PCK理論下的簡約初中物理實驗教學初探

黃麗華

一、簡約初中物理實驗教學

簡約教學，是指高度概括性的教學設計與實踐過程，簡約教學不是簡單教學。它不僅表現在形式上簡潔明了，更體現在教學內容、教學方法與思維訓練上的深入淺出、通俗易懂。教育家巴班斯基的教學過程最優化理論中，無論是教學設計的選擇還是教學策略的實施都應把簡約化作為一項重要原則來指導教學。

簡約初中物理實驗教學就是把初中物理實驗教學和簡約教學結合起來的教學。物理是一門以實驗為基礎的自然科學，中學物理實驗對物理這門學科的重要性不言而喻，初中物理的實驗教學是初中物理課堂教學的核心。構建簡約初中物理實驗教學，用最低的教學成本取得最大的教學效益，從而實現減負增效的課堂。簡約初中物理實驗教學模式的教學目標簡潔明了、教學內容簡約充實、教學環節簡化樸實、教學媒體簡單實用、教學語言簡短流暢。

二、PCK理論下的教學案例

人教版中“水的沸騰”，教材安排上是《汽化和液化》的第一課時，突出了沸騰這種汽化形式的重要地位，從學生熟悉的生活情景入手，基于同學們的常識做出猜想，并用實驗來驗證，培養了學生的科學思維。

下面以本節課中的實驗教學為例，談談基于PCK理論下構建簡約初中物理實驗教學模式的研究。

1.形成“汽化”和“液化”的物理概念

人教版“水的沸騰”是第三章物態變化的第三節《汽化和液化》的第一課時。一開篇，學生就接觸汽化和液化的概念教學。這里涉及到無色透明的氣體，學生不易觀察。如何讓學生感知到呢？課本的“想想做做”是這樣的：在透明袋子滴入酒精，把袋子壓癟，把口扎緊放熱水中。可觀察到：塑料袋中的液態酒精受熱后變成了氣態酒精，袋子鼓起；拿起袋子降溫后，酒精蒸氣又變成了液體酒精。得出物質的液態和氣態可以相互轉化，從而引入汽化和液化的概念。

筆者在做這個實驗時，發現酒精和水同樣是透明無色的液體。在做實驗時，水對學生的觀察有干擾的作用，尤其是袋子內外的透明液體會讓學生辨析不清。根據PCK理論，怎樣才能更好地把該知識點轉化為學生容易觀察和理解的呢？筆者做了如下的改進。

如圖1，用試管裝適量酒精，為了方便觀察在試管的酒精中滴加了紅墨水，試管口套一個透明的橡膠手套，用橡皮筋扎緊，并在液面上用油性筆做記號。用酒精燈對試管底加熱，酒精很快沸騰，由液態酒精變成了氣態的酒精蒸氣，把手套脹起來，如圖2；手套很快變成一只胖嘟嘟的小手，向同學們打招呼，如圖3；撤掉酒精燈后，對比油性筆的記號，發現試管中酒精變少，同時透明橡膠手套變扁了，手套手指的位置有無色透明的液態酒精生成，酒精蒸氣變成了液態的酒精。

設計意圖：

（1）改進后的實驗，契合了簡約物理實驗教學的宗旨：簡單易操作，用時短，見效快。同時實驗現象非常明顯，學生非常容易理解，符合PCK的理念。 此過程，學生很好地形成了物理觀念：物質從液態變為氣態的過程叫做汽化，從氣態變為液態的過程叫做液化。

（2）當初設計在酒精中添加了少量紅墨水，初衷認為會有顏色的酒精出現在手套內，結果不是，分析后發現這竟是一個與本節課密切相關的知識，于是當機立斷選擇添加酒精的實驗，留下懸念，為本節課的小資料中“幾種液體的沸點”埋下伏筆。

2.問題式教學“探究水的沸騰”

片段1?? 實驗前的經歷探究過程

問題導入？隰探究水沸騰時溫度變化的特點

實驗猜想？隰（1）沸騰前、沸騰時氣泡上升時的變化如圖6還是圖7的情況？

（2）沸騰前水的溫度變化？沸騰后繼續加熱，是不是溫度越來越高？

實驗目的？隰觀察沸騰前后水中氣泡的變化情況和溫度的變化規律。

實驗器材？隰鐵架臺、酒精燈、火柴、石棉網、裝有適量水的燒杯。

設計實驗？隰交流討論：怎樣燒水能節約課堂時間？

設計意圖：在義務教育《物理課程標準》（2022年版）解讀第七章物質主題1.1.3的內容中提到“經歷物態變化的實驗探究過程”。“經歷”指使學生能完整地經歷“提出問題、設計實驗與收集數據、分析和處理數據、解釋數據和交流”等探究過程。片段1就是讓學生經歷實驗猜想和設計實驗的過程。且最后的學生活動環節，討論“怎樣燒水能節約課堂時間”，引導學生回答出加蓋子加熱和使用酒精燈外焰加熱，在當今能源緊缺的社會，能提高能源的利用率，節能減排。這里對學生進行了環保意識的教育，對學生科學態度與責任的培養起重要意義。

片段2 實驗前的經歷探究過程

分工合作？隰兩同學分工合作，一人看表計時，一人讀出溫度并記錄在課本P59的表格中，并在圖3.3-3中繪制水沸騰時溫度變化的圖象。

帶著以下的問題觀察：

（1）水在沸騰前后液面有何變化？

（2）沸騰時氣泡是哪種圖象？汽化發生在哪些部位？

（3）沸騰時水的溫度變化情況怎樣？沸騰后水的聲音有變化嗎？

（4）沸騰后移走酒精燈，沸騰會繼續下去嗎？為什么？

（5）觀察透明蓋子，有什么發現？

進行實驗？隰學生實驗，教師巡回指導。

分析論證？隰（1）投影學生實驗數據及作圖，進行沸騰圖象的分析和理解。（2）解答實驗時提出的問題，認識沸騰的特點。

設計意圖：

使學生能經歷“收集數據、分析和處理數據、解釋數據和交流”等探究過程。筆者設計了高度概括性的教學設計與實踐過程，帶著問題有針對性地觀察和思考，在形式上簡潔明了，更體現在教學內容、教學方法與思維訓練上的深入淺出、通俗易懂。充分體現出PCK理論和簡約物理實驗教學的完美契合。

簡約物理實驗教學，要求教師有高度概括性的教學設計與實踐過程，表現在形式上簡潔明了，在教學內容、教學方法與思維訓練上的深入淺出、通俗易懂。而PCK學科知識是教師特有的知識，它是教師個人的經驗教學，是獨一無二的；它是教師在教學實踐中獲得的獨特的理解。兩者相結合，更有利于促進學生的理解，實現物理實驗教學的有效性，實現“雙減”下“減負提質增效”的課堂教學。

責任編輯 龍建剛