自然教育理論下的物理體驗式教學實踐與探索

黃杰

［摘 要］初中物理教學不應只是簡單地講授知識點，更應重視學生的科學素養以及探究意識的培養。自然教育理論下的物理體驗式教學注重知識的學習體驗，將物理學習與實踐體驗相融合，對提高學生的觀察能力和探究能力，促進學生核心素養的發展具有重要意義。

［關鍵詞］自然教育理論；體驗式教學；初中物理

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）27-0049-03

自然教育理論主張教育應順應人的自然天性，以學生為主體，遵循學生的認知發展規律，這與體驗式教學的核心理念相契合，即通過實踐體驗，促使學生通過自主探究獲得知識體驗，促進學生身心發展。開展物理體驗式教學應充分考慮學生的認知特點以及學科核心素養的特點，優化體驗方式，助力學生實現高效、自主的探究實踐學習。

一、借助信息技術，顯化抽象知識

物理學中有許多抽象的概念、定理以及現象描述。然而，在現有的教學條件下很難針對每一種知識都組織學生開展實驗來獲取最直觀的體驗。為此，教師可靈活運用信息技術，結合音頻和視頻資源，顯化抽象內容，以直觀的方式給予學生相關的情境體驗，從而使學生形成具象化的物理觀念。

（一）創設情境，了解背景條件

初中物理教學中，教師可借助信息技術直觀地展現物理現象，創設物理問題情境，引導學生對情境中的物理現象進行分析，直觀地感受對應的物理問題背景，進而引發學生的深度思考。

比如，在教學“慣性”相關內容時，教師播放了以下視頻：一位運動員參加跳遠比賽，經過一段快速助跑后飛身一躍，獲得了令人矚目的成績。教師結合視頻內容提出問題：“為什么運動員可以在空中前進？”再播放原地豎直起跳落回原地的視頻，以使學生認識到：向前運動的物體，具有繼續保持向前運動的性質；在水平方向上靜止的物體，具有繼續在水平方向上保持靜止的性質。在此基礎上引入慣性的概念，并進一步演示或用視頻展示生活中與慣性相關的現象：快速抽走杯子下面的紙條，杯子保持不動；離手后的實心球繼續向前飛行；用力拍打衣服，衣服上的灰塵自動掉落等。歸納與比較這些現象，最終得出結論：物體是保持靜止還是繼續運動，取決于物體原來的運動狀態。

（二）展示差異，發展比較思維

物理體驗式教學的優勢在于：可以讓學生親自感受到不同條件下物理現象的差異，進而通過對比分析等思維方式建構完善的物理知識體系。結合信息技術可以將不具備開展條件的物理實驗以音頻或視頻的形式展現，讓學生通過聲音、圖像等直觀感受物理現象的差異，從而發展學生的比較思維。

比如，在教學“聲音的特性”時，借助信息技術播放男高音、女高音以及男女合唱的不同聲音，讓學生分辨其中差異，進而從物理角度認識聲音產生差異的原因。學生發現男女高音盡管都是高音，但女高音的音調更高，男高音的響度更小，有的學生還能識別出男歌手是誰。對聲音的差異進行歸納總結，可以將聲音的特性總結為響度、音調、音色。在探究響度與振幅的關系之后，分別播放遠處老牛和耳邊蚊子發出的聲音，提問“為什么蚊子的聲音聽起來更響？”，從而得出響度的另一個影響因素——聲源與人耳的距離。類似地，通過多次比較卡片由慢到快劃過梳齒的聲音，認識音調與頻率的關系；通過播放不同樂器、不同任課教師的聲音，認識到音色由發聲物體決定。

借助信息技術能展示更豐富的學習素材，給學生創設直觀的學習情境，進而幫助學生對比、歸納，得出聲音的特性與規律。

（三）虛擬演示，享受沉浸式體驗

信息技術不僅可用于再現物理情境，還可以創建虛擬實驗平臺，為學生提供直觀的體驗機會。尤其是一些具有一定危險性或者對設備要求較高的實驗，開展虛擬實驗可助力學生大膽、放松地體驗探究的過程。

比如，在教學“家庭電路”時，盡管通過理論分析可以知道空氣總開關跳閘的原因，但若要直觀體驗短路、過載等造成的危害，就會增加實驗難度及操作風險。鑒于此，可利用虛擬實驗平臺，讓學生嘗試進行風險性實驗操作，如任意增用電器直至跳閘、將開關直接接在零線上、用測電筆排查電路故障等。利用虛擬實驗平臺，師生沒有了危險性、器材成本等方面的顧慮，可完全沉浸于探索之中。

