中學(xué)物理課堂教學(xué)知法并行新模式的構(gòu)建與實踐

李臣 夏偉寧

一、實驗課知法并行教學(xué)新模式上課要點

對教師課前要求：精心設(shè)計，提前預(yù)做實驗，甚至反復(fù)多次實驗，以取得第一手資料，找出實驗的關(guān)鍵，確保實驗成功；保證實驗裝置都能正常使用，為課上的實驗操作做好準(zhǔn)備。

對學(xué)生的課前要求：做好充足準(zhǔn)備，明確實驗?zāi)康摹⑵鞑摹⒉襟E等，在做實驗前要做到心中有數(shù)或?qū)嶒瀱栴}有自己的想法。

上課要求：課上的活動要按照環(huán)節(jié)有層次、有秩序地進(jìn)行，避免放任自流，避免限制過嚴(yán)，只有精英參與的少數(shù)人的實驗，要把握好“度”。

縱向四個環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境、實驗探究、素養(yǎng)提升、反饋評估。

橫向四條線：知識線、活動線、方法線、目標(biāo)線。

（一）創(chuàng)設(shè)情境

學(xué)生雖做了預(yù)習(xí)，但還無法全面了解所研究的物理問題與實際生活的關(guān)系以及在實際生活中的應(yīng)用；基于學(xué)生課前了解了實驗相關(guān)內(nèi)容，在真正走進(jìn)實驗室時好奇心會有所減少的現(xiàn)象，教師在設(shè)置情景、引入新課時最好運用生活實例或?qū)嶋H問題等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）實驗探究

1.制訂計劃、設(shè)計方案

根據(jù)實驗的目的及原理，讓學(xué)生自行設(shè)計實驗方案，明確實驗步驟，繪制收集實驗數(shù)據(jù)的表格，通過交流討論完善方案。教師要提醒學(xué)生注意聽取他人意見，將實驗步驟化繁為簡，抓住每一步的關(guān)鍵。

2.進(jìn)行實驗、收集證據(jù)

學(xué)生進(jìn)行實驗時要安靜有序，團(tuán)結(jié)協(xié)作，規(guī)范操作，做好記錄。教師要努力保證學(xué)生有平等的操作機(jī)會，讓學(xué)生接觸實驗器材，體會物理理論的具體應(yīng)用過程。學(xué)生是實驗活動的主體，教師要充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，認(rèn)真觀察學(xué)生的操作過程，仔細(xì)分析實驗中存在的問題，并及時給予指導(dǎo)，既要做好個別實驗?zāi)芰θ?、動手能力差的學(xué)生指導(dǎo)工作，也要注意發(fā)現(xiàn)學(xué)生在過程中閃爍的智慧的火花。對比較復(fù)雜的實驗，教師應(yīng)盡量安排多名學(xué)生合作完成，提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作意識，提升集體協(xié)作的成就感。

3.處理數(shù)據(jù)

在學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象、測量實驗數(shù)據(jù)的過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從實驗現(xiàn)象和測量數(shù)據(jù)中歸納出物理規(guī)律。要對學(xué)生的思維進(jìn)行有效啟發(fā)，如觀察現(xiàn)象時如何抓住要點，如何分析處理實驗數(shù)據(jù)等。

4.分析論證

完成從感性認(rèn)知上升到理性認(rèn)知的過程，使學(xué)生對得出的重要規(guī)律和定律理解得更透徹，運用起來更容易。對實驗有誤差、觀察不到清晰現(xiàn)象、得不出明確結(jié)論的問題，鼓勵學(xué)生進(jìn)行實驗分析。

5.交流與合作

合作交流，達(dá)成共識；揭示性質(zhì)，總結(jié)規(guī)律。以小組為單位進(jìn)行組內(nèi)交流、合作，通過爭論、講解、操作、幫扶等形式，達(dá)成小組意見，對解決問題的思路和方法達(dá)成共識，指定組員做好發(fā)言準(zhǔn)備。小組充分展示研究成果，不斷優(yōu)化解決問題的思路和辦法。在此過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生積極質(zhì)疑、評價、互動，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和參與精神。

6.評估

對實驗中學(xué)生的操作方法及改進(jìn)意見進(jìn)行交流與評估，激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

（三）素質(zhì)提升

教師要更大限度地將實驗課的功能發(fā)揮到極致。教師要結(jié)合實驗課題，在課前搜集科技前沿報道、相關(guān)的小實驗、生活中的小經(jīng)驗等，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行探索或簡單的實驗，開闊學(xué)生的視野，引發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣，提高學(xué)生的探究能力，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（四）反饋評估

