器材引入要多一些“建模”少一些“解釋”

摘" "要：器材引入作為實驗教學中的一個環節，長期以來沒有受到教師們的足夠重視。教師們習慣于在實驗教學中將器材直接呈現給學生，讓學生“解釋”器材的結構或作用，這種器材引入方式的弊端是學生被教師牽著鼻子走，思維受到了限制，基本不需要動腦。為了培養學生的科學思維，實現學科的育人目標，提出器材引入要多一些“建模”少一些“解釋”。從這個觀點出發，從測量器材、演示器材、分組器材中各選一例，先介紹器材引入的常規教法，在分析點評的基礎上，給出這幾例器材引入的優化教法，通過對比和反思，總結出了器材引入的幾點建議。

關鍵詞：器材引入；建模；解釋

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）2-0057-4

１" " 引" 言

實驗教學在初中物理課堂教學中占據著非常重要的地位，器材引入作為實驗教學中的一個環節，長期以來沒有受到教師們的足夠重視。教師們習慣于實驗前將器材放置在講臺上，實驗中隨手拿來讓學生解釋器材的結構或作用，由于學生對裝置并不熟悉，解釋起來也差強人意，教學效果不佳。怎樣才能在器材引入環節上充分調動學生學習的主動性，提升學生的思維能力呢？筆者認為，器材引入要多一些“建模”少一些“解釋”，即器材引入之前要做好鋪墊，要引導學生對該器材進行建模，而不能直接將器材呈現給學生，讓他們去解釋其結構或作用。

“建模”就是“建立模型”，是科學思維的要素之一，是指通過實驗操作或日常生活體驗獲得感性認識和經驗，通過分析、推理、類比、綜合等方法，把抽象的事物特征用直觀的畫圖、文字、符號、圖像或圖表等形式描述出來的一種活動。“解釋”是指在觀察的基礎上進行思考，合理地說明事物變化的原因，事物之間的聯系，或者事物發展的規律。

器材引入之前先進行“建模”，能引導學生積極思考，主動探究，通過師生對話，生生互動，調動學生的探究熱情，在頭腦中主動建構出該器材的一些外觀和本質特征；而先呈現器材，讓學生 “解釋”器材的結構或作用，他們的思維會受到限制，缺乏探究熱情，對提供的器材較為陌生，解釋起來也就困難重重。然而，在教學實踐中，教師們習慣于先直接呈現器材。為了改變這種現狀，培養學生的科學思維，實現學科的育人目標，筆者結合平時聽課的情況，從測量器材、演示器材、分組器材中各選一例，先介紹器材引入的常規教法，在分析點評的基礎上，給出這幾例器材引入的優化教法，通過對比和反思，總結出器材引入的幾點建議。

２" " 器材引入的常規教法介紹

【案例１】 測量器材引入——彈簧測力計（常規教法）

師：生活中力是怎么測量出來的呢？

生：用測力計。

教師直接呈現出彈簧測力計（圖1）。

問題１：通過閱讀課本，說說彈簧測力計是由哪些部分組成的？

生：秤鉤、刻度盤、指針、大寫字母“Ｎ”。

問題２：彈簧測力計的測量原理是什么？

生：利用“彈簧受到的拉力越大，伸得就越長”的原理。

點評：這是測量工具引入的一個經典案例。教師在提出問題后，直接呈現出彈簧測力計，告訴學生這個是測量力的工具，然后讓他們通過閱讀課本，解釋彈簧測力計的外在結構和測量原理。這種教法的弊端是學生被教師牽著鼻子走，思維受到限制，所需回答的問題基本不需要動腦，質疑和創新的天性得不到釋放，“以師為本”的痕跡很重。

【案例２】 演示器材引入——空氣壓縮引火儀（常規教法）

師：外界對氣體做功，氣體內能會怎么改變呢？

教師直接呈現出如圖２所示的實驗裝置，并將一干燥棉花放入筒內底部。

問題１：怎樣操作才能對筒內空氣做功？

生：將活塞向下壓。

問題２：通過什么現象可以說明筒內空氣內能增加？

學生不知如何回答。

問題３：老師為什么要在筒內放棉花？

問題４：如果棉花燃燒說明什么？

學生依然不知如何回答。

問題５：是不是說明對氣體做功，氣體內能增加，空氣溫度達到了棉花的燃點？（教師著急了）

生：是。

點評：這是演示器材引入的一個經典案例。教師直接呈現器材，讓學生解釋里面的一些實驗細節。由于學生第一次接觸到這樣的演示實驗裝置，很多地方并不清楚，讓學生解釋出現了冷場，最后教師問了一個讓學生回答“是”或“不是”的無效問題。將演示器材硬塞給學生，學生不清楚器材的結構和原理，主動思考和探究的空間很少，“以生為本”的理念無法得到落實。