通過虛擬實驗，學生的體驗更直觀，反饋更及時，因而學習興趣更濃，學習效率更高。

二、指導實驗探究，提升學科素養

實驗是規律的發現與驗證所必需的環節，實驗探究是初中物理教學的重要組成部分。教師指導好探究過程，優化學生實驗探究的體驗，有利于增強學生探究的動力，助力學生學科素養的提升。

（一）觀察現象，提出猜想

實驗探究的第一個環節，需要學生根據生活體驗或觀察，對現象與可能因素進行對比與分析，提出合理的猜想。這一環節中教師應起主導作用，要為學生提供易于觀察、比較、總結的現象，助力學生快速提出現象與可能因素間的關系猜想。

以“探究浮力大小的影響因素”實驗為例，在探究之前，可引導學生感受浮力大小的不同。先將相同質量的鐵塊和木塊分別放入水中，鐵塊沉底而木塊漂浮；再讓學生按壓木塊直至浸沒，感受按壓過程中手指所受彈力的大小變化。通過第一個活動，學生發現相同質量的木塊和鐵塊的體積相差很大，從而形成“體積越大，浮力越大”的初步認識。而在按壓木塊的過程中，學生能明顯感受到隨著木塊浸入水中的體積增大，手指所受阻力明顯增大，從而判斷浮力在變大。教師不失時機地追問：“木塊的體積有沒有變大？”通過這兩個活動，學生不難提出猜想：影響浮力大小的是物體浸入液體的體積，而不是物體的體積。這有利于后續的探究。

（二）開放實驗，動手操作

實驗探究的第二個環節是針對猜想，設計可行的實驗方案，并通過實驗操作驗證猜想。在這一環節中，教師應做好實驗開放設計的保障、指導與評價，鼓勵學生設計多元化實驗方案，優化實驗操作過程。

學生已認識到[F浮]可能與[V排]有關，因此接下來實驗的設計應圍繞怎樣計算[V排]以及如何比較[F浮]展開。對于前者，教師應多提供幾種器材，鼓勵學生靈活利用溢水杯、燒杯、刻度尺、量筒、天平等器材，設計多種計算[V排]的方案。在此基礎上引導學生認識物體浸入液體的體積就是[V排]，從而找到計算[V排]的最佳方案。針對浮力大小的比較，教師首先讓學生測量鐵塊所受浮力。由于鐵塊的重力、浸入液體的體積等因素各不相同，學生得出的結果會不一樣。教師應引導學生通過展示與交流，歸納出比較浮力的正確方法。

（三）處理數據，得出結論

數據處理與分析是實驗探究的重要環節。這一環節中，學生不僅要準確記錄并尊重實驗數據，還要正確、科學地處理數據，并通過表格、圖像等多種方式探究數據間的關系，進而分析得出物理規律。

在“探究浮力大小的影響因素”實驗中，學生容易將彈簧測力計的拉力當成浮力，從而得出“[ρ液]一定，[V排]越大，[F浮]越小”的錯誤結論。對此，教師應鼓勵學生大膽說出判斷的依據，或讓學生通過小組交流發現數據處理中存在的問題。在得出浮力大小的影響因素之后，為了使學生能夠體驗數學工具的直觀性，教師可讓學生利用直角坐標系大致畫出[F浮-V排]、[F浮-ρ液]的關系圖像，以及同一物體浸沒在不同液體中的[F浮-ρ液]的關系圖像。

在驗證阿基米德原理的實驗中，主要涉及四個數據：物體重力、物體浸入液體后彈簧測力計的拉力、小桶重力、小桶與排開液體的總重。教師首先發問：“在阿基米德原理得到驗證之前，怎樣求浮力？”再引導學生重新體驗阿基米德原理的得出過程，領悟用已知驗證未知的思維邏輯。

三、融合生活問題，滲透各種意識

融合生活問題是體驗式教學常用的方式，結合生活問題與情境，可以調動學生的生活經驗，增強學生的物理學習體驗感。同時在解決生活問題的過程中，能培養學生學以致用的能力，增強學生的社會責任感。

（一）擷取生活素材，觸及科學本質

聯系生活的物理體驗式教學，是指擷取生活素材，創設生活化情境，讓學生將生活認知轉化為物理理解，進而將抽象的物理概念具象化，增強學生的實際體驗感，助力其探尋物理知識對應的科學本質。