以小試卷或幻燈片的形式鞏固實驗，如考查學(xué)生對實驗器材的了解情況，對實驗操作基本技能和實驗探究全過程的掌握情況等，進(jìn)一步檢查學(xué)生掌握知識的情況。

下面以教科版教材《物理》九年級上冊第七章第三節(jié)“焦耳定律”中 “影響電流熱效應(yīng)的因素”為例，介紹“四四線”教學(xué)模式中實驗課知法并行教學(xué)新模式的具體實踐過程。

二、實驗課知法并行教學(xué)新模式教學(xué)過程設(shè)計

（一）創(chuàng)設(shè)情境

知識線——細(xì)金屬絲通電發(fā)熱，體會燈泡的發(fā)光原理。

活動線——

教師：自制“燈泡”，將釘子垂直穿過橡膠瓶蓋，選一條金屬絲，兩端分別繞在釘子的尖端，裝好后放入玻璃瓶內(nèi)。當(dāng)我們給這樣的“燈泡”通電后會觀察到怎樣的現(xiàn)象？

學(xué)生：“燈泡”中的金屬絲慢慢變紅，最后發(fā)光了。

教師：真的能發(fā)光嗎？

學(xué)生：動手實驗，給自制“燈泡”通電，觀察當(dāng)電流通過時“燈泡”中（金屬絲）發(fā)生的現(xiàn)象。

教師：通過實驗探究你們看到了什么現(xiàn)象？“燈泡”真的慢慢亮起來了嗎？

學(xué)生：通電后“燈泡”沒有亮，只看到金屬絲快速發(fā)熱并變紅，但很快就燒斷了。

方法線——提問法、模型法、分組實驗法、觀察法、調(diào)查法。

目標(biāo)線——通過學(xué)生親自動手實驗，發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（二）實驗探究

知識線——猜想電流的熱效應(yīng)可能跟哪些因素有關(guān)。

活動線——

教師：什么叫做電流的熱效應(yīng)？

學(xué)生：電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體會發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。

教師：電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)？首先我們看看研究它的實驗裝置。

教師：引導(dǎo)學(xué)生換用不同材質(zhì)、不同粗細(xì)、不同長度的金屬絲做“燈泡”的燈絲，接在同一個電源上，觀察現(xiàn)象；觀察同一個“燈泡”接兩節(jié)串聯(lián)干電池和接一節(jié)干電池的情況。

學(xué)生：小組合作探究。

教師：請小組代表匯報所在小組觀察到的實驗現(xiàn)象。

學(xué)生：不同材質(zhì)、不同粗細(xì)、不同長度的金屬絲做“燈泡”的燈絲，接在同一個電源上，“燈泡”內(nèi)的燈絲變紅的快慢不同，燒斷的時間長短不同；同一個“燈泡”接兩節(jié)串聯(lián)干電池比接一節(jié)干電池變紅得快，燒斷得也快。

教師：通過你們的實驗，結(jié)合生活實際和前面的知識，能猜想到電流的熱效應(yīng)可能跟哪些因素有關(guān)嗎？

學(xué)生：可能跟電阻的大小和電流的大小有關(guān)。

教師：猜想的依據(jù)是什么？

學(xué)生：電阻的大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積有關(guān)，不同材質(zhì)、粗細(xì)、長度的金屬絲做“燈泡”的燈絲，燈絲的電阻不同；同一個“燈泡”電阻一定，接在不同電壓的電源上，電流大小不同。（前面在學(xué)電流時做過類似的實驗。）

方法線——模型法、分組實驗法、分組討論法、比較法、歸納法。

目標(biāo)線——讓學(xué)生在短暫的時間里經(jīng)歷了發(fā)明家愛迪生發(fā)明燈泡的過程，體會不同材料、不同粗細(xì)、不同長度的“燈絲”發(fā)光情況的不同。

知識線——制訂計劃，設(shè)計實驗。

活動線——

教師：介紹教材的實驗裝置——三個自制“燈泡”，給金屬絲通電，根據(jù)觀察玻璃管中紅色液柱的上升情況比較電流通過金屬絲產(chǎn)生的熱量。

學(xué)生：觀察“燈絲”的材料、粗細(xì)和長度，判斷電阻的大小。

方法線——觀察法、分組實驗法、轉(zhuǎn)換法、控制變量法、比較法。

目標(biāo)線——讓學(xué)生根據(jù)已有的知識判斷“燈絲”電阻的大小關(guān)系R1=R2

活動線——

教師：下面請同學(xué)們設(shè)計“探究電流的熱效應(yīng)與電阻和電流大小關(guān)系”的實驗方案，注意在實驗過程中控制誰、改變誰、觀察比較誰。

