實(shí)驗(yàn)學(xué)案在物理課堂教學(xué)的探索

許巧玲 陳開岳

摘 ? 要：義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）修改了課程性質(zhì)，將“注重實(shí)驗(yàn)”改成了“以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”。新課標(biāo)指出物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程，所以要充分體現(xiàn)物理學(xué)科的特點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)充分利用起來。除了新課標(biāo)（2022年版）中要求的21個(gè)實(shí)驗(yàn)外，在每個(gè)章節(jié)選擇適合的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)，學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作分析交流，利用查閱書籍材料、網(wǎng)絡(luò)搜索等方式確定實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行操作、記錄、思考、自評(píng)、互評(píng)等環(huán)節(jié)。在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，滲透立德樹人的觀念；也在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生和智育水平的提高。

關(guān)鍵詞：立德樹人；提升智育；實(shí)驗(yàn)學(xué)案；教學(xué)模式

1 ?物理實(shí)驗(yàn)的思考

達(dá)·芬奇說：“科學(xué)如果不是從實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生并以一種清晰的實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)束，便是毫無用處的，充滿荒謬的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)?zāi)耸谴_實(shí)性之母。”2022年最新修訂的義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)闡述：義務(wù)教育物理課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程……引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，進(jìn)而學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)……形成科學(xué)態(tài)度和正確價(jià)值觀，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感、民族自豪感;激發(fā)學(xué)生熱愛黨、熱愛祖國、熱愛人民的情感，為培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人奠定基礎(chǔ)[ 1 ] 。新課標(biāo)指出的一條改革是突出實(shí)踐育人，強(qiáng)化課程與生產(chǎn)勞動(dòng)、社會(huì)實(shí)踐的結(jié)合，強(qiáng)調(diào)知行合一，倡導(dǎo)做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)，注重引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科探究活動(dòng)，開展跨學(xué)科實(shí)踐，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、建構(gòu)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)的過程，讓認(rèn)識(shí)基于實(shí)踐、通過實(shí)踐得到提升，克服認(rèn)識(shí)與實(shí)踐“兩張皮”的現(xiàn)象[ 2 ]。從新課標(biāo)首先可以看出教學(xué)過程中德育和智育等方面的體現(xiàn)以及要達(dá)到的目標(biāo)，也可以從上述的課標(biāo)內(nèi)容中看出實(shí)驗(yàn)在整個(gè)物理的教學(xué)過程中的重要性。實(shí)驗(yàn)是初中物理的重要組成部分，學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、團(tuán)隊(duì)合作，調(diào)查研究、討論交流的科學(xué)實(shí)踐過程中，觀察能力、動(dòng)手能力得到提升，物理思維得以建立，團(tuán)隊(duì)合作精神獲得培養(yǎng)。但在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師往往“重結(jié)果輕過程"，這必然導(dǎo)致學(xué)生知其然而不知其所以然。學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)膚淺的理解，以及不完整的認(rèn)識(shí)，使其在運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的過程中存在種種困難。讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過程，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)物理思維，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生和五育的發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)由“學(xué)會(huì)”向“會(huì)學(xué)”“樂學(xué)”的轉(zhuǎn)變。所以筆者試圖嘗試一種不同的教學(xué)模式，將居家實(shí)驗(yàn)和學(xué)校實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，在最新出版的義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)學(xué)生必做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了微調(diào)整，現(xiàn)在要求的必做實(shí)驗(yàn)總共21個(gè)，其中測量類實(shí)驗(yàn)9個(gè)，探究類實(shí)驗(yàn)12個(gè)（見表1）。

表 1

從以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不難看出，絕大部分的實(shí)驗(yàn)需要實(shí)驗(yàn)室配備相應(yīng)的儀器設(shè)備，為教學(xué)的進(jìn)行提供必需的保證。但是再通過對(duì)滬科版八、九年級(jí)教材內(nèi)容的總結(jié)分析可以看到，在每一個(gè)章節(jié)的教材內(nèi)容中都有相匹配的演示實(shí)驗(yàn)，這些演示實(shí)驗(yàn)并不是全部都需要實(shí)驗(yàn)室配備的專門的儀器，那么是不是可以改變教學(xué)模式，開發(fā)實(shí)驗(yàn)資源讓學(xué)生在新授課前通過教師的積極引導(dǎo)，利用實(shí)驗(yàn)學(xué)案的輔助，結(jié)合課標(biāo)要求，進(jìn)行簡單而安全的實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中觀察現(xiàn)象、簡單記錄（包括過程、現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、遇到的問題）、查閱資料、收集信息、分析與思考數(shù)據(jù)。

