指向深度思維的實驗情境視頻應用
——以初中電學實驗復習為例

廣東廣州市第八十一中學（510550） 呂 波

指向深度思維的復習教學是指學生圍繞課程目標，在教師引導下激活思維，提升分析與解決問題的能力。在復習過程中，借助視頻展現實驗情境，激發學生的好奇心，促使學生聯想、遷移，從而提升學生對知識的理解層次。實驗情境視頻是用視頻的方式展示實驗主題，是利用信息技術手段，在保證實驗真實性的前提下，讓學生在短時間內清晰地觀察實驗過程、實驗細節。時間短和知識內容主題化、精確化是實驗情境視頻的特點。在復習教學中，教師可借助視頻展示符合學生認知需求的實驗情境，引導學生將各個關聯知識融合在一起，從而達到讓學生深度思維的目的。

一、利用錯誤實驗操作情境視頻，激活學生思維，助力課堂引入

復習課大多是無新意的知識講解，重復的練習使學生興趣大減，學生的厭煩情緒油然而生，這樣也很難使學生長時間關注課堂，整節課的效果也就事倍功半。在復習中，教師應根據課程目標，立足學生的已有知識，從促進學生深度思維出發，創設物理實驗情境。實際教學中，教師應注意視頻展示的物理實驗情境要抓住學生的心理特點，以吸引學生的注意力。對錯誤實驗操作視頻，學生在好奇心的驅使下，樂于尋找視頻中的錯誤操作，因此，學生會不由自主地進入課堂復習。學生在問題的解答中，不但實現了對知識的回憶與優化，而且促進了知識的內化。

片段1.看視頻，找錯誤

師：大家觀看一段視頻，視頻內容是老師做實驗的過程，你們看看是否有做錯的地方？

視頻內容：伏安法測電阻實驗電路的連接過程，但在連接過程中開關沒斷開，滑動變阻器接線柱接好后，沒有將阻值調到最大。

學生聽說可以看視頻，頓時注意力都集中在視頻畫面上，都想找出老師的錯誤。因為這個錯誤明顯，學生很容易找到，學生有了成就感，也就來了興趣。此時教師應趁熱打鐵繼續追問：“這樣的錯誤操作會造成什么后果？”學生思考、討論，使復習教學由表面的熱鬧進入知識回顧的狀態。為了保持并延續學生被激起的復習熱情，緊接著播放第二段視頻。

視頻內容：同樣是實驗電路連接過程，但電流表、電壓表接線錯誤。（視頻在閉合開關前暫停播放）

師：這個視頻中，老師的操作又有什么錯誤？

生：電流表、電壓表的正負接線柱接反了。

師：如果沒有及時發現錯誤，就閉合開關會出現什么樣的現象？

生：指針反向偏轉，有可能損壞電流表、電壓表。

（學生七嘴八舌地回答，說明已經有更多的學生參與到課堂復習中來了。）

師：如果相同電路閉合開關后電流表、電壓表出現了下一段視頻中的現象，又是什么原因造成的？

第三段視頻的內容是電流表、電壓表的表盤特寫，此時指針偏轉的角度很小。這個視頻進一步拓展了復習的內容。此時學生已經完全投入到這節課的復習中，思維也被調動起來了。

以上復習教學，采用了學生熟悉和喜愛的視頻方式，充分利用了學生的好奇心，用學生易接受的方法——找錯誤，開展教學。復習的內容通過提問、追問層層推進，逐步調動學生，讓學生參與課堂復習。復習教學中，教師用視頻呈現學習主題，從不同方向、不同途徑設置問題，引導學生復習盡可能多的知識點，從大量感官現象出發，通過對現象的描述分析，促進發散性思維，提升物理素養。以錯誤實驗操作情境視頻作為教學手段，教學主題明確、重點內容突出、情境真實、教學安排緊湊，使復習教學由淺層復習逐步過渡到深度復習。

