義，并調(diào)動(dòng)已有知識(shí)儲(chǔ)備，大致可畫出本課知識(shí)的框架圖，為參與后面的探究學(xué)習(xí)掃清了知識(shí)障礙。結(jié)合生活經(jīng)歷談“實(shí)例”，從中分析影響蒸發(fā)快慢的主要因素，學(xué)生基本都可以做到有體驗(yàn)、有感受。接下來的“教學(xué)”過程，教師便只需帶領(lǐng)學(xué)生梳理一遍汽化、蒸發(fā)、影響蒸發(fā)快慢的因素等核心知識(shí)，知道學(xué)生“能夠聯(lián)系生活實(shí)例”即可。這樣的教學(xué)，既有利于提高學(xué)生的自學(xué)興趣和鉆研能力，又能促進(jìn)學(xué)生在教師導(dǎo)讀或講解時(shí)，把注意力盡可能地集中在“探究水的沸騰”這一高層次實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)目標(biāo)上。

（四）目標(biāo)1和目標(biāo)2的達(dá)標(biāo)檢測

達(dá)標(biāo)檢測，不是知識(shí)的直接問答，而是讓知識(shí)回歸生活應(yīng)用。

在本課中，教師呈現(xiàn)了如下有梯度的核心問題：

1.為什么在農(nóng)村用管道代替溝渠輸水？（這是一個(gè)相對(duì)容易的問題，基于對(duì)定義的理解便可得出答案，即“減少水分的蒸發(fā)”）

2.炎熱的夏天，為什么小狗總是伸出舌頭？（這是一個(gè)中等難度的應(yīng)用題，組織答案時(shí)需要聯(lián)想蒸發(fā)與溫度的關(guān)系）

3.游泳者從水中上岸后為什么會(huì)感覺冷？（這是一個(gè)有一定難度的問題，學(xué)生可以聯(lián)系“蒸發(fā)與吸熱，吸熱有致冷的作用”等知識(shí)作答）

設(shè)計(jì)意圖：以上三道檢測題都能聯(lián)系生活實(shí)際，都以快速簡答為主，針對(duì)性強(qiáng)，難易有層次，且具備鏈接中考的特征，可有效避免學(xué)生在回答時(shí)“重復(fù)”教師講述的原話。

（五）目標(biāo)3的達(dá)成

這是本課的教學(xué)重點(diǎn)，也是“實(shí)驗(yàn)探究”的重點(diǎn)。教師首先讓學(xué)生回顧生活中看到的沸騰現(xiàn)象，然后提出問題“水在沸騰前和沸騰時(shí)氣泡的大小是怎樣變化的？溫度又是怎樣變化的？”，啟發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中帶著任務(wù)觀察、思考，知道觀察什么、思考什么。

師：同學(xué)們都知道了什么是蒸發(fā)。哪位同學(xué)來說一說你所見過的沸騰現(xiàn)象？

生：燒水到水沸騰時(shí)，水壺上方會(huì)有大量的“水汽”。

生：水沸騰時(shí)會(huì)有氣泡。（小聲議論）還會(huì)有聲音。

師：沸騰現(xiàn)象中有很多值得我們探究的問題。我們先來探究水沸騰時(shí)，水中氣泡的大小變化和水溫變化。（課件呈現(xiàn)目標(biāo)3）

師：你們猜猜看，水沸騰時(shí)氣泡大小會(huì)怎樣變化？溫度又會(huì)怎樣變化？

生：溫度一直升高。（又有小聲議論）氣泡變大。

師：有的同學(xué)有不同觀點(diǎn)。但大家的說法，都只是猜想。請(qǐng)大家進(jìn)行小組討論，設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，來驗(yàn)證自己的猜想，并推薦一位發(fā)言人發(fā)表你們探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。（生在小組內(nèi)交流、討論）

生：用燒杯裝水來加熱，再觀察有關(guān)現(xiàn)象，就可以證明剛才的猜想是否正確了。

師：觀察什么現(xiàn)象？要收集什么數(shù)據(jù)么？

生：觀察氣泡變化的特點(diǎn)，用溫度計(jì)記錄水的溫度變化（能主動(dòng)聯(lián)系上節(jié)課中所學(xué)的內(nèi)容）。

師：（課件展示兩套實(shí)驗(yàn)裝置）這是課本中提供的實(shí)驗(yàn)裝置（指圖1），這是老師提供的實(shí)驗(yàn)裝置（指圖2）。誰能說說，老師用電熱水壺替代酒精燈的原因是什么？

生：用電加熱器會(huì)更安全，更方便控制，因?yàn)闊嵩锤€(wěn)定。

師：正確！下面請(qǐng)同學(xué)們以6人小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，老師要囑咐幾句。第一，注意安全，防止?fàn)C傷;第二，從80℃開始，每隔30s記錄一次數(shù)據(jù);第三，分工合作展開實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要整理好實(shí)驗(yàn)器材。

本次6人小組分工如下：2名觀察員，其中1名觀察氣泡變化、1名觀察溫度變化;1名報(bào)時(shí)員;1名記錄員;2名分析員。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)結(jié)束，教師播放水沸騰時(shí)氣泡變化的視頻慢動(dòng)作，學(xué)生通過視頻再次觀察。