【案例３】 分組器材引入——光的反射實驗裝置（常規教法）

師：剛才我們猜想了光反射時可能遵循的規律，我們該如何通過實驗來驗證呢？

教師直接呈現如圖３所示的實驗裝置。

問題１：為什么要采用白色紙板？

生：為了顯示出光路。

問題２：如何驗證反射光線、入射光線和法線在同一平面內？

生：看到白紙板上呈現出反射光線、入射光線和法線就可以了（方案不全面）。

問題３：紙板上為什么要標有角度？

生：為了驗證反射角與入射角的大小關系。

點評：這是分組器材引入的一個經典案例。教師直接給學生呈現了光的反射實驗裝置，問了３個問題。表面上看，通過回答這些問題，可以了解該裝置的基本結構和作用，但問題要么比較簡單（如問題１和問題３），要么學生回答的實驗方案不全面（如問題２）。教師很難通過這３個問題培養學生的科學思維。另外，把裝置硬塞給學生，學生不知道為什么需要這個器材？如何正確使用這個器材？感覺很茫然。

３" " 器材引入的優化教法探討

以上介紹的測量器材、演示器材、分組器材三個器材引入的案例，具有一定的代表性。這些器材引入的共同點是：先將器材呈現給學生，然后讓學生通過看書或觀察，去“解釋”器材的結構或作用，這樣的“解釋”沒有思維含量，是教師強加給學生的一種行為，不符合“以生為本”的教學理念。如果我們在器材引入前能通過師生對話、生生互動，先讓學生對要引入的器材進行“建模”，最后再將真實器材呈現給學生，將會有效提升學生的思維能力。

以下是三個案例的優化教法：

【案例１】 測量器材引入——彈簧測力計（優化教法）

教師準備的材料有：帶磁吸的長條白紙板，指針，掛鉤，彈簧。

師：生活中力是怎么測量出來的呢？

生：用測力計。

問題１：根據力越大，形變越大，若要設計一個方便測量力的工具，你覺得哪個材料必不可少？為什么？

生：彈簧或橡皮筋。因為彈簧受到的拉力越大，伸得就越長。

問題２：這個測力計的組成中，除了彈簧（或橡皮筋），還應該有哪些東西？

生：還應該有刻度盤、掛鉤、指針。

問題３：指針放在什么位置比較好？為什么？

生：指針應該放在刻度盤上方比較好，這樣掛鉤掛上物體后，指針上下移動的距離較大。

通過師生互動，學生在黑板上逐步添加磁吸零部件，最后建構出一個彈簧測力計的磁吸模型，并將它與實際器材對比，完善磁吸模型。

點評：教師依托學生頭腦里對測量工具的元認知，通過有效地提問，建構出一個測力計的磁吸模型，這個過程充分調動了學生的思維力，激發出他們的創造力。最后，教師將彈簧測力計分發給學生，讓學生進行觀察對比。這樣學生對測力計的構造和作用就非常清楚，對比中也產生了成就感，整個過程體現出了“以生為本”的理念。

【案例２】 演示器材引入——空氣壓縮引火儀（優化教法）

師：外界對氣體做功，氣體內能會怎么改變呢？（問而不答，賣個關子）

問題１：如果要對氣體做功，需要設計一個怎樣的裝置？

生：一個容器，配一個活塞，壓縮活塞就可以對里面的空氣做功。

教師拿出空氣壓縮引火儀，讓學生觀察，然后教師向下壓活塞，對里面的空氣做功。

問題２：筒內空氣內能增加了嗎？怎么證明？

生1：用溫度計測量。

生2：溫度計放不進去，就是放進去也會被壓碎。

生3：能不能放入一個易燃物體，如果燃燒，說明空氣內能增加溫度上升了。

問題３：你們同意生3的建議嗎？采用什么易燃物體呢？

生：同意，棉花。

教師將一小團干燥棉花放入筒底，然后實驗。

通過師生對話，生生互動，逐步引入空氣壓縮引火儀。將建構演示器材模型的過程和呈現實際器材的過程相結合。

點評：教師引入空氣壓縮引火儀分兩步進行：①引入壓縮筒；②引入小團干燥棉花。通過師生對話，生生互動，學生了解壓縮筒和干燥棉花的作用，另一方面通過空壓筒內空氣，培養了學生的證據意識。整個過程，將建模和實際操作結合起來，充分調動了學生的主觀能動性，演示器材的作用也會深深刻畫在學生的腦海中。