二、巧用實驗情境視頻厘清易混知識，培養學生的思維能力

完成新授課后，學生的知識結構基本上是“點狀散存”的，學生對知識點之間的層級關系多數沒有厘清，知識關聯結構不理想，從而影響了學生運用知識解決實際問題的能力。電學實驗中有三個重要實驗，分別是探究電流與電壓、電阻的關系，伏安法測電阻和伏安法測電功率。對比分析這三個實驗的共同點是電路相同，需要測量的物理量都是電流和電壓，但是它們三者的實驗原理、數據分析、實驗結論不同，在這些相似的情形下，部分學生由于認知能力所限，容易造成混淆。為了幫助學生厘清這三個實驗，達到對知識的深度理解，筆者將實驗過程錄制成視頻并精心設計問題。

片段2.看視頻，辨實驗

師：觀看視頻，判斷是在做什么實驗？

視頻內容：伏安法測量電路的連接。（在閉合開關前暫停視頻播放）

師：請同學們寫出用視頻中的電路可以完成的所有實驗。

生1：伏安法測電阻。

生2：伏安法測電功率。

學生回憶學過的實驗，并在紙上寫出。這個問題的設計有兩個意圖，一是引導學生回憶幾個相關電學實驗，感悟這類實驗的共同特點；二是培養學生嚴謹的科學態度及在處理問題時抓住主要矛盾、合理忽略次要因素進行模型建構的科學思維能力。在這個問題的基礎上，為了引導學生有效理解這幾個實驗，筆者設計了以下問題。

師：這幾個實驗有哪些不同之處？完成下面表格。

表1

此問題的設計注重發展學生的高階思維，培養學生的思維能力，已知共同點，找出不同之處，并以此促進學生對這幾個實驗的領悟和對知識內核的理解。教學中，教師充分發揮了視頻的導學功能，通過有思維價值的問題，引導學生回憶、分析、對比、爭論，從而使學生對這幾個實驗有了更進一步的理解。

三、創建電路故障情境視頻，啟發學生深度思維

在復習教學中有效的實驗情境，不但能引導學生回憶所學的知識，而且能讓學生展示真實的想法。采取恰當的教學策略，重現學生頭腦中的真實問題，才能有效促進學生深度思維。在“故障電路的判斷與處理”的復習教學中，教師可精心預設電路故障，巧妙設問，暴露學生的錯誤認知，了解學生的真實想法。

片段3.觀察現象，分析故障

故障情境視頻1：連接伏安法測量電路后閉合開關，來回移動滑動變阻器的滑片，電流表的示數始終為零，電壓表的示數接近電源電壓，此時視頻暫停。

師：你認為可能是電路中的什么位置出現故障？是短路還是斷路？為什么？

生1：滑動變阻器接觸不良，斷了。

生2：電流表短路了。

生3：滑動變阻器接線柱短路。

學生的回答多種多樣，但多數只是停留在靈光一閃的猜測，是淺層思維，沒有觸及知識的深層本質。想要充分了解學生對知識的理解達到怎樣的層次，就要讓學生回答“為什么”，說出思考的過程，這樣才能使學生深度思維。

圖1 視頻截圖

片段4.巧用導線，找故障點

故障情境視頻2：伏安法連接電路，當閉合開關后發現兩電表的示數都為零，用一根導線短接不同位置。當導線短接在不同位置時，特寫電流表、電壓表的示數變化。

師：視頻中的電路在開關閉合后，電流表、電壓表的示數都為零，這是什么原因造成的？為了找出故障點，用導線短接在不同位置，電流表、電壓表的示數有不同變化，從這些變化中可以判斷出這個電路在什么位置有什么故障？

圖2 視頻截圖

生：電流表、電壓表的示數都為零，說明電路是斷路，并且排除是燈泡斷路。當用導線短接開關、滑動變阻器、電壓表時都沒有變化，說明這些地方沒有斷路。當短接在電流表兩接線柱時，電壓表的示數不再是零，電流表的示數仍為零，說明電流表的接線處斷路。

