【发表论文】潘书朋：让物理教学回归实验室（初中物理课改的实践与探索）（2016.10）

让物理教学回归实验室

——初中物理课改的实践与探索

山东省莱州市玉皇中学  潘书朋

摘要：目前由于科学教育实验教学的不到位，导致很多学生的动手能力不容乐观，甚至已经到了逐渐衰退的地步，不得不让人感到担忧。为此，在日常物理教学过程中，我按照教学的流程，采用了如下的课改方式，即：课前家庭小实验——课堂实验探究——课后“个性化作业”（小制作、物理日记）——课后探索性实验。通过近三年的初中物理实验教学的实践与探索，自己逐渐走出了“让物理教学回归实验室”的正确之路，从而也让学生真正感受到物理学科的无穷魅力。

关键词：核心素养、物理课改、做中学、实验探究、小制作

义务教育物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程。此阶段的物理课程应注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题和解决问题的能力^[1]。为此在我的物理教学中，尽量创造条件让学生动起来，在愉悦的环境中进行学习，下面是自己多年来进行初中物理课改的四大策略及反思：

环节之一：课前家庭小实验是课堂教学的有力保障

家庭是学生进行小实验很好的场所，有一些小实验就可以让学生利用身边的器材提前在家里进行操作，这样一来就为课堂学习做好充分的准备。

课改案例1：两个让孩子久久回味的小实验

小实验1：镜面反射和漫反射

在学习“光的反射”一节课时，其中在学习“镜面反射和漫反射”这部分知识点时，课本有这样一个小实验：“想想议议”，思考白纸和小镜子哪个亮，哪个暗^[2]。

从侧面看，看到_____亮，_____暗

对于这个小实验，由于需要在光线较暗的情况下进行，在课堂上无法完成，故而在课前布置给学生在家里进行实验。由于要求明确，学生积极进行了实验操作。在第二天的课堂教学中，学生对于这部分知识掌握很好。果不其然，孩子们在家里做实验的过程中就成功地做出了实验现象，值得欣慰的是：孩子对于做出的实验现象产生了质疑，于是就和我进行了及时的沟通交流.

小实验2：一个空矿泉水瓶完成的热学实验反思：在以往引导学生进行课前预习的时候，往往只是注重学生对于知识的学习，对于一些类似课本小实验之类容易给予忽略。其实有些课本上的小实验完全可以在课前让学生在家里完成，这对于课堂教学是一个有力的保障。其实我们的孩子并非是非常有可塑性的，只要我们善于开动脑筋，用心去对待我们的孩子，充分挖掘孩子们的潜能，人人都好是可造之才，只要你是在用生命去谱写教育的赞歌！

在和孩子们学习“内能及其改变”一节课时，其中在探究“做功改变物体内能”这一环节，为了让孩子们在课堂上“动”起来，从而激发孩子们的学习热情，特意引导孩子们在课前利用“空矿泉水瓶”完成了下面这个小实验：

1.实验过程：（1）取一个空矿泉水瓶（底部可以留有少量的水）；

（2）将空矿泉水瓶进行挤压，将瓶盖适当拧松（注意不能将瓶口对着其他同学）；

（3）注意观察看到的现象，并分析其中的原因。

2.实验现象：

瓶盖被弹开，并发出“砰”的声音，同时在瓶口出现了水雾。

3.现象解释：

空矿泉水瓶内有无色透明、无法看见的水蒸气，当用手挤压矿泉水瓶时，瓶内空气的体积减小，压强增大，大于外界大气压，瓶塞被弹开。瓶口出现了水雾，这是由于空气膨胀对瓶塞做功，内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化成小水滴。

反思：看似非常简单的一个小实验，从课前的实验效果来看非常理想，孩子们在轻松愉快的气氛中成功完成了这个小实验。虽然孩子们做这个小实验只是经历了短短的几分钟，我想给孩子们留下的印象以及收获是很大的，可以把物理学中一些知识，例如：气体压强、做功、内能的改变、能量的转化，以及物态变化等，通过这个小实验进行了一个知识的小综合。

