中學物理課堂教學知法并行新模式的構建與實踐

李臣 夏偉寧

一、實驗課知法并行教學新模式上課要點

對教師課前要求：精心設計，提前預做實驗，甚至反復多次實驗，以取得第一手資料，找出實驗的關鍵，確保實驗成功；保證實驗裝置都能正常使用，為課上的實驗操作做好準備。

對學生的課前要求：做好充足準備，明確實驗目的、器材、步驟等，在做實驗前要做到心中有數或對實驗問題有自己的想法。

上課要求：課上的活動要按照環節有層次、有秩序地進行，避免放任自流，避免限制過嚴，只有精英參與的少數人的實驗，要把握好“度”。

縱向四個環節：創設情境、實驗探究、素養提升、反饋評估。

橫向四條線：知識線、活動線、方法線、目標線。

（一）創設情境

學生雖做了預習，但還無法全面了解所研究的物理問題與實際生活的關系以及在實際生活中的應用；基于學生課前了解了實驗相關內容，在真正走進實驗室時好奇心會有所減少的現象，教師在設置情景、引入新課時最好運用生活實例或實際問題等，激發學生的學習興趣。

（二）實驗探究

1.制訂計劃、設計方案

根據實驗的目的及原理，讓學生自行設計實驗方案，明確實驗步驟，繪制收集實驗數據的表格，通過交流討論完善方案。教師要提醒學生注意聽取他人意見，將實驗步驟化繁為簡，抓住每一步的關鍵。

2.進行實驗、收集證據

學生進行實驗時要安靜有序，團結協作，規范操作，做好記錄。教師要努力保證學生有平等的操作機會，讓學生接觸實驗器材，體會物理理論的具體應用過程。學生是實驗活動的主體，教師要充分發揮主導作用，認真觀察學生的操作過程，仔細分析實驗中存在的問題，并及時給予指導，既要做好個別實驗能力弱、動手能力差的學生指導工作，也要注意發現學生在過程中閃爍的智慧的火花。對比較復雜的實驗，教師應盡量安排多名學生合作完成，提高學生的團隊協作意識，提升集體協作的成就感。

3.處理數據

在學生觀察實驗現象、測量實驗數據的過程中，教師應引導學生從實驗現象和測量數據中歸納出物理規律。要對學生的思維進行有效啟發，如觀察現象時如何抓住要點，如何分析處理實驗數據等。

4.分析論證

完成從感性認知上升到理性認知的過程，使學生對得出的重要規律和定律理解得更透徹，運用起來更容易。對實驗有誤差、觀察不到清晰現象、得不出明確結論的問題，鼓勵學生進行實驗分析。

5.交流與合作

合作交流，達成共識；揭示性質，總結規律。以小組為單位進行組內交流、合作，通過爭論、講解、操作、幫扶等形式，達成小組意見，對解決問題的思路和方法達成共識，指定組員做好發言準備。小組充分展示研究成果，不斷優化解決問題的思路和辦法。在此過程中，教師要引導學生積極質疑、評價、互動，培養和激發學生的創新意識和參與精神。

6.評估

對實驗中學生的操作方法及改進意見進行交流與評估，激發學生興趣，提高學生的學習能力。

（三）素質提升

教師要更大限度地將實驗課的功能發揮到極致。教師要結合實驗課題，在課前搜集科技前沿報道、相關的小實驗、生活中的小經驗等，讓學生在課堂上進行探索或簡單的實驗，開闊學生的視野，引發學生對科學探究的興趣，提高學生的探究能力，為學生的終身發展奠定基礎。

