劉宏　陸海軍　劉鵬　

摘 要：初中物理復(fù)習(xí)教學(xué)通常呈現(xiàn)的是應(yīng)試模式，引進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)檎n堂帶來(lái)知、行、情并茂的生命力.在復(fù)習(xí)課上理應(yīng)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)、注重創(chuàng)新、突出學(xué)生.學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有助于拓展對(duì)物理概念的認(rèn)識(shí)、深化對(duì)物理規(guī)律的理解、提升綜合運(yùn)用的能力，優(yōu)化初中物理復(fù)習(xí)教學(xué).本文以“浮力復(fù)習(xí)”教學(xué)中引進(jìn)的幾個(gè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為例，介紹其在復(fù)習(xí)課上的獨(dú)特功效.

關(guān)鍵詞：復(fù)習(xí)教學(xué);實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新;學(xué)生

文章編號(hào)：1008-4134（2019）14-0035中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

復(fù)習(xí)就是重復(fù)學(xué)習(xí)學(xué)過(guò)的東西，使其得到鞏固（漢語(yǔ)辭海釋義）.初中物理的實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容之一，也是學(xué)習(xí)物理知識(shí)技能和思維方法的重要途徑，實(shí)驗(yàn)探究的復(fù)習(xí)也理應(yīng)成為復(fù)習(xí)課上的重頭戲.

在初中物理新授課上實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)能夠得到廣泛的重視，但在復(fù)習(xí)課上實(shí)驗(yàn)探究卻被大大的弱化，常見(jiàn)的方式是利用課件、視頻或器材等幫學(xué)生溫習(xí)儀器的使用方法和重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，有時(shí)甚至退化成知識(shí)點(diǎn)識(shí)記的復(fù)習(xí)，通常以刷題的形式達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，單為應(yīng)試，與學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展無(wú)益.

怎樣才能讓學(xué)生在初中物理復(fù)習(xí)課上也能知、行、情并茂，提高復(fù)習(xí)的效率呢？在復(fù)習(xí)教學(xué)中引入學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是一種行之有效的辦法.解讀初中物理復(fù)習(xí)教學(xué)中的“學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”，其意義有三個(gè)層次：

第一層應(yīng)強(qiáng)調(diào)“實(shí)驗(yàn)”.要求在復(fù)習(xí)課上也要?jiǎng)邮肿鰧?shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)身體力行的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，把學(xué)過(guò)的物理知識(shí)融會(huì)貫通，達(dá)成復(fù)習(xí)課的教學(xué)目標(biāo);

第二層應(yīng)注重“創(chuàng)新”.要求學(xué)生能夠運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)技能和思維方法，提出有別于常規(guī)實(shí)驗(yàn)的思路.可以對(duì)做過(guò)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)、完善和拓展式的微創(chuàng)新，也可以采用新的器材另辟蹊徑進(jìn)行再探究，還可以創(chuàng)設(shè)新的問(wèn)題情境通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)解決……無(wú)論采取何種形式、進(jìn)行多大程度的創(chuàng)新，其目的都是讓學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)進(jìn)行深度學(xué)習(xí);

第三層應(yīng)突出“學(xué)生”.利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生復(fù)習(xí)，教師的工夫應(yīng)花在課前，需要精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情境、編制實(shí)驗(yàn)問(wèn)題等.課堂實(shí)驗(yàn)的舞臺(tái)學(xué)生必須唱主角：首先，創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)情境要能讓學(xué)生暴露出前期學(xué)習(xí)中存在的真問(wèn)題;其次，學(xué)生在回憶學(xué)過(guò)的物理知識(shí)后，通過(guò)獨(dú)立或者合作學(xué)習(xí)嘗試設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案解決問(wèn)題，并能根據(jù)方案進(jìn)行真實(shí)驗(yàn);最后，對(duì)順利完成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納分析，以期能夠有新的發(fā)現(xiàn)，對(duì)失敗的實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行評(píng)估和反思，找到失敗的原因，進(jìn)行再創(chuàng)新，學(xué)生且做且思才能通過(guò)復(fù)習(xí)悟出真道理，達(dá)成知識(shí)重構(gòu)和能力提升.