師：哪位觀察員說一說水沸騰時(shí)水中氣泡的大小變化？

生：沸騰前，氣泡上升且變小;沸騰后，氣泡上升且變大。

師：因此，我們把液體的內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生的劇烈汽化現(xiàn)象，叫作沸騰。請(qǐng)?jiān)谡n本上畫出沸騰的概念。

師：哪位觀察員說一說水沸騰時(shí)水的溫度變化？

生：溫度先上升，后不變。

師：哪位記錄員用收集到的數(shù)據(jù)來說明這個(gè)事實(shí)？

另有學(xué)生補(bǔ)充回答相關(guān)數(shù)據(jù);教師把學(xué)生回答的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入設(shè)計(jì)好的電子表格，并向全班呈現(xiàn)。

師：除了表格，我們還可以用怎樣的方式來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以更直觀、形象地看到水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)呢？請(qǐng)同學(xué)們快速閱讀課本第90頁的《金鑰匙》。

生：圖像法。

師：請(qǐng)?jiān)谡n本上的溫度—時(shí)間坐標(biāo)系中，將這個(gè)電子表格中的數(shù)據(jù)通過描點(diǎn)連線繪制成溫度—時(shí)間圖像。（生自主繪圖，師巡堂觀察）

師：現(xiàn)在請(qǐng)根據(jù)我們繪制的溫度—時(shí)間圖像，完整表述水沸騰前后溫度變化的特點(diǎn)。

生：沸騰前，溫度上升;沸騰后，溫度不變。

師：我們把液體沸騰時(shí)的溫度叫作沸點(diǎn)。大家看課本第90頁，上面列舉了幾種液體的沸點(diǎn)，我們來了解一下。

隨后師生對(duì)幾種液體的沸點(diǎn)進(jìn)行了問答（過程略）。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生合作經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，可有效培養(yǎng)學(xué)生的合作能力以及在親歷實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師提出了如下幾個(gè)有質(zhì)量的問題，引導(dǎo)學(xué)生有序思考：哪位觀察員說一說水沸騰時(shí)的溫度變化？哪位記錄員用收集到的數(shù)據(jù)來說明這個(gè)事實(shí)？除了表格，我們還可以怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以更直觀、形象地感知水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)？綜上所述，請(qǐng)完整表述水沸騰前后溫度變化的特點(diǎn)。這些問題，每一個(gè)都是有的放矢，如同抽絲剝繭一般，把最終的核心結(jié)論經(jīng)由學(xué)生自己的分析去逐一落實(shí)，真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。以上教學(xué)過程中，包含了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、學(xué)生評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)等重要的教學(xué)細(xì)節(jié)，同時(shí)采用信息技術(shù)配合教學(xué)，如用電子表格快速準(zhǔn)確地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生觀察水沸騰前后氣泡變化時(shí)還用上了視頻的慢動(dòng)作功能，以便學(xué)生更加清晰、直觀地看到水沸騰時(shí)氣泡變化的細(xì)節(jié)，無聲地糾正了學(xué)生因?qū)嶒?yàn)不成功導(dǎo)致的錯(cuò)誤認(rèn)知，從方法上對(duì)學(xué)生進(jìn)行了科學(xué)有效的引領(lǐng)。

（六）目標(biāo)3的達(dá)標(biāo)檢測

依然采用知識(shí)應(yīng)用的方法來檢測學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。在本課中，教師回應(yīng)了本課開課時(shí)的那個(gè)實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生解釋西瓜爆炸的原因。

設(shè)計(jì)意圖：前后呼應(yīng)，讓開課時(shí)的問題情境悄無聲息地貫穿課堂教學(xué)的始終。當(dāng)學(xué)生經(jīng)歷了本課的完整學(xué)習(xí)，3個(gè)目標(biāo)的學(xué)習(xí)已然達(dá)成之后，教師再“喚醒”開課時(shí)創(chuàng)設(shè)的懸念情境，讓學(xué)生對(duì)應(yīng)地予以解釋、解決——懸而得解、問題釋然，從中感受到知識(shí)學(xué)以致用的價(jià)值。

（七）目標(biāo)小結(jié)

整理知識(shí)，將知識(shí)內(nèi)化于自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這是小結(jié)的重要任務(wù)，也是學(xué)生將零散的知識(shí)形成知識(shí)系統(tǒng)的重要途徑和過程。在本課中，教師讓學(xué)生對(duì)照總的學(xué)習(xí)目標(biāo)，看課本，梳理收獲，繪制知識(shí)樹（過程略）。

設(shè)計(jì)意圖：通過繪制知識(shí)樹，讓學(xué)生對(duì)汽化、蒸發(fā)和沸騰的知識(shí)逐步搭建起一個(gè)知識(shí)框架。

將4+N流程式教學(xué)模式用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們以教材中的必做實(shí)驗(yàn)為基本探究內(nèi)容，以關(guān)注學(xué)生的學(xué)為重要方法策略;教師作為課堂教與學(xué)的導(dǎo)師，用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式推進(jìn)流程式教與學(xué)，促使學(xué)生為達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)努力去獲取知識(shí)、發(fā)展能力，收到了較好的實(shí)驗(yàn)探究效果。（題圖左為作者胡彬彬，右為陳姍姍）

（責(zé)編 白聰敏）