趣味物理拓展课课堂实施策略例谈

刘琴 李志邵

七年级趣味物理拓展课以趣味实验为主要教学内容，以科学探究为主要教学手段，以培养学生物理探究意识，引导学生自主探究科学实验的过程与方法为主要教学任务。遵循常规物理实验教学的基本环节（实验目的→实验器材→实验步骤→得出结论→误差来源分析及思考），根据趣味物理实验的特点和七年级学生的认知规律，我们确定了该课型的基本教学流程：演示实验（教师播放演示实验微视频或者现场演示实验），确定实验内容和目标→介绍实验材料及器材→了解实验步骤，设计实驗方案→小组合作动手操作→检验和展示→反思与拓展。针对深浅不同的实验课题，教师的课堂处理方式会有些许差异，但都讲求在保护学生探究兴趣的前提下适度引导，重点发展学生的自主探究意识和科学探究能力。下面我们以浮沉子实验和共振现象探究两个课题为例，展开该课型操作说明。

【课题一】自制浮沉子

课前，教师要准备好足够学生分组实验使用的矿泉水瓶、小药水瓶、注射器和水槽等实验器材。课堂上，教师一边演示自制浮沉子的实验操作一边提出问题，引导学生学会用物理学科的思维方式去观察和思考，激发科学探究兴趣；之后引导学生自主探究制作浮沉子的方法，并把更多的时间留给学生去制作浮沉子并操作实验过程，尝试在实践中提炼物理规律，培养科学态度和责任；最后由教师总结归纳浮沉子的工作原理，引导学生联系生活实际进行简单拓展，发展物理观念，培养科学探究能力。

师：请同学们观察老师手里的矿泉水瓶，说说里面除了水，还有什么？

生：还有一个小瓶子。

师：没错，里面的这个小瓶子特别听老师的话，你们信吗？老师可是有魔法的哟。（生莫衷一是；师演示实验）我说“沉”，你们看，它下沉了；我说“浮”，你们看，它又浮上来了（师通过挤压瓶子和松手的动作来控制小瓶子的“浮”与“沉”，“征服”了学生）为什么它会遵从老师的指令或浮或沉呢？（生茫然）同学们注意到老师演示实验时手部的动作没有？（引导学生聚焦关键操作）

生：小瓶子下沉时，老师用手挤压了矿泉水瓶；小瓶子上浮时，老师的手又松开了。

师：看来，老师的秘密还是被这位同学的“火眼金睛”发现了。在物理学中，像这样能够实现下沉和上浮的小瓶子，我们把它叫做“浮沉子”。浮沉子的操作方法，已经被大家学到了。接下来，咱们就要学会制作它了。同学们先说说看，制作这样一个浮沉子，会用到哪些材料和器材呢？（生思考）

生：矿泉水瓶。小药水瓶。水。

师：还有吗？（生摇头）同学们再仔细看看，这小药水瓶里也有水，这些水是怎么装进去的？（点拨）

生：注射器！

师：非常好！其实，我们还用到了水槽，避免水洒到地面上，保证实验室干净整洁。（启发学生通过观察教师的演示实验，学会完整梳理所需的实验器材）接下来，我们如何制作浮沉子呢？同学们能不能根据老师的样品，猜猜看可以怎样制作？（引导设计实验方案）

生：将矿泉水瓶装满水，小瓶子也装上水，把小瓶子倒着放进矿泉水瓶，然后盖紧矿泉水瓶盖就可以了。

师：把小瓶子放进去一定能够上浮或下沉吗？小瓶子里的水要不要装满呢？（聚焦关键的实验细节）

生：不一定，好像小瓶子里不用装满水……（猜想，并初步假设）

师：那小瓶子里到底要装多少水呢？这可是制作浮沉子的关键哟。同学们再看看老师手里的样品，小瓶子在自然状态下是浮在上面的，也就是说，当我们把小瓶子放进去时，它应该能够像现在这样浮起来。而要让它自然地浮起来，小瓶子里的水量必须要适度。那么，如何把握这个“度”呢？这需要大家不断地去尝试和调整。现在时间就交给你们了，请同学们以小组为单位，合力制作一个浮沉子，然后再分组演示实验。有需要帮助的小组可以举手。（点拨实验关键却又不明确告知知识，留出时间给学生在制作过程中去自主探索和发现）

师巡堂观察学生制作过程，根据需要给予个别小组辅导。

师：在刚刚的操作中，有哪个小组是一次成功的？（答“有”者寥寥）我们给一次做成功的小组一些掌声好吗？能够一次做成功非常不容易！多数小组都经历了几次失败，但是，失败乃成功之母，我们探究新事物、发现新规律通常都不是一次就能成功的。你们第一次没有做成功的原因在哪，怎么想的？请小组代表来说一说，其他同学认真倾听。（引导学生关注和思考实验操作中的不足，学会分析问题，查找原因）

