線上教學背景下物理實驗教學的重構 ①
——以“密度”教學為例

董小雪 陳 勁

(1. 廣東省廣州市華商外語實驗學校，廣東 廣州 511300；2. 廣東省湛江一中培才學校，廣東 湛江 524033)

1 引言

受新冠肺炎疫情的影響，全國各地學生的集中學習都受到很大的影響，普遍開展了線上教學。同時，各地教育部門發出中小學線上教學的通知，明確各校結合線上教學和居家學習的特點，采用靈活的教學方式。

物理學以實驗為基礎，實驗教學應貫穿于整個物理教學之中。初中生在對生活現象觀察的基礎上，要逐漸認識物質基本運動形式和規律，教師應當關注物理實驗教學，培養學生的核心素養。受新冠肺炎疫情影響，線上物理教學面臨集中教學受限、課堂時間縮短、師生互動缺乏、實驗器材匱乏等諸多現實問題，但同時具備線上教學形式生動、實驗展示直觀、家庭實驗便于開展等顯著優點，采用線上、線下相結合的模式進行物理實驗教學重構具有現實意義。

2 線上教學方式分析

線上教學的模式在經歷了多年的發展之后，伴隨著互聯網和智能手機的全面普及，已經在高校、成人教育、培訓機構等得到了廣泛的應用。[1]

從國外最早的可汗學院等，到國內創辦較早的學堂在線、中國大學MOOC、網易云課堂等，再到近期熱門的騰訊課堂、釘釘、粵課堂、學而思網校、新東方在線等，各種平臺的定位都越來越精準，性能逐漸穩定，功能也在不斷完善。特別是當前中小學教學應用較多的騰訊課堂、釘釘，較好地實現了學習指導、作業批閱、學情分析、答疑輔導等功能。在線上教學背景下，物理實驗教學通常可采用錄播、直播、線上交互等方式，其特點如表1所示。

表1

3 “密度”實驗教學重構

“密度”是人教版八年級物理上冊第六章的重要內容，[2]是“質量”之后引入的新物理量，是課程標準中要求的七個重點內容之一。密度知識既是質量知識的深化，又是進一步學習力學知識的基礎，也是液體壓強、浮力等學習的前提。[3]

結合當前線上教學、居家學習的特點，融合錄播、直播、線上交互、模擬實驗等教學方式，筆者選擇騰訊課堂作為線上教學平臺，按照內容導入、概念形成、實驗操作、思維拓展四個步驟，進行物理實驗教學重構(圖1)。

圖1

3.1 內容導入

對初中生來說，密度是較為抽象的物理概念，在教學中需要突破學生感性認識缺乏這個難點，讓學生從生活現象建構密度概念。[4]結合居家學習實際，可采用生活視頻播放和家庭簡易實驗的方式進行內容導入。

(1) 課前視頻引入，讓學生初步體驗密度概念

在“質量”的內容學習完成之后，通過教學平臺在網上發布“雞尾酒的分層”等小視頻，作為“密度”的內容導入，創設情景，激發學生學習興趣。

(2) 利用家庭簡易實驗，讓學生體會“質量”和“體積”之間的關系。

布置家庭簡易實驗作業，安排學生將實驗拍攝成小視頻上傳到班級群，作為下一步教師線上講解的素材。學生在家就地取材完成實驗，教師提出參考性實驗建議，鼓勵學生從中發現規律并總結，充分發揮學生的學習主體作用。

(3) 通過實驗，引導學生比較同一物體(液體)質量與體積之比的關系

實驗器材有：秤(可選擇天平、電子秤、彈簧秤等)、帶刻度的容器(藥瓶自帶的小量杯、注射器、奶瓶、帶刻度的分酒器等)、水，測定水的質量和體積，填寫表2。

(4) 通過實驗，引導學生比較不同物體(固體)質量與體積之比

實驗器材采用秤(天平、電子秤、彈簧秤等)、蘋果、土豆、蘿卜(或其他水果蔬菜)、刻度尺等，測定相關物體的質量和體積，填寫表3。

表2

表3

在平時的教學中，學生在家時間少、學習壓力大，家庭實驗很難得到真正開展，在居家學習期間便于學生開展隨手取材的家庭物理實驗。通過實驗，讓學生從切身的體驗出發去學習物理，通過“眼見為實”的直觀形象，拉近物理和學生生活之間的距離，讓學生帶著“成就感”進入密度的學習。[5]