在教學中，對學生的主張，教師不能簡單地“肯定”，而是要繼續追問，提出疑問，喚醒學生的思維意識。視頻中創建實驗故障，引發學生認知沖突，通過觀察、分析、討論，促使學生對電路故障的位置成因做出判斷，在此過程中學生對電流、電壓、電阻的特點又有了更進一步的理解。教師結合學生已具備的知識和思維能力，引導學生提出疑問、分析現象、解決問題。讓學生通過現象分析、取證、討論，最后發現故障點和故障原因，達到引導學生思維的目的。

四、視頻展示實驗意外情境，促進學生思維的深度發展

一直以來，用預設的實驗結果和效果來博取教學的精彩是教師的不懈追求。然而，真實的實驗過程、結果才是充滿活力、充滿靈性的實驗課堂。師生在實驗中一旦發現疑問，發生意外，就要尊重觀察到的事實，并基于學生對知識的理解，引導學生對觀察到的意外現象形成的原因進行猜想，并通過理論分析、實驗驗證，最終對實驗意外做出科學的解釋，使學生的思維向縱深發展。

［案例1］兩個小燈泡串聯，短路其中一個小燈泡，被短路的燈泡不會發光，另一個小燈泡更亮。這個現象是想當然的現象。但在學生分組實驗中卻有個別組出現了被短路的燈泡的燈絲有一絲暗紅亮光的現象。此時學生感到疑惑，但因為他們是初學電路知識，知識貯備不夠，教師即使做出解釋，他們也無法理解。因此可立即用手機攝像記錄下這個實驗的意外現象。當學生完成電路知識的學習后，學生對電路已有較完整的認識。在復習課上用視頻展示當時電路實驗的意外情境，引導學生分析猜想其中原因，并進一步利用器材重現該實驗現象，繼而探究驗證猜想，可使學生進一步完善原有的認知結構。

［案例2］在講授并聯電路時，教師通常會講到并聯電路各支路用電器互不影響，比如教室里的燈、風扇是并聯連接的，打開或關閉其中一個，其他的不會受到影響。當學生在做“探究并聯電路中開關的作用”實驗時，就會發現并聯的兩個小燈泡，其中一個小燈泡的亮與不亮會影響另一個小燈泡的亮度。這些“隱形”現象能帶給學生強烈的視覺沖擊，使學生思維的矛盾轉化為求知的動力。此時，教師可以引導學生思考，但因為當時還沒學習電流、電壓知識，學生是不能完全理解的。在完成新課學習后，復習課上借助視頻引出學生初學電路時遇到的疑惑，再次引導學生質疑思考。質疑的過程是學生綜合思考、推理、論證、表達的過程。能夠極大地提升學生的科學思維層次，促進學生思維的深度發展。

用視頻記錄實驗意外現象，在復習課上展現當時的實驗情境，引導學生思考質疑，讓學生猜想與驗證。質疑與猜想是深度思維的特征，動手驗證猜想是檢驗思維的最好方式。思維的深度發展取決于問題解決與所學知識的遷移應用，學生在面對新的問題情境時，善于梳理和把握新舊知識之間的聯系，將已有的知識遷移應用到新問題的解決過程中，并促使學生進一步理解相關知識。

通過實驗情境視頻開展指向深度思維的復習教學，一方面要求教師積極開發、創新制作實驗視頻，另一方面也離不開教師課堂上有效的引導和學生主體作用的發揮。教師通過有效提問和追問，引導學生深入、系統地復習。教師在課堂上留足時間和空間，讓學生思考、展示和交流。在師生間、生生間的交流碰撞中將學生的思維引向深處。實驗情境視頻，雖然形式上顯得比較“微”，但內容上卻表現出“精”和“巧”。將其用于復習教學能增加課堂復習容量，降低教學難度，拓展教學資源，使教學手段更為靈活，教學質量也得到提高。有利于學生較好地掌握物理實驗原理，提升科學思維。