生：因为小瓶子的水装多了，所以我们的浮沉子一直浮不起来，于是我们不停地调整小瓶子中的水量，直到成功。

……

师：看得出来，同学们都很用心，这个听话的小瓶子就奖励给你们各组吧。现在同学们已经掌握了制作和使用浮沉子的方法，那能不能猜猜它的工作原理呢？

生：能上又能下，有点像水里的潜水艇。

生：可能是小瓶子在水中受力了，而且这个力的大小应该是变化的。

生：小瓶子应该受到了浮力。

师：同学们都很有想象力，现在老师来总结一下。当我用手挤压瓶子时，瓶子里的空气被压缩，将压强传递给水，水被压入小瓶子，小瓶子的重力增加。当小瓶子的重力大于它受到的水的浮力时，小瓶子就向下沉。当老师的手松开矿泉水瓶，瓶内水面上的空气体积增大，压强减小，小瓶子里被压缩的空气又把水挤了出来，此时小瓶子的重力小于它所受的浮力，因此小瓶子就向上浮。当手对矿泉水瓶施加的压力不大不小时，小瓶子便悬浮在水中的任意深度。也就是说，浮沉子的浮与沉，是在外加压强作用下，靠改变它的重力来实现的。刚才某同学提到的潜水艇，就可以灵活地下沉和上浮，与浮沉子升降的原理相同。（将物理引向生活，思考“浮沉子”的原理，并进行知识拓展）

对于“自制浮沉子”这类相对浅显的课题，七年级的学生是有一定的知识基础或生活积累的。在实施此类课题教学时，教师不仅应把更多的时间和机会留给学生去自主探究，锻炼他们动手制作和实验探究的能力，而且要巧妙引导学生自主思考现象背后的物理学原理，了解原理的应用，知道物理在生活中的用途，延展和提升学生物理探究的兴趣，树立基本的物理观念。

【课题二】共振现象的探究

共振现象对七年级的学生来说还是一个完全陌生的学习领域，为此我们设定了两个相互关联的学习内容。“内容一”是知道一个物体振动引起另一个物体振动的现象叫做共振；“内容二”是探究摆线长度与振幅的关系，知道振动的物体摆线长度越接近，共振的幅度越大。因为两个内容之间联系紧密，我们决定采用分组对比探究的教学方式，实施该课题的教学。

为了在开课之初便让学生对共振现象有个直观的认识，并引发学生的探究兴趣，授课教师在课前搜集了大量有关共振现象的趣味视频及生活趣事，包括神奇的共振摆和俄罗斯伏尔加格勒市大桥共振视频等，并由此導入共振现象探究：介绍相关教学仪器（包括一个铁架台、一根铁棒、两个分别绑着红色和蓝色绳子的铁球、一把刻度尺等）并进行演示实验。因为学生是零基础，所以教师在演示实验操作时，须将每一步操作讲清楚，不厌其烦地点明需要注意的实验要领。

师：首先我们将两个铁球绑在铁棒的两端，注意这里一定要将绳子绑紧了，不能出现丝毫的松动；然后将铁棒固定在铁架台上，铁架台上有一个螺丝，可以通过扭动螺丝来固定铁棒。现在，我们将绑红绳的球拉开一定的角度，然后松手……大家注意观察红绳球此时在做着什么运动，与此同时，蓝绳球又会发生怎样的变化。（明确观察的内容，引导学生学会自主说明主要实验现象）

生：红绳球在不停地摇来摇去，摇了一阵之后蓝绳球也开始摇来摇去了。

师：在物理学中，我们把这种“摇来摇去”的样子叫做振动。请大家思考一下，红绳球振动是因为老师把它提起来，拉开了一段距离，再放手任由它自由活动。蓝绳球我们没有动它，它为什么也振动起来了呢？（生思考后，个别提出可能是红绳球引起的；师明确本课探究的“内容一”）这就是我们今天要探究的内容——共振。实际上，蓝绳球的振动确实是由红绳球的振动引起的，在物理学上，我们把这种现象叫做共振。（PPT展示共振的定义：物体发生振动引起其他物体的振动，就是共振）在之前同学们看到的视频中，那些奇妙酷炫的现象都是我们生活中的共振现象。下面请大家自己动手操作，体验一下神奇的共振吧！在实验之前，老师要将大家分成四个大组（分组过程略）。请大家看清楚自己所在大组的实验操作要求。（课件呈现各组实验操作要求，见表一）需要提醒大家的是，摆长就是铁棒到球中心这根线的长度，因为球的大小是一样的，所以我们只需测量铁棒到球的绳长就行了（边解释概念边在演示仪器上指明）。请注意，绳子要预留出一段来绑在铁棒上，否则会因为你绑的时候就用去了一段绳子，绳长不符合我们的实验要求。其实这个实验操作，最考验你们动手能力的地方，就是绑好绳子，满足我们所设定的摆长要求。大家分小组合作，一起讨论一下如何操作吧。

表1：各组实验操作要求

[组别 红绳球摆长（cm） 蓝绳球摆长（cm） 1 15 5 2 15 10 3 15 15 4 15 20 ]

