初中物理實驗教學中的4+N流程優化

胡彬彬 陳姍姍

《義務教育物理課程標準（2011年版）》（以下簡稱課標）高度重視初中物理實驗教學，明確指出：實驗教學是物理教學的重要組成部分，是落實物理課程目標、全面提高學生科學素養的重要途徑。在進行4+N流程式教與學實驗研究的過程中，我校課題組在2019年基于本校物理教研組對實驗教學的研究，推出了《探究汽化和液化的特點（第一課時）》一課，參加柳州市第十八屆青年教師賽教課，獲得了一等獎。下面我們就以陳姍姍老師在本次賽教課中的教學實踐為例，談談初中物理實驗教學中的4+N流程優化策略。

一、厘清教學重難點，準確表述學習目標

學習目標在教學活動中發揮著重要的導向作用，也是“教師主導”與“學生主體”在教學中的重要體現。課時學習目標須基于課標、教材和學情確定。

（一）熟讀教材

《探究汽化和液化的特點（第一課時）》一課出自滬科粵教版物理八年級上冊第四章《物質的形態及其變化》第2節，第一課時重點探究“汽化”的特點。因為生活中的汽化現象比較普遍，學生相對容易理解，因此，教材把“汽化”的學習放在了前面，作為初中物理物態變化的第一個學習內容。本課的教學重點是探究水沸騰，認識液體沸騰的特點;教學難點是用“溫度—時間”圖像來處理實驗數據。

（二）精讀課標

課標對相關內容的要求如下：描述固、液和氣三種物態的基本特征;列舉自然界和生活中不同狀態的物質及其應用;經歷物態變化的實驗探究過程，知道物質的熔點、凝固點和沸點，了解物態變化過程中的吸熱和放熱現象;用物態變化的知識說明自然界和生活中的有關現象。

（三）學情分析

本課學習建立在學生對本章第1節《從全球變暖談起》的學習之后，學生對“熱”“溫度”“全球變暖”等有了一定的感性認識和知識儲備;本節課中的實驗探究，旨在引導學生基于科學觀察，正確認識汽化現象，得出有關汽化的科學結論。以水沸騰為例，學生雖然在日常生活中不乏相關閱歷，但如何科學地認識這種現象卻存在著一系列問題，比如針對這種現象，從科學的角度觀察什么、怎樣觀察、收集什么數據、怎樣處理數據、得出什么結論和啟示等。對于生活中的一些自然現象，學生較少從科學角度認真思考，這也是該年齡段學生的實際情況。教師在教學前需要對這些“實際情況”有一個清醒的認識。

（四）課時學習目標的可操作性表述

結合課標、教材和學情，我們將本課學習目標表述如下：

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

2.過程與方法目標。經歷水沸騰的實驗探究過程;觀察水沸騰時的現象;會用圖像法表示實驗數據;發現水沸騰時溫度變化的特點。

3.情感態度與價值觀目標。培養良好的觀察習慣;樂于了解日常生活中的物理知識。

二、教學流程設計及流程優化

教師無論在進行教學設計還是在實施教學過程中都應具備強烈的目標意識。依據4+N流程式教學模式及實驗教學的特點，我們設計了如下教學流程：展示總目標→提出目標1和目標2→逐個達成目標1和目標2→目標1和目標2的檢測→目標1和目標2小結→提出目標3→達成目標3→目標3檢測→總目標小結。以上流程，以知識與技能目標的實施為統領，過程與方法目標以及情感態度與價值觀目標自然嵌入教學實施的過程當中，適時融入情境創設等“+N”流程，達到對基本流程的優化。

（一）創設情境激發探究興趣，呈現本課總的學習目標

教師播放西瓜爆炸視頻——把裝有液態氮的塑料瓶放進在西瓜中間挖的圓孔里，結果發生了西瓜爆炸現象。于是教師提問：西瓜爆炸的原因是什么？學生答：液態氮體積變大，導致西瓜內的氣壓變大而爆炸。教師不置評價，留下懸念，之后課件呈現本課的總學習目標。

