讓物理實驗在學習過程中枝繁葉茂

物理實驗是物理科學理論的支柱，做好物理實驗是學好物理課程的基礎。“循環-差異教學”是基于課程標準的教學，“循環”指所有學生的學習都要經歷“個體自學、同伴互導、教師解難”三個逐層提升、循環遞進的學習過程；“差異”指不同的學生個體，其思維方式、學習方式、學習進程千差萬別，有著極大的差異性和互補性。“循環-差異教學”的物理課堂，依據學生的物理學習規律，將物理實驗教學融進學生的學習進程，使實驗教學在學生的學習過程中得到有效實施。

1.基于標準的“學案”為實驗在學習過程中的成長提供肥沃的土壤

“循環-差異教學”的學案是學生課堂學習的腳手架和路線圖，學案的結構與課堂結構相對應，包括目標定向、個體自學、同伴互導、教師解難、練習檢測和補充學習六個部分。

課程標準指出，實驗教學的課程目標是多維的，包括通過實驗來學習物理知識、訓練操作技能，發展學生的實驗能力、提高科學素養；學生經歷實驗過程是目標達成的基礎。物理的課堂教學應該讓學生通過設計實驗、收集和分析實驗數據等學生的自主活動，來提高學生的實驗能力，讓學生在實驗中認識尊重客觀數據的重要性，從而養成實事求是的科學態度，在實驗的相互配合中發揚合作精神，在認真收集、處理實驗信息中培養嚴謹的科學態度和科學精神。

“循環-差異教學”物理課堂學案的“個體學習”，緊緊圍繞課時學習目標，給出學生“讀書思考、動手實驗、歸納總結”等具體的學習任務，要求學生經歷自主的物理學習過程。例如，課標“通過實驗，認識牛頓第一定等律”，學案“個體自學”內容的編寫，便要求教師課前為學生課堂的自主學習，準備好斜面、木板、玻璃板、棉布和小車等實驗器材；課堂學習先閱讀課本，思考力與運動的關系，理解阻力、動力對物體運動狀態改變的作用，獲得阻力同樣會影響物體運動的重要結論，提出阻力是如何影響運動的問題；接著利用準備好的實驗器材，以小組合作的方式，探究阻力對物體運動的影響。實驗中的對象物體是小車，改變阻力的方法是用接觸面間粗糙程度不同的材料，小車運動的控制是由斜面的同一點滑下。課堂學習過程中，學生先閱讀課本，熟悉問題的情境，知識所研究問題的地位，由此進行思考和實驗方案的設計；根據課本的描述，組裝實驗器材，遇到問題則要有借助學案、同學和教師幫助的意識；實驗時及時收集數據，記錄到課本或學案指定的位置，進而實現經歷實驗過程，奠定理解物理知識的直觀基礎；分析實驗數據，確信物理知識的實用價值；獲取物理知識的同時，訓練實驗操作技能”的課程目標。

“循環-差異教學”物理課堂學案的“個體自學”指導，在全面落實課程標準對物理實驗的基本要求外，還為學生創造條件，做一些學生力所能及的其他物理實驗。如彈擊伸出桌面的鋼尺，探究影響聲音高低的因素；利用注射器、彈簧測力計估測大氣壓的值；用釘腿小桌、裝沙容器模擬打樁機，探究重力勢能與物體質量和高度的關系；用調頻收音機、干電池和導線驗證電磁波的存在等，以進一步增加學生的動手機會，培養學生通過實驗學習物理、聯系生活學習物理的觀念，發展學生的實驗能力，提高學生的心智機能和科學素養。“循環-差異教學”的學案為實驗在學生學習過程中的成長，提供肥沃的土壤。

2.優化的“課堂結構”給實驗的成長不斷輸送營養

初中物理實驗的設置，既要有利于學生體驗、理解物理知識，更要注重學生思維、身心發展的特點；實驗器材除專用的測量儀器外，輔助器材應取自生活，遵循簡單易得、低成本的選用原則，讓學生切實感受到物理實驗的真實性和物理知識的價值；收集的實驗數據要生動而直觀，實驗的趣味性盡可能強，著力培養學生掌握對學習、生活有實用價值的技能，重視實驗現象觀察和定性判斷。

