PCK理論下的簡約初中物理實驗教學(xué)初探

黃麗華

一、簡約初中物理實驗教學(xué)

簡約教學(xué)，是指高度概括性的教學(xué)設(shè)計與實踐過程，簡約教學(xué)不是簡單教學(xué)。它不僅表現(xiàn)在形式上簡潔明了，更體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與思維訓(xùn)練上的深入淺出、通俗易懂。教育家巴班斯基的教學(xué)過程最優(yōu)化理論中，無論是教學(xué)設(shè)計的選擇還是教學(xué)策略的實施都應(yīng)把簡約化作為一項重要原則來指導(dǎo)教學(xué)。

簡約初中物理實驗教學(xué)就是把初中物理實驗教學(xué)和簡約教學(xué)結(jié)合起來的教學(xué)。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，中學(xué)物理實驗對物理這門學(xué)科的重要性不言而喻，初中物理的實驗教學(xué)是初中物理課堂教學(xué)的核心。構(gòu)建簡約初中物理實驗教學(xué)，用最低的教學(xué)成本取得最大的教學(xué)效益，從而實現(xiàn)減負增效的課堂。簡約初中物理實驗教學(xué)模式的教學(xué)目標簡潔明了、教學(xué)內(nèi)容簡約充實、教學(xué)環(huán)節(jié)簡化樸實、教學(xué)媒體簡單實用、教學(xué)語言簡短流暢。

二、PCK理論下的教學(xué)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(xué)生熟悉的生活情景入手，基于同學(xué)們的常識做出猜想，并用實驗來驗證，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。

下面以本節(jié)課中的實驗教學(xué)為例，談?wù)劵赑CK理論下構(gòu)建簡約初中物理實驗教學(xué)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(tài)變化的第三節(jié)《汽化和液化》的第一課時。一開篇，學(xué)生就接觸汽化和液化的概念教學(xué)。這里涉及到無色透明的氣體，學(xué)生不易觀察。如何讓學(xué)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?？捎^察到：塑料袋中的液態(tài)酒精受熱后變成了氣態(tài)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(zhì)的液態(tài)和氣態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化，從而引入汽化和液化的概念。

筆者在做這個實驗時，發(fā)現(xiàn)酒精和水同樣是透明無色的液體。在做實驗時，水對學(xué)生的觀察有干擾的作用，尤其是袋子內(nèi)外的透明液體會讓學(xué)生辨析不清。根據(jù)PCK理論，怎樣才能更好地把該知識點轉(zhuǎn)化為學(xué)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(tài)酒精變成了氣態(tài)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(xué)們打招呼，如圖3；撤掉酒精燈后，對比油性筆的記號，發(fā)現(xiàn)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(tài)酒精生成，酒精蒸氣變成了液態(tài)的酒精。

設(shè)計意圖：

（1）改進后的實驗，契合了簡約物理實驗教學(xué)的宗旨：簡單易操作，用時短，見效快。同時實驗現(xiàn)象非常明顯，學(xué)生非常容易理解，符合PCK的理念。 此過程，學(xué)生很好地形成了物理觀念：物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程叫做汽化，從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫做液化。

（2）當(dāng)初設(shè)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(xiàn)在手套內(nèi)，結(jié)果不是，分析后發(fā)現(xiàn)這竟是一個與本節(jié)課密切相關(guān)的知識，于是當(dāng)機立斷選擇添加酒精的實驗，留下懸念，為本節(jié)課的小資料中“幾種液體的沸點”埋下伏筆。

2.問題式教學(xué)“探究水的沸騰”

片段1?? 實驗前的經(jīng)歷探究過程

問題導(dǎo)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(xù)加熱，是不是溫度越來越高？

實驗?zāi)康?？隰觀察沸騰前后水中氣泡的變化情況和溫度的變化規(guī)律。

實驗器材？隰鐵架臺、酒精燈、火柴、石棉網(wǎng)、裝有適量水的燒杯。

設(shè)計實驗？隰交流討論：怎樣燒水能節(jié)約課堂時間？

設(shè)計意圖：在義務(wù)教育《物理課程標準》（2022年版）解讀第七章物質(zhì)主題1.1.3的內(nèi)容中提到“經(jīng)歷物態(tài)變化的實驗探究過程”?！敖?jīng)歷”指使學(xué)生能完整地經(jīng)歷“提出問題、設(shè)計實驗與收集數(shù)據(jù)、分析和處理數(shù)據(jù)、解釋數(shù)據(jù)和交流”等探究過程。片段1就是讓學(xué)生經(jīng)歷實驗猜想和設(shè)計實驗的過程。且最后的學(xué)生活動環(huán)節(jié)，討論“怎樣燒水能節(jié)約課堂時間”，引導(dǎo)學(xué)生回答出加蓋子加熱和使用酒精燈外焰加熱，在當(dāng)今能源緊缺的社會，能提高能源的利用率，節(jié)能減排。這里對學(xué)生進行了環(huán)保意識的教育，對學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)起重要意義。

片段2 實驗前的經(jīng)歷探究過程

分工合作？隰兩同學(xué)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(fā)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(xù)下去嗎？為什么？

（5）觀察透明蓋子，有什么發(fā)現(xiàn)？

進行實驗？隰學(xué)生實驗，教師巡回指導(dǎo)。

分析論證？隰（1）投影學(xué)生實驗數(shù)據(jù)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(shè)計意圖：

使學(xué)生能經(jīng)歷“收集數(shù)據(jù)、分析和處理數(shù)據(jù)、解釋數(shù)據(jù)和交流”等探究過程。筆者設(shè)計了高度概括性的教學(xué)設(shè)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(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與思維訓(xùn)練上的深入淺出、通俗易懂。充分體現(xiàn)出PCK理論和簡約物理實驗教學(xué)的完美契合。

簡約物理實驗教學(xué)，要求教師有高度概括性的教學(xué)設(shè)計與實踐過程，表現(xiàn)在形式上簡潔明了，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與思維訓(xùn)練上的深入淺出、通俗易懂。而PCK學(xué)科知識是教師特有的知識，它是教師個人的經(jīng)驗教學(xué)，是獨一無二的；它是教師在教學(xué)實踐中獲得的獨特的理解。兩者相結(jié)合，更有利于促進學(xué)生的理解，實現(xiàn)物理實驗教學(xué)的有效性，實現(xiàn)“雙減”下“減負提質(zhì)增效”的課堂教學(xué)。

責(zé)任編輯 龍建剛