【案例３】 分組器材引入——光的反射實驗裝置（優化教法）

教師準備的材料有：平面鏡，白紙板，激光筆，粗的簽字筆。

師：剛才我們猜想了光反射時可能遵循的規律，我們該如何通過實驗來驗證呢？（問而不答，賣個關子）

問題１：你覺得需要用到哪些材料？

生：平面鏡、激光筆，還有……（想不起來了）

問題２：如何在實驗中方便地顯示出光的傳播路徑？

生1：噴水。

生2：噴水不行，噴水顯示的光路一會兒就沒有了，可以讓激光貼著白紙板傳播。

問題３：如何放置這些器材？

生：將平面鏡放置在水平桌面上，將白紙板豎直放置在平面鏡上，用激光貼著紙照射，觀察反射光線。

問題４：為了驗證反射光線、入射光線和法線是否在同一平面內，應對白紙板做怎樣的處理？

生：是否可以將白紙板從中間折疊，將激光貼著左邊紙板照射，觀察左右白紙板在同一平面和不同平面上時，右邊紙板上是否有反射光線。

問題５：還需要驗證什么？紙板上還需要添加什么？

生：驗證反射角與入射角的大小關系，紙板上要添加角度。

通過師生對話，生生互動，在講臺上先放置平面鏡，然后垂直放置一個白紙板，將激光貼著紙板照射，然后將白紙板從中間折疊，最后呈現出光的反射裝置的模型，并將它與實際裝置對比。

點評：為了讓光的反射實驗裝置出現得不突兀，教師引導學生先思考需要的器材，并逐步完善，然后從實驗要求的角度出發，將器材在講臺上正確擺放，并對白紙板進行了折疊處理，添加了角度，最后呈現出光的反射實驗裝置的模型。接著，教師讓學生取出實驗盒中的裝置，將模型與實驗裝置對比，實驗裝置的引入自然巧妙。整個過程學生參與度高，思維活躍，達成了學科的育人目標。

４" " 器材引入的幾點建議

４．１" " 要善于隱藏好實驗的器材

器材引入是實驗教學的起點，教師要避免直接將器材呈現給學生。例如，前述的三個案例中，常規教法都是將器材直接呈現給學生，學生被動思考，解釋自己也不清楚的實驗器材或裝置，思維受到束縛。正確的做法是，在器材呈現之前要讓學生充分討論，甚至要“賣點關子”，要把握好器材呈現的時機，不到關鍵時刻千萬不要輕易暴露。因此，教師在實驗前要隱藏好實驗器材，將演示實驗器材藏在講臺下，學生分組實驗的器材統一放在實驗盒中，然后把它們放在地上或抽屜里。隱藏器材是為后面的建模做好準備，學生頭腦里越是一張白紙，后面的建模過程就會越精彩。

４．２" " 要認真預設好互動的問題

在器材引入之前，教師要認真預設好師生互動的問題串，問題串要有一定的開放度，具備一定的思維含量，要能發揮學生的主觀能動性，引導學生積極思考，主動探究。例如，前述的三個案例中，優化教法中的問題串，每一個問題都是針對要引入的器材設置的，循序漸進，環環相扣，通過師生互動討論，逐步在學生腦海里勾勒出要引入器材的基本結構和本質特征。設置這些問題的目的，不僅僅是讓學生掌握知識，更多的是讓學生通過思維碰撞，主動思考，積極探究，培養質疑和創新意識，提升學科素養。

４．３" " 要精心設計好建模的方法

器材引入前，要先進行“建模”。初中生形象思維占主導地位，抽象思維普遍不足，建模就是教師通過形象化的手段，調動學生已有的知識，對將要引入的新的實驗器材或裝置進行逐步建構，這符合初中生的認知特點。教師該如何在課堂中幫助學生建模呢？從前面討論的優化教法案例１中不難發現，教師可以將器材各部分做成磁吸零部件，在師生互動問答過程中，由學生或教師同步在黑板上“組裝”成器材的模型。也可以將實際器材拆解成各個部分，如案例２、案例３，在師生互動問答過程中，由學生或教師同步在講臺上“組裝”成器材的雛形。

參考文獻：

［１］中華人民共和國教育部．義務教育物理課程標準（２０２２年版）［S］．北京：北京師范大學出版社，２０２２．

［２］蔣新．突破教學難點需要賣點“關子”——以兩個公開課為例［Ｊ］．中學物理教學參考，２０１６，45（１２）：４２－４４.

（欄目編輯" " 劉" "榮）