設計意圖：開課伊始，用教學視頻中的現象對學生造成視覺沖擊力，誘發其問題意識，激發其好奇心，使其樂于參與課堂探究學習。視頻教學屬模式中“+N”流程。

（二）提出目標1和目標2

教師課件呈現目標1和目標2。

設計意圖：學習目標是學生學習的指路明燈。學習目標由教師代為學生設置，它的及早呈現，是課堂教學成功的關鍵。該環節是模式中的核心流程之一。

（三）目標1和目標2的達成

學生自主預習課本，找到汽化和蒸發的定義并畫下來;教師引導學生舉例說明影響蒸發快慢的因素。

設計意圖：預習課本旨在培養學生自主學習的能力，讓學生盡可能自主實現難度不大的部分學習目標。學生通過在課本中勾畫汽化和蒸發的定義，并調動已有知識儲備，大致可畫出本課知識的框架圖，為參與后面的探究學習掃清了知識障礙。結合生活經歷談“實例”，從中分析影響蒸發快慢的主要因素，學生基本都可以做到有體驗、有感受。接下來的“教學”過程，教師便只需帶領學生梳理一遍汽化、蒸發、影響蒸發快慢的因素等核心知識，知道學生“能夠聯系生活實例”即可。這樣的教學，既有利于提高學生的自學興趣和鉆研能力，又能促進學生在教師導讀或講解時，把注意力盡可能地集中在“探究水的沸騰”這一高層次實驗探究的學習目標上。

（四）目標1和目標2的達標檢測

達標檢測，不是知識的直接問答，而是讓知識回歸生活應用。

在本課中，教師呈現了如下有梯度的核心問題：

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

2.炎熱的夏天，為什么小狗總是伸出舌頭？（這是一個中等難度的應用題，組織答案時需要聯想蒸發與溫度的關系）

3.游泳者從水中上岸后為什么會感覺冷？（這是一個有一定難度的問題，學生可以聯系“蒸發與吸熱，吸熱有致冷的作用”等知識作答）

設計意圖：以上三道檢測題都能聯系生活實際，都以快速簡答為主，針對性強，難易有層次，且具備鏈接中考的特征，可有效避免學生在回答時“重復”教師講述的原話。

（五）目標3的達成

這是本課的教學重點，也是“實驗探究”的重點。教師首先讓學生回顧生活中看到的沸騰現象，然后提出問題“水在沸騰前和沸騰時氣泡的大小是怎樣變化的？溫度又是怎樣變化的？”，啟發學生在實驗探究中帶著任務觀察、思考，知道觀察什么、思考什么。

師：同學們都知道了什么是蒸發。哪位同學來說一說你所見過的沸騰現象？

生：燒水到水沸騰時，水壺上方會有大量的“水汽”。

生：水沸騰時會有氣泡。（小聲議論）還會有聲音。

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

師：你們猜猜看，水沸騰時氣泡大小會怎樣變化？溫度又會怎樣變化？

生：溫度一直升高。（又有小聲議論）氣泡變大。

師：有的同學有不同觀點。但大家的說法，都只是猜想。請大家進行小組討論，設計出一個實驗方案，來驗證自己的猜想，并推薦一位發言人發表你們探究實驗的結果。（生在小組內交流、討論）

生：用燒杯裝水來加熱，再觀察有關現象，就可以證明剛才的猜想是否正確了。

師：觀察什么現象？要收集什么數據么？

生：觀察氣泡變化的特點，用溫度計記錄水的溫度變化（能主動聯系上節課中所學的內容）。

師：（課件展示兩套實驗裝置）這是課本中提供的實驗裝置（指圖1），這是老師提供的實驗裝置（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：用電加熱器會更安全，更方便控制，因為熱源更穩定。

師：正確！下面請同學們以6人小組為單位進行實驗。實驗前，老師要囑咐幾句。第一，注意安全，防止燙傷;第二，從80℃開始，每隔30s記錄一次數據;第三，分工合作展開實驗，實驗結束后要整理好實驗器材。