其实在平日的教学中，我们完全可以引导学生利用身边的一些物品进行一些小实验，就像今天这节课自己让学生利用一些空矿泉水瓶，既可以激发学生的动手操作的热情（孩子们在做实验的过程中那样积极、投入和开心，其实最先实验成功的就是那些我们认为的“学困生”。），又可以将一些枯燥的知识通过娱乐化的方式，让学生轻松就可以掌握。

环节之二：课堂教学要创造一切条件让学生进行科学探究

关于学生实验，在“科学内容”的相关主题中已提出了要求。学校应充分利用已有的实验器材，努力开发适合本校情况的实验课程资源，尽可能让学生自己动手多做实脸^[3]。为此，对于新课程标准中要求的探究实验，自己都没有采用演示实验或者借用多媒体展示实验，真正让学生经历了实验探究的过程，自己利用一切可以利用的条件让学生参与其中。

课改案例2：“小”试管的“大”作用

在学习《大气压强》一节课的时候，为了给孩子们创造更多动手的机会，我设计了如下的几个教学片段，让小小的试管验证了大气压的存在以及特点，具体的教学流程如下：

第一步：“上升的小试管”激发学生的求知欲。

在课堂导入环节，我采用了“在大试管中上升的小试管”的分组实验，学生亲自动手操作以后，看到小试管上升异常兴奋，一度有些混乱无法控制的局面。孩子们一开始就被这个充满魔力的小实验吸引住了，这也就为接下来“大气压强”的学习开了一个好头。

第二步：“成功取出小试管”让孩子们体验成功的快乐

“上升的小试管”，学生发现小试管达到大试管的顶部无法取出，我趁此让学生设法取出小试管，从而再次激发学生的兴趣，结果很快就发现，有两个女孩子采用“将两个试管一起放到水里，然后向下放置，小试管由于重力作用就会慢慢从大试管中滑出来”的方法，成功将小试管取出，这个环节成功吸引学生想要了解对大气压作用。

第三步：“神奇的小试管”让孩子们流连忘返

在接下来的证明大气压的存在，以及验证大气压的特点，继续引导学生利用试管进行实验，学生的动作越来越熟练，很快就总结出了“大气向各个方向都有压强”的特点。在探究“大气压的大小”这一环节，我仍然让同位之间利用大小不同的两个试管进行对比实验，引出“大气压可以支持约10高水柱”的视频。

第四步：神奇的矿泉水瓶

看到大家的兴致这么高，我还想给大家再做一个有趣的实验。

师：大家请看在前面我们已经看到水会从瓶子的底部和侧壁流出，现在如果我把瓶子重新灌满水，并且用盖子盖好，大家看水还会流出吗？如果把瓶盖拧开，又会发生什么现象？

生：这是由于大气压的作用。由于外面的大气压大于瓶内的液体压强，所以水不会流出。当打开瓶盖以后，由于水的上方也有大气压的作用，与瓶外的大气压相互抵消了，由于液体的压强作用水就会从底部和侧壁流出。

师：分析得太好了，不仅运用了本节课学到的大气压的知识，而且还复习了前面学到的液体的压强的知识。

第四步：“大气压的应用”让孩子们感悟生活的美好

在整个一节课的最后学习环节，是引导学生讨论“大气压在实际生活中的应用”，由于学生已经完全投入到课堂之中了，所以也就很放得开，列举的实例可谓涉及生活的方方面面。学生的生活经验的确很丰富，以下便是他们发现的生活中的“大气压”。

反思：在新课程标准中强调了“面向全体学生，提高学生科学素养”的课程理念：以学生终身发展为本，以提高全体学生科学素养为目标，为每个学生的学习与发展提供平等机会，关注学生的个体差异，使每个学生学习科学的潜能得到发展。在这其中，让学生提高科学素养的一条有力措施就是让学生进行科学探究。为此必须创造一切条件尽可能让学生自己动手多做实脸。