3.2 概念建構

通過同種物質和不同種物質質量與體積的比值的對比實驗，引導學生運用比值定義法建構密度概念。

結合學生實驗展示和教師線上直播，得出密度的定義。充分發揮翻轉課堂的優勢，將效果較好的學生家庭實驗視頻進行線上播放，在吸引學生認真觀察的同時，鼓勵和引導學生積極完成家庭實驗，主動思考、發現問題。通過前述針對性很強的家庭實驗，引導學生通過對表格觀察分析得出結論：(1) 對于同種物質，質量與體積的比值不變，得出密度的定義；(2) 對于不同種物質，質量與體積的比值不同，表明密度是物質本身的性質。

3.3 實驗操作

針對密度測量進行實驗教學，指導學生用量筒來測量體積、測量固體液體的密度。結合《義務教育物理課程標準(2011年版)》的要求，規范學生的實驗操作，提高學生動手能力和探究能力。

(1) 測定不規則固體和鹽水的密度

將家庭實驗拓展至不規則固體的體積測量，布置學生完成土豆(或其他蔬菜水果)和自制鹽水的密度測量，記錄實驗數據、拍攝視頻上傳。

(2) 學生實驗展示與教師線上直播相結合，探討測量固體、液體密度的方法

圖2

通過視頻播放，展示不同學生的不規則固體體積測量方法(如排水、排沙等)、液體質量的測量方法(圖2)。通過線上直播，學生進行實驗分析，引導學生注意對實驗結果進行論證及誤差分析，總結測定固體、液體密度的最優方案。

(3) 學生線上測試和教師在線答疑

結合教學進度進行隨堂知識小測試，活躍課堂氛圍，實時了解學生對知識的掌握情況。利用直播的“評論”“彈幕”等功能，針對學生容易混淆、出錯較多的知識點以及具有代表性的提問進行在線答疑，并結合“作業發布和展示”“作業點評”“回復留言”等方式進行針對性答疑，最后通過直播進行教學小結。

3.4 思維拓展

老師布置測量冰糖密度、人體密度作為課后家庭實驗，引導學生思考和解決“人不能放進量筒”這個問題，學生完成實驗報告后上傳至班級群，完成密度教學工作。

在完成課堂學習的基礎上，安排適當的課后拓展，使學生在理解“密度”定義的前提下提出問題，從而培養學生的創新思維，培養學生的核心素養。

4 教學總結

4.1 線上、線下相結合，優勢互補

線上教學雖然面臨集中學習困難、不便于師生近距離互動，但是通過課程重構，可充分發揮線上教學和居家學習的優點，采用新穎多樣的形式，貼合學生生活實際，開展探究性家庭實驗，能實現優勢互補、資源整合，保證實驗教學的效果。

4.2 以學生為中心進行探究式實驗教學

在常規的物理實驗教學中，不少學生不能近距離觀察演示實驗、上臺操作實驗，在實驗室進行實驗操作時也較難得到教師的個別輔導。通過物理實驗教學重構，采用多種方式為學生提供自主學習的條件，使其可以近距離、多角度、反復觀察實驗的細節，增加動手機會，有效提高實驗能力。線上和線下相結合，教師演示實驗和學生家庭實驗相結合，并輔以典型學生實驗的視頻展示，可以有效激發學生探究學習的熱情，創設以學生為中心、探究式學習的氛圍。

4.3 物理實驗回歸社會生活

通過家庭實驗的引入，生活中簡單的液體、固體體積和質量的測量，讓學生將生活作為物理學習的起點；在概念學習、規范的實驗操作之后，進行實驗拓展，則進一步將物理的學習回歸到社會生活的實際。通過線上視頻學習、直播教學和家庭實驗等多種方式相結合為教學服務，變劣勢為優勢，達成教學目標。

針對特殊的教學環境，將物理教學聚焦于實驗、融合于生活，通過直播、錄播教學發揮教師主導地位的同時，充分發揮線下學生的學習主體地位，進而更好地培養學生嚴謹的科學態度和大膽探索的科學精神。