樹式課堂：初中物理實驗教學在校本課程中的設計與實施

黃婷婷

【摘要】實驗探究是物理教學的重要組成部分，同時也是物理課程改革的一個重要環節，是全面提高學生素質的必由之路。本文主要針對農村初中物理教學重理論輕實踐的實際， 以新課程標準的改革為依據，以校本課程的開發為例，論述如何在校本課程運用樹式化問題，引導學生進行物理實驗探究，使課堂上僵化的理論融化于豐富有趣的實踐中， 切切實實推進探究式教學模式的運用， 不斷提高物理教學的實效， 全面提高物理教學質量，促使學生得到全面健康的發展。

【關鍵詞】校本課程;樹式課堂;實驗探究;問題

《義務教育物理課程標準》指出：改革以書本為主，實驗為輔的傳統教學模式，提倡多樣化的教學方式。作為新課程改革的實施者，教師如能充分地利用學生生活上的各種感知，倡導學生積極參與、樂于動手，培養學生獲取信息的能力，不僅能夠激發學生強烈的求知欲，還能培養其良好的思維習慣和創新探究能力，全面提高學生的知識水平與素質能力。2020年汕頭市初中學業水平考試首次將實驗操作考核成績納入中考分數，充分體現了實驗教學的重要性。但由于課堂時間的限制，有些實驗無法在課堂上完整展開，這時，校本課程便成為開辟實驗教學的一方沃土。那么，如何才能更有效地把物理實驗教學引入到校本課程中去呢？結合近幾年的教學實踐，我認為可以借助樹式課堂開展。

一、樹式課堂的內涵

新課標主張在研究中學習，引導學生深入分析和思考，使學習成為一個探尋意義、獲得意義的過程，而不是平鋪直敘、面面俱到的。很多學生在學習物理的過程中，會有這樣的困惑：學習的知識越多，解決問題時反而越糾結，不知道應該用哪個知識點或是哪個思路去解決問題，究其原因就是學生沒有領會好物理知識的內涵和外延，沒有通過樹式化的思維發散，把核心知識點和零碎的知識點整合起來，形成系統性的知識網絡。所以，教師如能通過樹式課堂的引導，讓學生對所學的物理知識進行多層次的探索和實踐，學生就容易形成樹式化的知識系統。校本課程中，我們希望課堂的展開是立體式、螺旋上升式的，這就需要在課堂中多層次、多角度地切入問題，讓學生能夠將已有的知識遷移到新的問題和情境中，解決實際問題。而物理實驗教學不僅要求學生學會實驗操作步驟，更要求學生能夠以科學理論去判斷和解釋觀察到的實驗結果，同時，在主動探求物理規律的過程中，通過創新思維的培養，充分發揮知識的拓展與遷移，不斷提高探索物理知識的能力，全面提高自身綜合素質，以上這些，都與樹式課堂的特點不謀而合。

二、基于樹式課堂的實驗鏈設計

1.思維初探，親身體會

以《發電機和電動機的制作與探究》為內容的校本課程為例，教師可以先通過對“電磁感應現象”及“磁場對通電導線的作用”進行復習，讓學生動手操作圖1和圖2實驗，觀察實驗現象。由于學生在物理課堂上對實驗理論以及實驗現象已經有了初步認識，教師可以借此為起點，讓學生認真觀察現象并記錄數據。通過總結以上兩個實驗，回顧并歸納出①產生感應電流的條件：導體做切割磁感線運動，做切割磁感線運動的只能是閉合電路的一部分導體;②磁場對通電導線的作用：通電導線在磁場中要受到力的作用，且力的方向與電流的方向、磁場的方向有關，只改變磁場方向或電流方向通電導線受到力的方向改變，如果改變電流方向和磁場方向則受到力的方向不變。學生在動手操作實驗的過程中，即鞏固了已有的知識，又為接下來發電機和電動機器材的組裝打好基礎。