學(xué)生：設(shè)計“探究電流的熱效應(yīng)與電阻和電流大小關(guān)系”的實驗方案，包括設(shè)計實驗電路，連接實驗電路等。

方法線——分組實驗法、轉(zhuǎn)換法、控制變量法、比較法。

目標(biāo)線——培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗方案的能力，增強(qiáng)學(xué)生交流合作意識，進(jìn)而養(yǎng)成聽取他人建議，修正自己實驗方案的習(xí)慣。

知識線——進(jìn)行實驗、收集證據(jù)。

活動線——

教師：輔助點撥學(xué)生完成整個探究過程。

學(xué)生：一部分小組探究電流熱效應(yīng)與電阻大小的關(guān)系，另一部分小組探究電流熱效應(yīng)與電流大小的關(guān)系，記錄實驗證據(jù)。

方法線——分組實驗法、控制變量法、觀察法、轉(zhuǎn)換法、比較法、歸納法。

目標(biāo)線——通過學(xué)生合作進(jìn)行實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力，運用控制變量法的能力，觀察比較的能力，運用轉(zhuǎn)換法的能力和歸納概括的能力。

知識線——分析論證。

活動線——

教師：請每個實驗小組派代表匯報實驗探究過程并歸納總結(jié)出實驗結(jié)論。

學(xué)生：匯報、展示（到講臺講述）實驗探究過程，總結(jié)出實驗結(jié)論：（1）在相等的時間內(nèi)，電流相同時，電阻大的導(dǎo)體比電阻小的導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多。（2）在相等的時間內(nèi)，電阻相同時，通過的電流越大產(chǎn)生的熱量越多。

方法線——歸納法。

目標(biāo)線——通過匯報培養(yǎng)學(xué)生的合作交流能力、語言表述能力，讓學(xué)生知道影響電流熱效應(yīng)的兩個定性的結(jié)論。

知識線——交流評估。

活動線——

教師：引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行合理評價，引導(dǎo)學(xué)生對小組代表匯報中的不足之處加以改進(jìn)或補(bǔ)充。

學(xué)生：學(xué)生評價（略）。

教師：教材上用自制的“燈泡”中液柱上升的多少或快慢來體現(xiàn)電流熱效應(yīng)的大小，除此以外還有什么方式可以體現(xiàn)呢？

學(xué)生：將瓶內(nèi)的玻璃管換成溫度計，根據(jù)溫度計升高的度數(shù)來判斷電流熱效應(yīng)的大??；將瓶內(nèi)裝滿煤油，再插上玻璃管或溫度計，根據(jù)管內(nèi)煤油柱上升的高度或溫度計的示數(shù)來反應(yīng)電流熱效應(yīng)的大小……

方法線——討論法、控制變量法、轉(zhuǎn)換法、比較法、觀察法、歸納法。

目標(biāo)線——用多種方法體現(xiàn)電流的熱效應(yīng)大小，發(fā)散學(xué)生思維，以起到培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)之目的。

（三）素質(zhì)提升

知識線——理性探究電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系。

活動線——

教師：所謂的理性探究就是利用已有的知識和規(guī)律將電流產(chǎn)生的熱量Q，用電阻R表示出來，請同學(xué)們自己來完成推導(dǎo)過程。

學(xué)生：理論推導(dǎo)電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系。（教師指導(dǎo)、點播學(xué)生推導(dǎo)。）

方法線——演繹法、歸納法。

目標(biāo)線——培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力，提高理論推導(dǎo)能力、歸納概括能力。知道電流產(chǎn)生的熱量與電阻成正比的結(jié)論，即=。