环节之三：课后作业尝试解决机械化、单一化的弊端

物理作业内容的选择应注意加强与生产、生活的联系，注意控制作业的难度和数量，使学生的学习循序渐进，教师应及时反馈学生作业中的问题，通过评语或面谈的方式与学生进行有效的交流，提高学生的学习水平^[4]。目前我以“做中学”和“物理日记”的方式，尝试解决课后作业单一化的弊端。

     课改案例3：让孩子们在小制作中感悟物理之美

在义务教育教科书（五四学制）物理课本中，其中有这样一个栏目，那就是“做中学”,关于“做中学”，课本中给出了这样的阐释：提供动手动脑的学习机会，学习应用物理知识解决生活实际问题的方法，增强创新意识和探究能力^[5]。

目前我的家庭作业布置尝试采取“零作业”的模式，引导孩子们进行一些物理小制作，孩子们在“做中学”中也深深感受到了物理之美，以下是孩子们最近一段时间部分小制作的成果：

反思：目前很多孩子所欠缺的就是动手能力，学习物理必须要多动手，多思考，而不仅仅是在那做几道物理习题，那只会是“纸上谈兵”。另外通过自己亲手进行小制作，可以极大提高自己的自信心，尤其是在制作成功的那一刻，孩子是极大兴奋的，那种成就感与幸福感只有自己经历过才会有此体会。

课改案例4：物理日记让作业更有个性化

物理日记是为了引导孩子们观察生活，记录生活，在思维碰撞理解深化知识，最终将所学知识进行实践应用。具体做法就是：让学生随身带一个小本和笔，用物理日记的方式随时记录自己发现的问题和瞬间的灵感。物理日记，让我们在教学之外，又找到了一把衡量学生的尺子。且看一个孩子以“风筝”为话题写的物理日记的部分摘录：

例如：今天物理课学完轮轴之后，我想到了放风筝的线轴，根据轮轴的公式F₁R=F₂r，那么R和r就是动力臂和阻力臂即圆的半径（R是大圆半径，r是小圆半径），所以因为R>r，F₁R=F₂r，那么F₁<F₂，所以是个省力杠杆，动力比阻力小。

但后来想到风筝为什么会飞起来，起初粗略想了想是不是因为动力比阻力大，后来忽然想到了老师之前讲过的流体压强，所以我想被放飞的风筝牵着跑是因为上空的空气流速比地面的大，所以风筝被“吸”到天上去从而飞了起来，因为变高流速变快，所以风筝越“吸”越高，所以人会感受到一种力向天上拉着，越高的地方空气流速越快，所以风筝被拉得越来越高。

记得陶行知先生曾说“不把他的功课表填满，不要逼迫他赶考，不和家长联合起来在功课上夹攻，要给他一些空闲时间消化所学，并且学一点他自己渴望要学的学问，干一点他自己高兴干的事情。”仔细研读这些经典的语言，我们深有感触，也从中得到很多启发。

反思：其实我们在平日的教学过程中，总为有时学生照抄作业而内心无比纠结。可是试想一下为何我们的学生会热衷与照抄作业，难道他们喜欢白白浪费自己的课余时间吗？其实从学生的内心需求出发，生活即教育。让自己的学生随身携带一个小本，随时观察与记录生活中的物理现象，这一点其实对于培养学生养成认真观察、质疑反思的科学素养是非常有益的。

环节之四：在课后探索性实验中进行创客式学习

除了课前家庭小实验，课堂实验探究之外，教师还可结合当地条件和学生情况等设计一些课题，或让学生自己提出课题进行探究。这些自主设计的课题为实现本标准中所要求的科学探究能力目标提供了更多的课程资源。教师可引导学生利用课余时间对这些课题进行探究，这样使探究环境更加开放，时间也比较机动，为培养学生科学探究能力提供了更有利的条件^[6]。下面将自己最近一段时间给学生布置的课后探索性实验略举一例：