（四）反饋評估

以小試卷或幻燈片的形式鞏固實驗，如考查學生對實驗器材的了解情況，對實驗操作基本技能和實驗探究全過程的掌握情況等，進一步檢查學生掌握知識的情況。

下面以教科版教材《物理》九年級上冊第七章第三節“焦耳定律”中 “影響電流熱效應的因素”為例，介紹“四四線”教學模式中實驗課知法并行教學新模式的具體實踐過程。

二、實驗課知法并行教學新模式教學過程設計

（一）創設情境

知識線——細金屬絲通電發熱，體會燈泡的發光原理。

活動線——

教師：自制“燈泡”，將釘子垂直穿過橡膠瓶蓋，選一條金屬絲，兩端分別繞在釘子的尖端，裝好后放入玻璃瓶內。當我們給這樣的“燈泡”通電后會觀察到怎樣的現象？

學生：“燈泡”中的金屬絲慢慢變紅，最后發光了。

教師：真的能發光嗎？

學生：動手實驗，給自制“燈泡”通電，觀察當電流通過時“燈泡”中（金屬絲）發生的現象。

教師：通過實驗探究你們看到了什么現象？“燈泡”真的慢慢亮起來了嗎？

學生：通電后“燈泡”沒有亮，只看到金屬絲快速發熱并變紅，但很快就燒斷了。

方法線——提問法、模型法、分組實驗法、觀察法、調查法。

目標線——通過學生親自動手實驗，發現物理現象，激發學生學習興趣。

（二）實驗探究

知識線——猜想電流的熱效應可能跟哪些因素有關。

活動線——

教師：什么叫做電流的熱效應？

學生：電流通過導體時，導體會發熱，這種現象叫做電流的熱效應。

教師：電流的熱效應與哪些因素有關？首先我們看看研究它的實驗裝置。

教師：引導學生換用不同材質、不同粗細、不同長度的金屬絲做“燈泡”的燈絲，接在同一個電源上，觀察現象；觀察同一個“燈泡”接兩節串聯干電池和接一節干電池的情況。

學生：小組合作探究。

教師：請小組代表匯報所在小組觀察到的實驗現象。

學生：不同材質、不同粗細、不同長度的金屬絲做“燈泡”的燈絲，接在同一個電源上，“燈泡”內的燈絲變紅的快慢不同，燒斷的時間長短不同；同一個“燈泡”接兩節串聯干電池比接一節干電池變紅得快，燒斷得也快。

教師：通過你們的實驗，結合生活實際和前面的知識，能猜想到電流的熱效應可能跟哪些因素有關嗎？

學生：可能跟電阻的大小和電流的大小有關。

教師：猜想的依據是什么？

學生：電阻的大小與導體的材料、長度、橫截面積有關，不同材質、粗細、長度的金屬絲做“燈泡”的燈絲，燈絲的電阻不同；同一個“燈泡”電阻一定，接在不同電壓的電源上，電流大小不同。（前面在學電流時做過類似的實驗。）

方法線——模型法、分組實驗法、分組討論法、比較法、歸納法。

目標線——讓學生在短暫的時間里經歷了發明家愛迪生發明燈泡的過程，體會不同材料、不同粗細、不同長度的“燈絲”發光情況的不同。

知識線——制訂計劃，設計實驗。

活動線——

教師：介紹教材的實驗裝置——三個自制“燈泡”，給金屬絲通電，根據觀察玻璃管中紅色液柱的上升情況比較電流通過金屬絲產生的熱量。

學生：觀察“燈絲”的材料、粗細和長度，判斷電阻的大小。

方法線——觀察法、分組實驗法、轉換法、控制變量法、比較法。

目標線——讓學生根據已有的知識判斷“燈絲”電阻的大小關系R1=R2

活動線——

教師：下面請同學們設計“探究電流的熱效應與電阻和電流大小關系”的實驗方案，注意在實驗過程中控制誰、改變誰、觀察比較誰。

學生：設計“探究電流的熱效應與電阻和電流大小關系”的實驗方案，包括設計實驗電路，連接實驗電路等。

方法線——分組實驗法、轉換法、控制變量法、比較法。

目標線——培養學生設計實驗方案的能力，增強學生交流合作意識，進而養成聽取他人建議，修正自己實驗方案的習慣。

知識線——進行實驗、收集證據。

活動線——

教師：輔助點撥學生完成整個探究過程。

學生：一部分小組探究電流熱效應與電阻大小的關系，另一部分小組探究電流熱效應與電流大小的關系，記錄實驗證據。

方法線——分組實驗法、控制變量法、觀察法、轉換法、比較法、歸納法。

目標線——通過學生合作進行實驗探究，培養學生的合作能力，運用控制變量法的能力，觀察比較的能力，運用轉換法的能力和歸納概括的能力。

知識線——分析論證。

活動線——

教師：請每個實驗小組派代表匯報實驗探究過程并歸納總結出實驗結論。

學生：匯報、展示（到講臺講述）實驗探究過程，總結出實驗結論：（1）在相等的時間內，電流相同時，電阻大的導體比電阻小的導體產生的熱量多。（2）在相等的時間內，電阻相同時，通過的電流越大產生的熱量越多。

方法線——歸納法。

目標線——通過匯報培養學生的合作交流能力、語言表述能力，讓學生知道影響電流熱效應的兩個定性的結論。

知識線——交流評估。

活動線——

教師：引導學生對實驗進行合理評價，引導學生對小組代表匯報中的不足之處加以改進或補充。

學生：學生評價（略）。

教師：教材上用自制的“燈泡”中液柱上升的多少或快慢來體現電流熱效應的大小，除此以外還有什么方式可以體現呢？

學生：將瓶內的玻璃管換成溫度計，根據溫度計升高的度數來判斷電流熱效應的大小；將瓶內裝滿煤油，再插上玻璃管或溫度計，根據管內煤油柱上升的高度或溫度計的示數來反應電流熱效應的大小……