学生按照老师的安排分组进行实验探究，时间为20分钟左右。教师巡堂检测学生的听课效果并相机指导各组操作，解答学生疑问。像这样相对陌生的探究课题，教师一定要给足学生时间，让学生动手体验、思考探究。当学生提出问题时，教师可视具体情况给予恰当应答。

生1：老师，红绳球和蓝绳球是不是一定要按照你那样绑，能不能反过来？

师：这个是可以的，并且可以将两个球绑得稍微近一些。

生2：老师，绳子上面绑着球，没办法把绳子平放在桌面上测量，应该怎么测量长度啊？

师：当我们把绳子拉直了，发现球的下半部分阻碍了测量时，我们就该想一想，能不能把球放在一个特殊的地方，让下半部分不影响我们的测量。这个问题，请你们再思考一下好吗？（因为无关学科专业知识，对于学生操作上的变通，师可以点拨思考“特殊”位置，但不宜直接告知“应该怎么做”，旨在培育学生的自主探究意识和实验创新能力）

生3：也许可以把它悬空放，然后就可以把绳子紧贴桌面来测量长度了。

师：这个方法很聪明，值得一试。（鼓励猜想，但对结论不置可否，由着学生去实验）

学生实验探究完成后，教师对各组学生在探究过程中出现的问题进行点评指导，包括测量长度时才发现没有预留足够绑球的绳长、测量长度时没有将线拉直、绳子没有绑紧铁球导致铁球摆动时脱落等。任由问题发生，旨在用事实提醒学生，今后在听课时一定要注意听清老师有关实验操作的要求和注意事项，培养科学态度和责任。之后，教师从各大组中分别选取了一个较为理想的操作模型，按组别顺序一一摆放在讲台上，并请四名学生上讲台协助教学。由于在分组时有意将共振的摆长做了区分，接下来便可以以理想的操作模型为例，来组织学生探究摆长与振幅的关系了，而“关于振动的摆线长度越接近，共振的幅度越大”这个知识点，学生可以通过观察自行总结得出。

师：请4名同学将这4个红绳球统一拿到相同的高度，然后听我的口令一起释放。其他同学注意观察4个红绳球的振动和4个蓝绳球的振动各有怎样的特点。下面听口令，一，二，放！

生：4个红绳球的振动基本相同，而4个蓝绳球的振动不同。

师：很好，注意到了不同点。下面请大家注意观察（4名学生再次演示），4个蓝绳球振动的幅度，从大到小，分别怎样？

生：第三组蓝绳球振动的幅度最大，第二组的较大，第一和第四组的差不多。

师：大家的观察还是很细致的。可是，为什么会出现这样的情况呢？这几组蓝绳球振动的幅度为什么会不一样呢？（启发总结提炼）

生：4个蓝绳球的摆长不一样。

师：有没有同学能够总结一下“摆长和振动幅度的关系”？提醒一下，注意关注蓝绳球摆长和红绳球摆长的关系。可以先小组讨论，再派代表来汇报。

生：我们小组发现，蓝绳球的摆长和红绳球的摆长越接近，蓝绳球的振动幅度就越大。

师：非常棒！这就是我们今天要探究的第二个内容——振动的摆线长度越接近，共振的幅度越大。（PPT呈现该结论）在今天的探究实验中，我们不仅学会了自己制作研究共振现象的仪器，还通过演示实验发现了共振现象的规律。希望大家能够记住今天在探究过程中采用的方法、探究操作的过程以及学到的内容，以后再遇到生活中的共振现象的时候，就能够运用今天学到的知识为别人解释共振现象的科学道理了。

像“共振现象探究”这一类教学内容，学生普遍缺乏相应的知识和经验基础，理解起来有较大难度，为了降低难度、加快进度，增加课程的趣味性，教师在授课时需要多想些办法，比如本课采用分组实验探究的方式，引导学生通过分组探究、分类体验来总结归纳相关物理规律，不仅体现了学习中的分工合作思想，而且能够保证教学效果、提高教学效益。对于此类难度较大的拓展课题，要特别重视学生的动手体验过程，同时要求教师在必要时给予相关知识讲授，把握好课程教与学的度，着重培养学生的科学探究精神，引导提升学生的科学探究能力。

综观以上两个课题实验不难发现，针对不同的实验内容，我们会设置不同的实验探究方式，但都强调教师的必要引导，确保启发引导细致、具体，便于学生抓取关键信息，知道该如何去完成整个实验探究过程，真切体会到科学探究的趣味所在。通过后期跟踪观察我们发现，凡是参加过趣味物理拓展课学习的学生，进入八年级后，普遍能够表现出较强的物理学习兴趣和较强的逻辑思维能力，能够按照科学探究的方法来解决生活中的物理问题，并有较为出色的学科成绩。需要注意的是，趣味物理以趣为主，切忌选择后面课本中将要出现的教学实验给学生“预演”，导致学生在进入八年级后因缺乏对物理实验的新鲜感而失去学习兴趣。另外，趣味物理拓展课的教学形式还可以更丰富一些，比如一些特殊的实验（如降落伞实验）活动地点可以不局限于实验室，分组实验的方式还可以根据实验内容的特点设计得更为灵活。

（责编 白聪敏）