课改案例5：在“做中学”中进行“深度学习”的思维碰撞

——以探究“弹簧测力计的工作原理”为例

【思维导引】在学习“弹力 弹簧测力计”之前，我特意给孩子们布置了一个物理小制作作业——课本P24 的“做中学”^[7]。初三九班的王雍杰同学在制作完成之后，及时将实验报告发送给我，并且进行了问题反馈。趁此机会，对于学生提出的问题我及时给予了答复，并且就实验报告需要改进的地方提出了修改建议。之后就是一系列探究“弹簧测力计的工作原理”的“深度学习”思维碰撞过程……

【思维碰撞】

第一阶段：学生第一次提交的实验报告初稿

制作简易弹簧测力计1

实验名称：制作简易弹簧测力计。

实验器材：木板、弹簧、螺丝、刻度尺、质量相等的重物（因为家里没有砝码，只好用五金件代替）曲别针、线、瓶盖

实验人：王雍杰

实验步骤：

1.制作简易弹簧测力计

附：课本给出的制作方法与步骤

（1）将橡皮筋、回形针、瓶盖按图所示的方式连接起来，并用挂钩固定在硬纸板上。

（2）用铅笔在硬纸板上指针针对处画一水平短线，这就是刻度尺的零位置。在短线旁标上“0”.

（3）在瓶盖中放上一个砝码，待其静止时，在硬纸板上指针正对的位置标上刻度。

（4）依次放上2个，3个，4个，5个砝码，并依照上述方法在硬纸板上指针正对的位置标上刻度。

2.在瓶盖中放入一个五金件，待其静止，用铅笔记录下弹簧的长度。

3.重复上述步骤，依次添加质量相等的五金件，待其静止并记录当时的弹簧长度。

实验结论：弹簧的弹性限度范围内，弹簧拉伸量随着钩码质量增加而增加。

问题反馈：

@潘老师,我是初三九班的王雍杰，以上就是我的实验报告了。在做完实验以后，我有个问题想向您请教，望您能回复我。

在实验之初，增加一个五金件，弹簧只增加了0.3厘米，但随着五金件个数的增加，弹簧的增长的速率也不断增加（例如：随着五金件个数的增加，弹簧方便增加了0.4、0.4、0.6、0.4厘米）。而我参考您发在群里的其他同学的文件，我发现他们所做的实验中，弹簧的增长是一个定值。这是为啥呢？是属于实验误差吗？

第二阶段：教师对学生提交的实验报告初稿提出修改建议

（说明：教师应重视评价学生的实验技能，如能否正确使用本标准要求的实验仪器和测量工具；能否正确记录和处理实验数据等。评价学生的实验技能，可以采用纸笔测验的形式，但更好的方法是结合学生做实验的过程进行^[8]。）

王雍杰同学，你好！你做的实验我仔细阅读过了。首先对你的这个实验我需要点个大赞！你做的太棒了，尤其值得表扬的有两点，一是能够对实验的数据进行处理；二是对于实验的数据能够做出自己的分析。在这里需要做出两点解释：一是对于数据的处理需要加以改进，即需要计算出每次弹簧的伸长量，而不是弹簧的长度，这一点需要改进一下。二是从理论的角度分析，每次实验弹簧的伸长量应该是一个定值（在弹簧的弹性限度内），不过在实际操作过程中难免会存在误差，这一点你分析的很对。建议你把这个实验报告再重新修改一下，即：记录的数据增加“弹簧的伸长量”一列的数据处理，另外最后的图像处理也修改为“弹簧的伸长量与所受拉力的关系”。

第三阶段：学生针对教师提出的建议对实验报告做出的修改部分

改进弹簧测力计2

实验步骤：

1.在瓶盖中放入10个一角硬币，待其静止，用铅笔记录下弹簧的长度。

2.重复上述步骤，依次添加20、30、40个一角硬币，待其静止并记录当时的弹簧长度。

实验结论：物体的质量与弹簧的伸长长度，近似的看作在同一直线。由此我们可以推断：在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长长度与它所受的拉力是成正比的。