方法線——討論法、控制變量法、轉換法、比較法、觀察法、歸納法。

目標線——用多種方法體現電流的熱效應大小，發散學生思維，以起到培養學生物理核心素養之目的。

（三）素質提升

知識線——理性探究電流熱效應與電阻的關系。

活動線——

教師：所謂的理性探究就是利用已有的知識和規律將電流產生的熱量Q，用電阻R表示出來，請同學們自己來完成推導過程。

學生：理論推導電流熱效應與電阻的關系。（教師指導、點播學生推導。）

方法線——演繹法、歸納法。

目標線——培養學生運用知識的能力，提高理論推導能力、歸納概括能力。知道電流產生的熱量與電阻成正比的結論，即=。

（四）反饋評估

知識線——關于這一節的實驗探究練習。（略）

活動線——

教師：投影電熱水器、電飯鍋、電熨斗等概念性練習；探究電流熱效應與電阻和電流的關系的練習。

學生：集體完成。

方法線——控制變量法、轉換法、觀察法、比較法、歸納法。

目標線——鞏固判斷電流熱效應大小的方法，影響電流熱效應的幾個因素和研究的方法等。

三、教學反思

1.分析知識點，形成知識線

分析“影響電流熱效應的因素”的知識點，主要包含：電流的熱效應，電流熱效應與電阻、電流大小的關系，理論推導電流熱效應與電阻的關系。按照教材中的順序，從自制“燈泡”接通電源體會愛迪生發明燈泡過程開始，得出了電流熱效應；緊接著猜想電流熱效應與哪些因素有關，讓學生觀察教師自制的反應電流熱效應大小的三個“瓶子”，猜想這三個“瓶子”如何反應電流熱效應的大小，這三個“瓶子”中電阻絲有什么不同，電阻的大小關系怎樣；確定了電阻大小關系后，學生以小組為單位，設計“探究電流熱效應與電阻、電流大小關系”實驗方案，科學探究電流熱效應大小的影響因素；展開討論環節，小組代表匯報實驗探究過程和得到的結論，全體學生對探究過程和結論進行評估；從提高學生物理學科素養的角度讓學生設計反應電流熱效應大小的不同方案，考慮理論與實驗的結合，互相印證，理性探究電流熱效應與電阻的關系。

2.開展多種活動，豐富方法線

活動線也稱行為線，包括學生活動，生生活動，教師活動，師生活動。多種活動的進行充分體現了“以學生為本”的課程理念，充分調動了學生的參與意識、主體意識。在以往的教學過程中，科學方法常常不被明確表達，學生不能獲得對科學方法的理性認識。而知法并行使“知識線”“方法線”緊密結合，使科學方法以顯性的方式呈現出來，學生可以有意識地學習科學方法，自覺地以科學方法為指導，加深對知識的理解。課前教師準備充分，自制“燈泡”體現了教師的動手能力，課上的每個環節均體現了學生的主體地位和教師的主導作用。

3.突出科學方法，理出方法線

教師不僅要分析知識點，也要重視科學方法、科學精神的滲透，激發學生學習和運用科學方法解決問題的積極性，培養學生的科學態度。本節課涉及到的科學方法較多，有分組實驗法、觀察法、控制變量法、轉換法、比較法、歸納法、演繹法等。例如，在引入環節中給自制“燈泡”通電，觀察發生的現象。選用材料相同，粗細相同，長度不同燈絲的“燈泡”在通電時間相同的情況下，觀察液柱上升高度并比較，反映電流熱效應的大小，用到的是觀察法、控制變量法、轉換法、比較法。其中“控制變量法”是初中物理教學活動中最常見、最重要的科學方法之一。

4.把握目標點，達成目標線

初中物理新課程標準中對每一章每一節的教學目標都有較詳細的規定，包括三個維度：知識與技能，過程與方法，情感態度與價值觀，是培養學生物理學科素養的具體體現。要培養學生的物理學科素養，首先要從這三個教學目標著手。本節課讓學生了解電流熱效應，電流熱效應能量的轉化，影響電流熱效應的因素有電阻、電流和通電時間三個因素以及與這三個因素的定性關系，能結合學過的知識推導出電流產生的熱量與電阻關系=；通過探究電流的熱效應與哪些因素有關，熟練應用控制變量法，同時進一步復習了觀察法、轉換法、比較法、歸納法和演繹法，體會了實驗探究過程；通過理性探究熱效應與電阻的關系掌握理性探究方法，等等。生生互動，師生互動，營造了和諧的課堂氛圍，學生間相互學習，取長補短，共同提高。

編輯/王一鳴 E-mail：51213148@qq.com