2 ?“德育為先、提高智育”教學(xué)模式的思考

如何盡可能讓每一個(gè)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)既讓學(xué)生感興趣又培養(yǎng)物理思維和促進(jìn)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)的提高，這需要仔細(xì)思考和不斷地磨合修改。在持續(xù)的實(shí)踐過程中，不斷地積累、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)學(xué)案，整合適合的實(shí)驗(yàn)資源，為學(xué)生五育的發(fā)展添磚加瓦。筆者通過在網(wǎng)絡(luò)上搜索、知網(wǎng)上查詢，目前可以查閱到的有關(guān)于實(shí)驗(yàn)學(xué)案的設(shè)計(jì)內(nèi)容大部分是2011年版的義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中要求學(xué)生必須會(huì)操作的20個(gè)實(shí)驗(yàn)。那么是不是可以在合適的章節(jié)中制定一個(gè)與該節(jié)教學(xué)內(nèi)容相契合的簡單而又貼近生活的實(shí)驗(yàn)學(xué)案，讓學(xué)生通過各種渠道信息的收集，動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)？目前學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)偏少，演示實(shí)驗(yàn)也是大部分由教師在課堂完成，學(xué)生僅僅是在教師的演示操作下，進(jìn)行短時(shí)間的觀察，此種方式帶來的弊端是學(xué)生參與感不強(qiáng)、體驗(yàn)感較弱。所以筆者思考是否可以嘗試加入實(shí)驗(yàn)學(xué)案模式輔助教學(xué)，充分將課堂的主體地位還給學(xué)生，如圖1教學(xué)模式。

（1）課前實(shí)驗(yàn)操作是學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的初步認(rèn)識(shí)，學(xué)生團(tuán)隊(duì)需要按照實(shí)驗(yàn)學(xué)案的要求，小組學(xué)員通過查閱課本或其他書籍資料、網(wǎng)絡(luò)搜索等方式收集信息，制定簡單的實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且記錄實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題和自身對(duì)該實(shí)驗(yàn)的思考。這個(gè)環(huán)節(jié)是整堂課的開始，所以這一步的重要性不言而喻，需要先讓學(xué)生的興趣提起來，調(diào)動(dòng)起學(xué)生的積極性，對(duì)學(xué)案的要求：實(shí)驗(yàn)從簡單入手，學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的器材準(zhǔn)備盡量可以從身邊的物體入手，容易獲得且能夠體現(xiàn)物理來源于生活，學(xué)生通過對(duì)身邊這些常見物體的使用，增加對(duì)生活的熱愛。鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)廢物的利用，提高學(xué)生保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的意識(shí)，通過小小的廢物利用行為讓可持續(xù)發(fā)展的精神慢慢在學(xué)生的心里潛移默化，培養(yǎng)學(xué)生成為有責(zé)任感的新一代。

（2）課上學(xué)生演示是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的淺層認(rèn)識(shí)，一堂課以學(xué)生的演示實(shí)驗(yàn)開始，學(xué)生演示操作實(shí)驗(yàn)步驟，并對(duì)現(xiàn)象加以講述，這個(gè)環(huán)節(jié)逐漸鍛煉了口頭表達(dá)能力和思維的連貫性。學(xué)生提出在實(shí)驗(yàn)過程中碰到的問題，可以激發(fā)學(xué)生獨(dú)立的思考，為后面的教學(xué)環(huán)節(jié)做鋪墊。

（3）教師引導(dǎo)環(huán)節(jié)是深層認(rèn)識(shí)的開始，教師根據(jù)學(xué)生的演示和口頭講解引導(dǎo)全班學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行思索，針對(duì)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與學(xué)生的實(shí)驗(yàn)困惑進(jìn)行分析，最后從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行總結(jié)。

（4）學(xué)生自評(píng)和互評(píng)環(huán)節(jié)是深層認(rèn)識(shí)的遞進(jìn)，學(xué)生根據(jù)前面引導(dǎo)環(huán)節(jié)的總結(jié)知識(shí)，對(duì)自己和其他團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，指出實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)和可以改進(jìn)的地方。這個(gè)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，能夠促進(jìn)學(xué)生的分析、交流、評(píng)估、反思和創(chuàng)新等方面能力得到進(jìn)一步提高，使整體的智育水平得以上升。

以滬科版八年級(jí)第九章第三節(jié)“物體的浮與沉”為例，本節(jié)課分成兩個(gè)課時(shí)，第一課時(shí)講解浮沉條件，第二課時(shí)講解浮沉的應(yīng)用。在第二課時(shí)開始前布置給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)案內(nèi)容如下：

請同學(xué)們根據(jù)“物體的浮與沉”第一課時(shí)的學(xué)習(xí)，通過閱讀課本，上網(wǎng)搜索等方式查閱資料，設(shè)計(jì)一款密度計(jì)，器材選擇盡量廢物利用，讓我們一起做個(gè)環(huán)保小達(dá)人。建議完成以下幾點(diǎn)記錄：實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你遇到的問題，如何改進(jìn)……（實(shí)驗(yàn)成品下節(jié)課帶到課堂）