本文以“浮力復(fù)習(xí)”教學(xué)中引入的幾個(gè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為例，呈現(xiàn)其在物理復(fù)習(xí)課上起到的獨(dú)特功效.

1 點(diǎn)穴思維盲點(diǎn)，利用學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)拓展對(duì)物理概念的認(rèn)識(shí)

初中物理只需要研究物體在靜液體中所受的浮力.浮力的方向是一個(gè)抽象的概念，新授課時(shí)學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)和類(lèi)比得出浮力的方向是向上的.而具體到“豎直向上”，則多由二力平衡的條件推理得出，未經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，學(xué)生對(duì)浮力方向的認(rèn)識(shí)還只能停留在識(shí)記的層面.復(fù)習(xí)課上通過(guò)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可以消除對(duì)這一概念認(rèn)識(shí)的盲點(diǎn).

師：浮力的方向？

生：豎直向上.

師：怎樣用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？

教師出示如圖1（甲）所示實(shí)驗(yàn)裝置，并說(shuō)明乒乓球和細(xì)繩的重力可忽略不計(jì).

師：在水中靜止的乒乓球受到哪幾個(gè)力的作用？它們之間有什么關(guān)系？

生：受到浮力和拉力，它們是一對(duì)平衡力.

師：這兩個(gè)力的方向分別朝向哪兒？要求說(shuō)出判斷的依據(jù).

生：根據(jù)細(xì)繩拉直時(shí)是沿豎直方向的，可以判斷細(xì)繩拉力的方向是豎直向下的;根據(jù)二力平衡的條件可知水對(duì)乒乓球的浮力方向是豎直向上的.

師：能否用實(shí)驗(yàn)證明細(xì)繩拉直時(shí)是沿豎直方向的？

生：可以利用重垂線(xiàn).

師：誰(shuí)能自制一個(gè)重垂線(xiàn)來(lái)證明？

學(xué)生自薦到講臺(tái)上選用教師提供的器材，制作如圖1（乙）所示的重垂線(xiàn)，完成演示驗(yàn)證實(shí)驗(yàn).

師：請(qǐng)你說(shuō)明是怎么證明的？

生：因?yàn)橹卮咕€(xiàn)是沿豎直方向的，大家可以看到拉著乒乓球的細(xì)繩與重垂線(xiàn)平行，所以拉著乒乓球的細(xì)繩也是沿豎直方向的.

師：浮力的方向總是豎直向上的嗎？能否用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的結(jié)論？

學(xué)生討論，設(shè)計(jì)方案，到講臺(tái)上演示如圖1（丙）所示的實(shí)驗(yàn).

生：無(wú)論燒杯向哪個(gè)方向傾斜，乒乓球靜止時(shí)，拉著乒乓球的細(xì)繩總是與重垂線(xiàn)平行的，可以說(shuō)明浮力的方向總是豎直向上的.

點(diǎn)評(píng)：這個(gè)實(shí)驗(yàn)用來(lái)復(fù)習(xí)浮力方向，并非原創(chuàng)，只是讓學(xué)生在原實(shí)驗(yàn)方案（圖甲）的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善，但這樣的微創(chuàng)新既能幫助學(xué)生建立新舊知識(shí)的聯(lián)系，又能拓展學(xué)生對(duì)浮力方向是豎直向上的這個(gè)抽象概念的認(rèn)識(shí)，消除知識(shí)的盲點(diǎn)，恰到好處.

2 另辟探究蹊徑，利用學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)來(lái)深化物理規(guī)律的理解

阿基米德原理和物體的浮沉條件是兩個(gè)重要的物理規(guī)律，復(fù)習(xí)課上通常需要讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際問(wèn)題（如典型例題）的解析加深對(duì)規(guī)律內(nèi)涵和外延的理解，然后利用變式訓(xùn)練進(jìn)行鞏固.但這種機(jī)械重復(fù)的刷題訓(xùn)練，僅僅停留在思維層次的刺激反應(yīng)，目的是在解決同類(lèi)問(wèn)題時(shí)能產(chǎn)生條件反射，這是一種簡(jiǎn)單和低效的學(xué)習(xí)方式.復(fù)習(xí)課上教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用上述規(guī)律和相關(guān)物理知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生手、眼、耳、口、腦等并用，可以提高復(fù)習(xí)的效率.