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名報時員;1名記錄員;2名分析員。學生分組實驗結束，教師播放水沸騰時氣泡變化的視頻慢動作，學生通過視頻再次觀察。

師：哪位觀察員說一說水沸騰時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，我們把液體的內部和表面同時發生的劇烈汽化現象，叫作沸騰。請在課本上畫出沸騰的概念。

師：哪位觀察員說一說水沸騰時水的溫度變化？

生：溫度先上升，后不變。

師：哪位記錄員用收集到的數據來說明這個事實？

另有學生補充回答相關數據;教師把學生回答的實驗數據記入設計好的電子表格，并向全班呈現。

師：除了表格，我們還可以用怎樣的方式來處理實驗數據，可以更直觀、形象地看到水沸騰時溫度變化的特點呢？請同學們快速閱讀課本第90頁的《金鑰匙》。

生：圖像法。

師：請在課本上的溫度—時間坐標系中，將這個電子表格中的數據通過描點連線繪制成溫度—時間圖像。（生自主繪圖，師巡堂觀察）

師：現在請根據我們繪制的溫度—時間圖像，完整表述水沸騰前后溫度變化的特點。

生：沸騰前，溫度上升;沸騰后，溫度不變。

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

隨后師生對幾種液體的沸點進行了問答（過程略）。

設計意圖：讓學生合作經歷科學探究的過程，可有效培養學生的合作能力以及在親歷實驗的過程中發現問題和解決問題的能力。實驗結束后，教師提出了如下幾個有質量的問題，引導學生有序思考：哪位觀察員說一說水沸騰時的溫度變化？哪位記錄員用收集到的數據來說明這個事實？除了表格，我們還可以怎樣處理實驗數據，可以更直觀、形象地感知水沸騰時溫度變化的特點？綜上所述，請完整表述水沸騰前后溫度變化的特點。這些問題，每一個都是有的放矢，如同抽絲剝繭一般，把最終的核心結論經由學生自己的分析去逐一落實，真正實現了學生學習的主體性。以上教學過程中，包含了學生動手實驗、展示實驗數據、學生評價、教師評價等重要的教學細節，同時采用信息技術配合教學，如用電子表格快速準確地處理實驗數據，讓學生觀察水沸騰前后氣泡變化時還用上了視頻的慢動作功能，以便學生更加清晰、直觀地看到水沸騰時氣泡變化的細節，無聲地糾正了學生因實驗不成功導致的錯誤認知，從方法上對學生進行了科學有效的引領。

（六）目標3的達標檢測

依然采用知識應用的方法來檢測學習目標的達成。在本課中，教師回應了本課開課時的那個實驗：讓學生解釋西瓜爆炸的原因。

設計意圖：前后呼應，讓開課時的問題情境悄無聲息地貫穿課堂教學的始終。當學生經歷了本課的完整學習，3個目標的學習已然達成之后，教師再“喚醒”開課時創設的懸念情境，讓學生對應地予以解釋、解決——懸而得解、問題釋然，從中感受到知識學以致用的價值。

（七）目標小結

整理知識，將知識內化于自己的知識結構，這是小結的重要任務，也是學生將零散的知識形成知識系統的重要途徑和過程。在本課中，教師讓學生對照總的學習目標，看課本，梳理收獲，繪制知識樹（過程略）。

設計意圖：通過繪制知識樹，讓學生對汽化、蒸發和沸騰的知識逐步搭建起一個知識框架。

將4+N流程式教學模式用于實驗教學，我們以教材中的必做實驗為基本探究內容，以關注學生的學為重要方法策略;教師作為課堂教與學的導師，用任務驅動的方式推進流程式教與學，促使學生為達成學習目標努力去獲取知識、發展能力，收到了較好的實驗探究效果。（題圖左為作者胡彬彬，右為陳姍姍）

（責編 白聰敏）