此次實(shí)驗(yàn)學(xué)生設(shè)計(jì)的密度計(jì)五花八門，以其中兩組學(xué)生的作品為例。

實(shí)驗(yàn)3：

①將形狀不規(guī)則塑料杯裝入適量水，使其總質(zhì)量等于實(shí)驗(yàn)一試管與水的總質(zhì)量，放入深水杯中，調(diào)試使其豎直漂浮在水中。

②塑料杯漂浮后，將水面到塑料杯的位置劃上記號(hào)。

③用膠帶把塑料杯口密封，保證水不漏出。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

利用阿基米德原理，密度計(jì)漂浮在水面上F■=G。第一次實(shí)驗(yàn)和第二次實(shí)驗(yàn)的試管是一樣的，也就是重力一樣，水和糖的重力自然也是相等的。兩次實(shí)驗(yàn)水面到試管的高度都是一樣的，與裝在試管里的物質(zhì)無關(guān)。滿足F■=G，試管都能漂浮。第三次實(shí)驗(yàn)塑料杯的體積、高度都不與試管相同，都比試管大。從而得出結(jié)論，密度計(jì)的體積越大，里面裝的物質(zhì)體積越大。

學(xué)生二：

實(shí)驗(yàn)器材：滴管、沙子、玻璃杯、水、油、酒精、鹽

實(shí)驗(yàn)步驟：

①滴管開口處剪掉，裝入沙子，制成簡易密度計(jì)。

②將滴管放入分別裝有酒精、食用油、水的玻璃杯中，觀察滴管在不同液體中漂浮時(shí)的液面位置，畫上記號(hào)。

③調(diào)制鹽水，多次改變鹽水密度，記錄滴管漂浮在各種鹽水的液面位置，增大滴管密度計(jì)量程。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)漂浮狀態(tài)，F(xiàn)=G，通過改變液體的密度，記錄液面的位置，實(shí)現(xiàn)密度計(jì)的制作。

從這兩組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以看出學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的思考，不同學(xué)生的思考方式和角度各有不同，也體現(xiàn)了學(xué)生的個(gè)體差異。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中反映出學(xué)生的思維過程，第一組學(xué)生利用第一課時(shí)浮與沉的條件進(jìn)行推導(dǎo)，找出相對(duì)應(yīng)的每一個(gè)刻度，最后利用信息技術(shù)將計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到函數(shù)圖像，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程不僅讓學(xué)生的思維水平得到了提升，而且促進(jìn)了物理的深度學(xué)習(xí)，提升了學(xué)生的智育水平。下面是兩組學(xué)生的互評(píng)。

a. 學(xué)生二對(duì)學(xué)生一的評(píng)價(jià)。

優(yōu)點(diǎn)：

①對(duì)密度計(jì)原理的解釋很全面。

缺點(diǎn)：沒有對(duì)密度計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確性的測試，要用試驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果才使密度計(jì)的準(zhǔn)確性更有信服力。

b. 學(xué)生一對(duì)學(xué)生二的評(píng)價(jià)。

優(yōu)點(diǎn)：

①實(shí)驗(yàn)步驟很清晰，從頭到尾讓人一目了然。

②在實(shí)驗(yàn)過程中將密度計(jì)放到其他液體中進(jìn)行對(duì)比，可以看出不同液體的不同現(xiàn)象。

改進(jìn)：如何增大密度計(jì)質(zhì)量？如果用原來的滴管是無法辦到的，如果增大了滴管或里面物體的質(zhì)量，那么它的重力也就變大了，那么很可能導(dǎo)致F＜G了，那樣密度計(jì)就下沉了。實(shí)驗(yàn)者可以在改進(jìn)后加入自己的改進(jìn)結(jié)果。

通過學(xué)生的互評(píng)和自評(píng)可以看到學(xué)生的思考程度和學(xué)生理解不足或者錯(cuò)誤的地方，教師可以及時(shí)指導(dǎo)；同時(shí)也可增強(qiáng)學(xué)生思考分析和解釋的意識(shí)，讓學(xué)生能夠簡單而直接地表達(dá)觀點(diǎn)，也在潤物細(xì)無聲的實(shí)踐中逐漸培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑和創(chuàng)新的精神。

3 ?總結(jié)

通過實(shí)驗(yàn)學(xué)案加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生在不斷地動(dòng)手動(dòng)腦過程中獲得成就感，而且能夠提高自身學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)實(shí)事求是和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。德育為先、提升智育，新課標(biāo)中闡述：推動(dòng)育人方式變革，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，凸顯學(xué)生主體地位，而引入實(shí)驗(yàn)學(xué)案的課堂模式就是將課堂主體權(quán)還給學(xué)生。物理課程的性質(zhì)是引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，進(jìn)而學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)探究過程中形成科學(xué)態(tài)度和正確價(jià)值觀[ 1 ] 。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版 ）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：1-8.

［2］ 教育部教材局.教育部教材局負(fù)責(zé)人就《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）答記者問[EB/OL].[2022-04-21].中華人共和國教育部網(wǎng)站http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s271/202204/t20220421_620066.html.