问题反馈：

@潘老师,这就是我改进后的实验报告了。但是在做今天晚上的物理作业的时候，我发现《伴你学》中题中，没有出现“质量”，而是“拉力”。那么如何根据物体的质量来测量拉力呢？是不是与课本后边的“第三节 重力”有关呢？

第四阶段：教师对学生第二次提交的实验报告再次提出修改建议

王雍杰，实验报告中的一个项目需要改进，即拉力的单位是N，不是g，为此需要将质量换算成重力，当然有关重力与质量的关系我们目前还没有学习，你可以自己提前预习一下第三节课中“重力与质量的关系式”，自己试着解决这个问题。另外，这个实验是探究“弹簧的伸长长度与它所受的拉力”的关系，而你的数据处理中采用了“质量与弹簧伸长的长度”的关系，这个需要进行修改。试着将实验报告进一步改进，OK？

第五阶段：学生针对教师提出的建议做出最后的修改

改进弹簧测力计3

实验步骤：

1.取一个弹簧测力计（调零后），一个质量为50g的钩码。通过测量得出一个钩码的拉力约为 0.4 N.

2.制作简易弹簧测力计

3.在瓶盖中放入1个质量为50g的钩码，待其静止，记录下当时弹簧指针所指的长度。

4.重复上述步骤，依次添加100g、150g、200g的钩码，待其静止并记录当时弹簧针所指的长度。

实验记录即数据处理：

实验结论：

从图像可以看出，弹簧的伸长长度与物体所产生的拉力，近似地看作在同一直线。由此我们可以得出结论：在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长长度与它所受的拉力是成正比的。

【案例反思】回想到这几天王雍杰同学的实验探索过程，也让我感悟颇深。在科学探究活动中，应鼓励学生积极、大胆地参与，避免包办代替、简单否定等。例如，当学生所提的问题意义不大、针对性不强时，教师应给予鼓励和帮助，尽可能指出其合理之处，使学生看到自己的成绩，有继续参与的勇气，同时引导学生提出更好的问题。其实，在探究活动中，学生出现问题（如探究方案不够科学严谨，操作过程有误，或收集数据存在问题等）是正常现象，对此，教师应仔细观察，分析学生出现问题的原因，尽可能将学生的问题转化为课程资源，并将这些资源作为案例帮助学生纠正错误，引导其进行科学探究^[9]。

总之，在物理学习中，学校和教师应很据课程标准的要求安排足够的学生实验和演示实验，以保征学生实验活动的开展和实验技能的培养。除专门配备的仪器外，应提倡师生利用身边的物品、器具、材料等进行物理实验。利用日常物品做实验，不但具有简便、直观等优点，而且有利于学生动手能力和创新意识的培养^[10]。为此，自己以实验教学作为突破口，在不断进行物理课改，以上四点已经是比较成熟的做法,即：课前家庭小实验——课堂实验探究——课后“个性化作业”（小制作、物理日记）——课后探索性实验。

虽然目前引导学生进行“物理探索”，还仅仅是刚刚起步阶段，可是毕竟我们开始迈出了坚实的第一步，有理由相信：只要坚持走“创客式学习”的探索之路，一定会走出物理课改的一片新天地。只要坚定不移地走“科学教育回归实验室”的道路，就会让学生真正感受到物理学科的无穷魅力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部，义务教育物理课程标准（2011年版）

[2]《物理》（义务教育教科书五四学制鲁科版八年级上册）P62图3-2-7

[3]中华人民共和国教育部，义务教育物理课程标准（2011年版）

[4]中华人民共和国教育部，义务教育物理课程标准（2011年版）

[5]《物理》（义务教育教科书五四学制鲁科版） “做中学”栏目

[6]中华人民共和国教育部，义务教育物理课程标准（2011年版）

[7]《物理》（义务教育教科书五四学制鲁科版八年级下册）P24“做中学”

[8]中华人民共和国教育部，义务教育物理课程标准（2011年版）

[9]中华人民共和国教育部，义务教育物理课程标准（2011年版）

[10]中华人民共和国教育部，义务教育物理课程标准（2011年版）