在學(xué)生自主復(fù)習(xí)過(guò)阿基米德原理和物體的浮沉條件后，分發(fā)如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置.在乒乓球上打兩個(gè)小孔，往乒乓球中注入適量的水，再用橡皮筋和雙面膠將乒乓球與鐵制螺母拴在一起，放入一個(gè)裝水的透明塑料杯中，讓乒乓球和螺母沉入水底.教師介紹實(shí)驗(yàn)裝置，但不告訴學(xué)生乒乓球中注入了水，然后告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究目標(biāo)：設(shè)法使沉在水底的乒乓球和螺母浮起來(lái)（不允許用手拉）.

師：乒乓球和螺母為什么會(huì)沉在水底？

生：因?yàn)樗鼈兪艿降母×π∮谥亓?

師：怎樣才能使沉在水底的乒乓球和螺母浮起來(lái)？

生：使它們受到的浮力大于重力.

師：如何才能做到？請(qǐng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究.

教師出示備選器材：乒乓球、注射器、食鹽和竹筷等，但數(shù)量有限，每個(gè)小組只能選取一種輔助器材;要求：盡量采用不同方法使乒乓球和螺母從水底浮起來(lái)，實(shí)驗(yàn)成功后向大家介紹實(shí)驗(yàn)方案和設(shè)計(jì)依據(jù).

學(xué)生選取實(shí)驗(yàn)器材，分組合作，討論方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)完成后，小組代表展示實(shí)驗(yàn)成果，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案.

方法1：

師：你們選用了什么輔助器材？

生：選用的是食鹽和筷子.

師：你們是怎么做的？

生：往水中加入食鹽，并用筷子攪拌，可以使乒乓球和螺母浮起來(lái).（如圖3所示）

師：加入食鹽是什么目的？

生：為了增大液體的密度，從而增大乒乓球和螺母受到的浮力，使浮力大于重力.

方法2：

師：你們選用了什么輔助器材？

生：選用的是乒乓球.

師：你們是怎么做的？

生：在原來(lái)的乒乓球和螺母上再加拴一個(gè)乒乓球，然后放入水中，乒乓球和螺母會(huì)浮起來(lái).（如圖4所示）

師：再加拴一個(gè)乒乓球是什么目的？

生：為了增大排開(kāi)液體的體積，從而增大乒乓球和螺母受到的浮力，使浮力大于重力.

方法3：

師：你們選用了什么輔助器材？

生：選用的是注射器.

師：為什么選注射器？

生：我們發(fā)現(xiàn)乒乓球里面有水，選用注射器抽出乒乓球內(nèi)的水，再放入水中，乒乓球和螺母會(huì)浮起來(lái).（如圖5所示）

師：抽出乒乓球內(nèi)的水是什么目的？

生：為了減小乒乓球和螺母的總重力，使重力小于浮力.

小結(jié)：

師：要使沉在液體底部的物體浮起來(lái)有哪些方法？

生：可以通過(guò)增大液體的密度或者增大物體排開(kāi)液體的體積來(lái)增大物體受到的浮力，也可以減小物體自身的重力.

點(diǎn)評(píng)：這個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)用來(lái)復(fù)習(xí)阿基米德原理和物體的浮沉條件，融合了教師和學(xué)生集體的智慧.首先是實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新.選擇的實(shí)驗(yàn)組件都是生活中常見(jiàn)的物品，有別于新授課上使用的實(shí)驗(yàn)室器材，學(xué)生感到親近和新鮮，能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望;實(shí)驗(yàn)裝置看似簡(jiǎn)單，準(zhǔn)備起來(lái)卻頗費(fèi)功夫，在乒乓球上拴多大質(zhì)量的鐵螺母、往乒乓球內(nèi)注入多少水才能使乒乓球沉入水底后，再往水中加食鹽最多至飽和狀態(tài)時(shí)還要能浮起來(lái)，都需要經(jīng)過(guò)精確測(cè)算和反復(fù)試驗(yàn).其次是復(fù)習(xí)方法的創(chuàng)新.學(xué)生自主復(fù)習(xí)物理規(guī)律的內(nèi)容起止于認(rèn)知層面，針對(duì)探究目標(biāo)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)方案促進(jìn)了學(xué)生對(duì)規(guī)律的內(nèi)涵和外延的理解.最后是學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新.教師為學(xué)生提供了多種備選的輔助器材，目的是引導(dǎo)學(xué)生的開(kāi)放性學(xué)習(xí)，思考同一問(wèn)題的不同解決方案;同時(shí)限制了可選器材的數(shù)量，每個(gè)學(xué)習(xí)小組只能選擇一種輔助器材完成實(shí)驗(yàn)，這又要求學(xué)生通過(guò)協(xié)商迅速作出選擇，并能夠根據(jù)所選器材定向思考解決問(wèn)題的唯一方案.在復(fù)習(xí)課上利用學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律進(jìn)行了深度學(xué)習(xí).