（四）反饋評估

知識線——關(guān)于這一節(jié)的實驗探究練習(xí)。（略）

活動線——

教師：投影電熱水器、電飯鍋、電熨斗等概念性練習(xí)；探究電流熱效應(yīng)與電阻和電流的關(guān)系的練習(xí)。

學(xué)生：集體完成。

方法線——控制變量法、轉(zhuǎn)換法、觀察法、比較法、歸納法。

目標(biāo)線——鞏固判斷電流熱效應(yīng)大小的方法，影響電流熱效應(yīng)的幾個因素和研究的方法等。

三、教學(xué)反思

1.分析知識點，形成知識線

分析“影響電流熱效應(yīng)的因素”的知識點，主要包含：電流的熱效應(yīng)，電流熱效應(yīng)與電阻、電流大小的關(guān)系，理論推導(dǎo)電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系。按照教材中的順序，從自制“燈泡”接通電源體會愛迪生發(fā)明燈泡過程開始，得出了電流熱效應(yīng)；緊接著猜想電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)，讓學(xué)生觀察教師自制的反應(yīng)電流熱效應(yīng)大小的三個“瓶子”，猜想這三個“瓶子”如何反應(yīng)電流熱效應(yīng)的大小，這三個“瓶子”中電阻絲有什么不同，電阻的大小關(guān)系怎樣；確定了電阻大小關(guān)系后，學(xué)生以小組為單位，設(shè)計“探究電流熱效應(yīng)與電阻、電流大小關(guān)系”實驗方案，科學(xué)探究電流熱效應(yīng)大小的影響因素；展開討論環(huán)節(jié)，小組代表匯報實驗探究過程和得到的結(jié)論，全體學(xué)生對探究過程和結(jié)論進(jìn)行評估；從提高學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的角度讓學(xué)生設(shè)計反應(yīng)電流熱效應(yīng)大小的不同方案，考慮理論與實驗的結(jié)合，互相印證，理性探究電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系。

2.開展多種活動，豐富方法線

活動線也稱行為線，包括學(xué)生活動，生生活動，教師活動，師生活動。多種活動的進(jìn)行充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為本”的課程理念，充分調(diào)動了學(xué)生的參與意識、主體意識。在以往的教學(xué)過程中，科學(xué)方法常常不被明確表達(dá)，學(xué)生不能獲得對科學(xué)方法的理性認(rèn)識。而知法并行使“知識線”“方法線”緊密結(jié)合，使科學(xué)方法以顯性的方式呈現(xiàn)出來，學(xué)生可以有意識地學(xué)習(xí)科學(xué)方法，自覺地以科學(xué)方法為指導(dǎo)，加深對知識的理解。課前教師準(zhǔn)備充分，自制“燈泡”體現(xiàn)了教師的動手能力，課上的每個環(huán)節(jié)均體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用。

3.突出科學(xué)方法，理出方法線

教師不僅要分析知識點，也要重視科學(xué)方法、科學(xué)精神的滲透，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和運用科學(xué)方法解決問題的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。本節(jié)課涉及到的科學(xué)方法較多，有分組實驗法、觀察法、控制變量法、轉(zhuǎn)換法、比較法、歸納法、演繹法等。例如，在引入環(huán)節(jié)中給自制“燈泡”通電，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。選用材料相同，粗細(xì)相同，長度不同燈絲的“燈泡”在通電時間相同的情況下，觀察液柱上升高度并比較，反映電流熱效應(yīng)的大小，用到的是觀察法、控制變量法、轉(zhuǎn)換法、比較法。其中“控制變量法”是初中物理教學(xué)活動中最常見、最重要的科學(xué)方法之一。

4.把握目標(biāo)點，達(dá)成目標(biāo)線

初中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中對每一章每一節(jié)的教學(xué)目標(biāo)都有較詳細(xì)的規(guī)定，包括三個維度：知識與技能，過程與方法，情感態(tài)度與價值觀，是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的具體體現(xiàn)。要培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，首先要從這三個教學(xué)目標(biāo)著手。本節(jié)課讓學(xué)生了解電流熱效應(yīng)，電流熱效應(yīng)能量的轉(zhuǎn)化，影響電流熱效應(yīng)的因素有電阻、電流和通電時間三個因素以及與這三個因素的定性關(guān)系，能結(jié)合學(xué)過的知識推導(dǎo)出電流產(chǎn)生的熱量與電阻關(guān)系=；通過探究電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)，熟練應(yīng)用控制變量法，同時進(jìn)一步復(fù)習(xí)了觀察法、轉(zhuǎn)換法、比較法、歸納法和演繹法，體會了實驗探究過程；通過理性探究熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系掌握理性探究方法，等等。生生互動，師生互動，營造了和諧的課堂氛圍，學(xué)生間相互學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短，共同提高。

編輯/王一鳴 E-mail：51213148@qq.com