“循環-差異教學”課堂結構的三輪循環學習“個體自學、同伴互導、教師解難”，一方面循序漸進地引導學生進行自主學、合作學、幫助學，展開對物理概念、規律的認知和知識的建構；另一方面通過同學間和教師對學習過程的管理，確保學習過程中實驗教學的有效性。例如，“觀察蒸發現象”的實驗操作。“個體自學”階段，學生先將酒精涂在手背上，觀察酒精的變化，體驗手背涂有酒精部位的感受；接著將溫度計插入盛有酒精的燒杯中，測量酒精的溫度，同時練習溫度計的使用；然后將溫度計從酒精中取出，觀察溫度計示數的變化，記錄自己感受和觀察到的現象。課堂實踐表明，學生均能觀察到涂在手背的酒精很快消失，且手背變涼、溫度降低；由酒精中取出的溫度計示數降低，且理解示數降低的原因是玻璃泡表面酒精蒸發要吸收熱量，導致溫度下降。“同伴互導”階段，有同學指出，溫度計的示數下降一段時間后又會上升。沒有觀察到此現象的學生，會重新進行實驗，觀察溫度計示數變化；同時七嘴八舌地解釋現象產生的原因，卻又感到說法矛盾。“教師解難”階段，教師拓展學生思維，讓學生認識到，由于蒸發吸熱，導致溫度計的示數下降到低于室溫，玻璃泡表面的酒精蒸發完后，周圍空氣的溫度較高，向玻璃泡傳遞熱量，溫度計的示數重新升高。

“循環-差異教學”優化的課堂結構非常切合初中物理實驗教學的特點，課堂持續推進的過程中，不斷地多渠道對課堂實施管理，使得“認識儀器、使用和操作儀器、掌握實驗技能和方法、應用技能方法解決問題”四個層次的實驗教學目標的實施各有精彩，使得課程標準提出“使學生保持對自然界的好奇，發展對科學的探索興趣，在了解和認識自然的過程中有滿足感及興奮感；學習一定的物理基礎知識，養成良好的思維習慣，在解決問題或做出決定時能嘗試運用科學原理和科學研究方法，經歷基本的科學探究過程，具有初步的科學探究能力，樂于參與和科學技術有關的社會活動，在實踐中有依靠自己的科學素養，提高工作效率的意識”的總目標，通過課堂學習得到最大程度的落實。

“循環-差異教學”的課堂結構：“目標定向”讓學生明確“通過實驗”進行學習的方法和達到的目標；“個體自學”引領學生操作具體的實驗，對收集到的數據進行處理，獲得結論；“同伴互導”要求學生回顧反思自己的學習過程，交流討論實驗過程中獲得的成果及學習同伴更好的做法，糾正自己不規范的做法；“教師解難”則幫助學生用科學的方法審視自己的操作和思考分析過程，為學生能力的提高和思維的發展指明方向。“循環-差異教學”優化的課堂結構，為實驗在學生學習過程中的成長，不斷輸送著營養。

3.“循環-差異教學”讓物理實驗在學習的過程中枝繁葉茂

“循環-差異教學”全方位創新實驗資源開發的思路，學案編制盡可能整合實驗室的器材、發掘利用身邊的物品，將物理實驗滲透在課堂的學案中，為學生提供設計多樣化實驗方案的平臺，激發學生、教師成為實驗教學課程資源開發者；特別是學生的思路，不受陳舊觀念和框框的束縛，對器材的使用往往會給教師以畫龍點睛的巨大啟示。例如，用圖中的器材設計實驗，探究影響壓力作用效果的因素。通常選取器材的方案有：砝碼、釘腿小桌、裝沙容器；砝碼、釘腿小桌、海綿；盛水的礦泉水瓶、裝沙容器；盛水的礦泉水瓶、海綿。而有學生卻選用“砝碼、釘腿小桌、木板”作為實驗方案設計中的器材。由此引發的問題是：木板所發生的形變微小、無法觀察，如何判斷壓力作用的效果與壓力的大小和受力面積間的關系？引伸至探討“用于顯示壓力作用效果器材的硬度”是否影響壓力的作用效果？最終達成對壓強概念較深層次的理解。

“循環-差異教學”深化課堂學生自助式和教師幫助式管理，學案是幫助學生學習的重要抓手，“目標定向”運用課標分解技術，確定課時學習目標，科學定位學生課堂的學習方法和方向；“個體自學”圍繞課時學習目標，設置具體學習任務，讓學生經歷通過實驗學習的過程；“同伴互導”和“教師解難”引導學生自我發現、反思個體學習過程，提高學習的層次和深度，注重學習過程中的生成；“練習檢測”評價學習目標的達成度，實現“教、學、評”的一致性；“補充學習”鞏固課堂學習成果，提高學生理解知識的層次。“循環-差異教學”的物理課堂，讓“實驗”教學在學生的學習過程中生長得枝繁葉茂。

（吳秋瑛，淮安市淮安區教研室，223001）

責任編輯：顏瑩