3 巧設(shè)類(lèi)STEM情境，利用學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)來(lái)提升綜合運(yùn)用的能力

浮力的計(jì)算要求學(xué)生會(huì)建立模型、受力分析和演繹推理，能綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的力學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，是初中物理學(xué)習(xí)的難點(diǎn).在復(fù)習(xí)課上，教師可以改變一下單純依靠講練結(jié)合的傳統(tǒng)授課模式，將需要鞏固的科學(xué)知識(shí)、訓(xùn)練的實(shí)踐技能和培養(yǎng)的數(shù)理運(yùn)算能力融入到實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，設(shè)計(jì)類(lèi)似STEM課程的情境，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)來(lái)提升綜合運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

教師出示一個(gè)50ml的量筒，讓學(xué)生觀(guān)察.

師：仔細(xì)觀(guān)察量筒，其刻度線(xiàn)位于量筒的內(nèi)壁還是外壁？

生：在量筒外壁上.

師：刻度線(xiàn)刻在外壁上指示的是該刻度線(xiàn)以下量筒外部還是內(nèi)部的體積？

學(xué)生交流，提出各自的見(jiàn)解.

教師在黑板上畫(huà)出如圖6甲所示的量筒示意圖，并在其上任意畫(huà)一刻度線(xiàn);讓學(xué)生分別描繪出該刻度線(xiàn)以下量筒內(nèi)部和外部占據(jù)的空間，標(biāo)記如圖6乙和丙所示.

教師出示一個(gè)裝水的方形玻璃魚(yú)缸.

師：請(qǐng)同學(xué)們借助這個(gè)裝水的魚(yú)缸，運(yùn)用浮力的知識(shí)，通過(guò)演算推理分析量筒上的刻度線(xiàn)指示的是其外部還是內(nèi)部的體積，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.

學(xué)生分組討論，分析推理，設(shè)計(jì)方案;師生交流，共同探討，進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

生：讓量筒漂浮在水面上，用注射器量取一定量水（如10ml）注入量筒中，再比較量筒浸入水中體積的變化量與注入水的量是否相等.

師：設(shè)計(jì)的依據(jù)是什么？

學(xué)生在黑板上進(jìn)行演繹推理，具體過(guò)程整理如下：

分析：由圖6乙和丙可知V內(nèi)

在不考慮量筒自身重力的理想模型下進(jìn)行討論：

（1）若量筒上10ml刻度線(xiàn)指示的是其外部體積，則ΔV排=V外，量筒靜止時(shí)，外部水面會(huì)與10ml刻度線(xiàn)相平，即量筒浸入水中的深度等于10ml刻度線(xiàn)的高度，如圖6丁所示;

（2）若量筒上10ml刻度線(xiàn)指示的是其內(nèi)部體積，則ΔV排=V內(nèi)

教師將量筒放入水中，靜止時(shí)的狀態(tài)如圖7所示.

師：量筒在水中漂浮，這樣的狀態(tài)行嗎？

生：不行，要讓它豎直漂浮在水中.

師：有什么辦法？

生：可以往量筒中放入一個(gè)配重物.

師：加水可以嗎？

生：試一試.

學(xué)生用注射器抽取適量?jī)读思t墨水的水注入量筒，量筒靜止時(shí)的狀態(tài)如圖8所示.

師：接下來(lái)干什么？

生：再用注射器抽取10ml水注入量筒中，測(cè)出量筒浸入水中深度的變化量.

學(xué)生注水后，發(fā)現(xiàn)無(wú)法測(cè)量量筒浸入水中深度的變化量;師生共同分析，原因是沒(méi)有記錄加水前量筒外部水面的位置.