2.深度思維，挖掘本質

“電磁感應現象”及“磁場對通電導線的作用”這兩個實驗是電磁學的經典實驗，在校本課程中，我們希望“傳統實驗有新意”，教師應該將學生置于探索者的位置，提供不同的實驗器材，以知識的層層遞進，引導學生自行設計實驗過程，開發拓展性思維，在實驗中親身體驗。在這個過程中，學生不知不覺能獲取對應的知識點，這些知識點會促進課后的學習更深入、更持續、更有價值。例如，圖3、圖4是發電機和電動機的半成品模型，里邊有很常見的馬達，學生通過動手連接各個元件，更深一步地弄清了實驗的原理，如將圖3的燈座換成發光二極管，改變手搖發電機轉動的方向，觀察二極管的發光情況;將圖4電源正負極對換，觀察小風扇轉動的情況。與此同時，學生還能根據手頭上的器材元件，進行更深一步探究，比如讓發電機發出來的電使電風扇動起來（圖5），讓發電機發出來的電使電鈴響起來（圖6）。對于學生來說，能將電與磁的知識點綜合應用，自然也就獲得了探究的成就感，學習興趣提高了，不斷探索的精神也得到了強化。

3.思維拓展，遷移知識

由于國家課程的局限性及學生的個性差異，有些教學環節無法在課堂上完整展開。校本課程大多屬于實踐性課程，如能以校本課程為平臺，開展樹式課堂教學，就能拓展學生的思維，學到的知識也能在多彩的實驗中開枝散葉，開花結果。

現代社會提倡節約、環保、綠色和健康，教師可以將實驗操作任務的難度再提升一點，引導學生通過自行車發電給一些設備供電，如以“發電自行車車燈”為例（圖7），通過圖解及學生已學過的電磁感應現象，讓學生了解到發電自行車無非就是在自行車的車輪上安裝上一個

“摩擦發電機”，接觸時依靠輪胎轉動帶動馬達發電，實現將自行車的機械能轉化成電能。教學任務是讓學生根據學過的知識，再結合實際生活，利用身邊的各種小器材，將自己的自行車改裝成小型發電機。在教學過程中，教師不應直接給出組裝方式，而是讓學生拓展思維，自行設計組裝方案，解決問題，如：發電馬達要安裝在車輪的哪個位置上？如何固定馬達？什么角度能夠讓車輪轉動時帶動馬達轉動？馬達跟車輪接觸的位置要用什么材料等等，在解決這些問題的過程中學生可能還會提出：輪胎不轉時馬達不工作，車燈不亮。在實際生活中，發電自行車的車燈在使用過程中是可以持續亮著的，那么如何使得自己改造的發電自行車車燈能持續亮著，如何在不需要使用車燈的情況下將馬達產生的電能儲存起來，這將是學生們進一步思考的問題。同時，教師還可以引導學生將發電機與電動機的知識點整合起來，讓發電機發出的電帶動電動機使小電風扇轉動起來（圖8）。另外，根據能源與可持續發展內容，教師還可通過適當提醒，讓學生意識到可以在自行車上安裝太陽能電池板（圖9），這樣在太陽下即使不騎車也能發電，或是在自行車上安裝風能發電裝置，當騎車時或有風時也能通過風能發電，同時把電能與轉動車輪產生的電能儲存起來，實現能量的轉化，整個操作過程，學生經歷從失敗到成功，形成“發現”到“再發現”或“重新發現”思維模式，學過的知識也得到了良性遷移。

三、總結與反思

實踐表明，樹式課堂對于拓展學生的思維能力具有重要的作用，它要求學生更深入地去思考，更大膽地去想像，學會將舊知與新知聯系起來，系統地理清知識間脈絡，更關注核心知識的應用和分析，構建自己的知識體系，而不僅僅是知識的記憶和習題的解答。同時，校本課程是學校教育的大西部，是深化當前教育教學改革的一方沃土，其開發的潛力和價值與日俱增。教師如能把樹式課堂這棵大樹栽到校本課程這方沃土上，以實驗教學勤加澆灌，巧用各種情境問題作引導，讓學生充分發展探究能力，培養科學態度和科學精神，那么，深化教育改革，全面提高學生素質，提高學生的科學素養，將不再是一句空話，而培養出實踐和理論相結合的新時代合格人才也必將可期可待。