比如，在教學“杠桿”相關內容時，教師首先展示如下情形：一個力氣大的男生徒手開不了的汽水瓶蓋，被一個力氣小的女生用開瓶器輕松開啟。這讓學生認識到什么是“省力”。然后用視頻展示用開瓶器開瓶蓋的過程中，瓶蓋與動力作用點上升的距離，結合比較動力臂與阻力臂的長短，以使學生理解什么是“費距離”、什么樣的杠桿“費距離”。最后結合生活中的撬棒、修枝剪刀等，讓學生形成“省力必費距離”的觀點。

針對“為什么要設計費力杠桿？”這一問題，教師可讓兩個學生模擬提魚和釣魚：一個學生直接用手將一本書豎直提起一定高度，另一個學生用米尺模擬魚竿，將同一本書“釣”至同一高度。通過比較兩人施加動力的手向上移動的距離，學生很容易發現費力杠桿的作用是省距離。

上述活動初步揭示了兩種杠桿的特性，在此基礎上教師將生活用具抽象為杠桿模型，并歸納不同杠桿的特點，促進學生知識體系的建構。

擷取生活素材是體驗式教學的重要法寶，通過調動學生的情感、經驗等，可迅速強化學生的物理體驗，讓學生感受到物理知識和生活實際之間的聯系，促使學生基于生活經驗理解物理知識本質，培養應用意識。

（二）結合生活經驗，鼓勵科學創新

在探究物理問題、理解物理規律的過程中，教師應有意識地引導學生對已有的方案、方法進行創新，尤其是借助生活中的簡單物品優化實驗設計，使實驗更簡便、現象更直觀，在聯系生活實際的基礎上實現科學創新意識的培養。

結合生活經驗，對已有實驗方案進行改進，是一種行之有效的創新實踐。比如，在教學“靜電現象”時，常用“用塑料尺在頭發上摩擦，再用來吸小紙屑”的方法導入。結合生活經驗，學生能聯想到常用的保鮮膜也具有這種性質，剛撕開的保鮮膜很容易“吸”在手上。教師告訴學生，撕扯也是一種摩擦，并進行變式改進：將干燥的紙屑平鋪在桌面上，兩位學生合作將一卷保鮮膜在紙屑上方5 cm左右展開，而紙屑依次被保鮮膜的靜電吸引。由于保鮮膜的面積比塑料尺大得多，因此可以吸引更多的紙屑，現象更明顯。

可見，生活中蘊藏著豐富的物理現象，教師應充分重視生活現象對物理學習的促進作用，鼓勵學生基于生活經驗，創新改進已有的實驗探究方案，從而增強物理學習體驗感，在增強物理探究能力的同時，實現科學創新意識的培養。

（三）加強生活應用，形成科學態度

讓學生感受物理學科的應用價值，形成社會責任感與正確的科學態度，是新時代物理學科教學的重要任務。教師應結合生活實際問題，為學生營造問題解決氛圍，加強生活應用在課堂中的滲透力度，助力學生形成正確的學科觀念。

電學知識是實際生活中應用最為廣泛的物理知識，同時在應用中還存在用電安全問題，所以電學知識教學是滲透科學態度的重要陣地。比如，在“探究串、并聯電路的電流特點”之后，教師結合教材內容，提出以下實際問題：“家里的電飯鍋與空調的連接方式是什么？為何采用這種方式？如果逐個啟動所有的家用電器，通過總開關的電流如何變化？你能提出一個安全用電的建議嗎？”通過學習，學生已經認識了串聯電路的電流特點，只要聯系各用電器的工作電流各不相同，就能理解家用電器不采用串聯方式的原因；再聯系并聯電路的電流特點，便不難認識到過多接入用電器的安全隱患，最后自然形成安全用電的科學態度。

在上述教學過程中，教師引導學生運用課堂所學知識來解決生活實際問題。這樣做不僅深化了學生對物理知識的理解，還使學生更深刻地認識到了物理知識在生活中具有巨大價值，從而推動學生以更科學的態度面對生活，形成正確的價值觀念。

綜上所述，自然教育理論下的物理體驗式教學，在優化教學資源、改善課堂氛圍等方面具有積極作用。通過體驗式教學方式來轉變傳統課堂的授課模式，可以充分增強學生的學習體驗感，提升學生的自主探究能力，培養學生的科學探究意識、科學態度等。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 徐創立.初中物理體驗式探究學習評價體系的建構［J］.廣西物理，2021（1）：70-72.

［2］? 孔維華.基于問題驅動的初中物理科學探究教學淺談［J］.理科愛好者，2022（5）：79-81.

（責任編輯 農越華）