師：如何解決這個(gè)問(wèn)題？

生：可以用記號(hào)筆作標(biāo)記.

學(xué)生嘗試后發(fā)現(xiàn)，用記號(hào)筆做的標(biāo)記浸水后很快會(huì)溶解.

師：有其它辦法嗎？

生：可以用橡皮筋作標(biāo)記.

學(xué)生實(shí)驗(yàn)，再次向量筒中注入10ml水，注水前后水面位置標(biāo)記如圖9所示;接著取出量筒，用刻度尺測(cè)量?jī)蓸?biāo)記間的距離以及每10ml刻度線(xiàn)間的距離，發(fā)現(xiàn)深度變化量小于10ml刻度線(xiàn)的高度.

師：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出什么結(jié)論？

生：說(shuō)明量筒外壁上的刻度線(xiàn)指示的是其內(nèi)部的體積.

師：是的，量筒上的刻度線(xiàn)刻在外壁上只是為了方便讀數(shù).思考一下，要滿(mǎn)足什么條件，加入10ml水后才會(huì)出現(xiàn)圖6丁所示情形？

生：應(yīng)滿(mǎn)足的條件是V內(nèi)=V外，也就是說(shuō)忽略量筒壁厚.

師：對(duì)，這是一種重要的物理思維.課后請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用這種思維，利用彈簧測(cè)力計(jì)和一個(gè)塑料保鮮袋，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證阿基米德原理”.

點(diǎn)評(píng)：量筒是學(xué)生熟悉的測(cè)量工具，但其刻度線(xiàn)刻在內(nèi)壁還是外壁上，多數(shù)學(xué)生未必會(huì)留意，提出本實(shí)驗(yàn)的探究問(wèn)題可以引起認(rèn)知沖突，能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望.然而，量筒是用來(lái)測(cè)量倒入其內(nèi)液體體積的儀器，其刻度線(xiàn)肯定是指示內(nèi)部液體的體積，所以本實(shí)驗(yàn)探究的是一個(gè)偽問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)的目的就是要證偽.量筒是一個(gè)形狀不規(guī)則的實(shí)物，教師要先引導(dǎo)學(xué)生把問(wèn)題的核心部分剝離出來(lái)，進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，建立如圖6所示的物理模型，有助于學(xué)生思考問(wèn)題.該實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)需要學(xué)生結(jié)合物理模型，綜合運(yùn)用阿基米德原理和物體的浮沉條件等科學(xué)知識(shí)，通過(guò)演繹推理分析，得出需要采取的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案和判斷依據(jù)，這是一個(gè)思辨的過(guò)程，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的技術(shù)問(wèn)題，例如：如何使量筒豎直漂浮在水中？如何測(cè)量量筒浸入水中深度的變化量？有的學(xué)生有相關(guān)儲(chǔ)備，變換實(shí)驗(yàn)情境后要能夠遷移運(yùn)用，就像“自制密度計(jì)”活動(dòng)中使密度計(jì)豎直漂浮的技術(shù);有的則需要學(xué)生自己摸索，掌握特定情境中解決問(wèn)題的特殊技能，就像在水中給量筒作標(biāo)記的技術(shù).這些工藝方面的動(dòng)手操作能力，只有在學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐過(guò)程中才能培養(yǎng)出來(lái).

結(jié)語(yǔ)：《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》提出：科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式.在初中物理復(fù)習(xí)教學(xué)中重視實(shí)驗(yàn)本就是順應(yīng)學(xué)科本質(zhì)的正道，教師如果能夠在復(fù)習(xí)課上適時(shí)插入幾個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，無(wú)疑可以激活自己的課堂教學(xué)，要是能夠讓學(xué)生自己去創(chuàng)新設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)探究，便能輕松地將復(fù)習(xí)課的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，真正做到復(fù)習(xí)教學(xué)也能為提升學(xué)生的核心素養(yǎng)服務(wù).筆者真是本著這樣的理念在自己的復(fù)習(xí)課上進(jìn)行了些許嘗試，究竟怎樣讓學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在初中物理復(fù)習(xí)教學(xué)中發(fā)揮更大的作用，還需要廣大同仁共同探究.

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