中学物理课堂教学知法并行新模式的构建与实践

李臣 夏伟宁

一、实验课知法并行教学新模式上课要点

对教师课前要求：精心设计，提前预做实验，甚至反复多次实验，以取得第一手资料，找出实验的关键，确保实验成功；保证实验装置都能正常使用，为课上的实验操作做好准备。

对学生的课前要求：做好充足准备，明确实验目的、器材、步骤等，在做实验前要做到心中有数或对实验问题有自己的想法。

上课要求：课上的活动要按照环节有层次、有秩序地进行，避免放任自流，避免限制过严，只有精英参与的少数人的实验，要把握好“度”。

纵向四个环节：创设情境、实验探究、素养提升、反馈评估。

横向四条线：知识线、活动线、方法线、目标线。

（一）创设情境

学生虽做了预习，但还无法全面了解所研究的物理问题与实际生活的关系以及在实际生活中的应用；基于学生课前了解了实验相关内容，在真正走进实验室时好奇心会有所减少的现象，教师在设置情景、引入新课时最好运用生活实例或实际问题等，激发学生的学习兴趣。

（二）实验探究

1.制订计划、设计方案

根据实验的目的及原理，让学生自行设计实验方案，明确实验步骤，绘制收集实验数据的表格，通过交流讨论完善方案。教师要提醒学生注意听取他人意见，将实验步骤化繁为简，抓住每一步的关键。

2.进行实验、收集证据

学生进行实验时要安静有序，团结协作，规范操作，做好记录。教师要努力保证学生有平等的操作机会，让学生接触实验器材，体会物理理论的具体应用过程。学生是实验活动的主体，教师要充分发挥主导作用，认真观察学生的操作过程，仔细分析实验中存在的问题，并及时给予指导，既要做好个别实验能力弱、动手能力差的学生指导工作，也要注意发现学生在过程中闪烁的智慧的火花。对比较复杂的实验，教师应尽量安排多名学生合作完成，提高学生的團队协作意识，提升集体协作的成就感。

3.处理数据

在学生观察实验现象、测量实验数据的过程中，教师应引导学生从实验现象和测量数据中归纳出物理规律。要对学生的思维进行有效启发，如观察现象时如何抓住要点，如何分析处理实验数据等。

4.分析论证

完成从感性认知上升到理性认知的过程，使学生对得出的重要规律和定律理解得更透彻，运用起来更容易。对实验有误差、观察不到清晰现象、得不出明确结论的问题，鼓励学生进行实验分析。

5.交流与合作

合作交流，达成共识；揭示性质，总结规律。以小组为单位进行组内交流、合作，通过争论、讲解、操作、帮扶等形式，达成小组意见，对解决问题的思路和方法达成共识，指定组员做好发言准备。小组充分展示研究成果，不断优化解决问题的思路和办法。在此过程中，教师要引导学生积极质疑、评价、互动，培养和激发学生的创新意识和参与精神。

6.评估

对实验中学生的操作方法及改进意见进行交流与评估，激发学生兴趣，提高学生的学习能力。

（三）素质提升

教师要更大限度地将实验课的功能发挥到极致。教师要结合实验课题，在课前搜集科技前沿报道、相关的小实验、生活中的小经验等，让学生在课堂上进行探索或简单的实验，开阔学生的视野，引发学生对科学探究的兴趣，提高学生的探究能力，为学生的终身发展奠定基础。

（四）反馈评估

以小试卷或幻灯片的形式巩固实验，如考查学生对实验器材的了解情况，对实验操作基本技能和实验探究全过程的掌握情况等，进一步检查学生掌握知识的情况。

下面以教科版教材《物理》九年级上册第七章第三节“焦耳定律”中 “影响电流热效应的因素”为例，介绍“四四线”教学模式中实验课知法并行教学新模式的具体实践过程。

二、实验课知法并行教学新模式教学过程设计

（一）创设情境

知识线——细金属丝通电发热，体会灯泡的发光原理。

活动线——

教师：自制“灯泡”，将钉子垂直穿过橡胶瓶盖，选一条金属丝，两端分别绕在钉子的尖端，装好后放入玻璃瓶内。当我们给这样的“灯泡”通电后会观察到怎样的现象？

学生：“灯泡”中的金属丝慢慢变红，最后发光了。

教师：真的能发光吗？

学生：动手实验，给自制“灯泡”通电，观察当电流通过时“灯泡”中（金属丝）发生的现象。

教师：通过实验探究你们看到了什么现象？“灯泡”真的慢慢亮起来了吗？

学生：通电后“灯泡”没有亮，只看到金属丝快速发热并变红，但很快就烧断了。

方法线——提问法、模型法、分组实验法、观察法、调查法。

目标线——通过学生亲自动手实验，发现物理现象，激发学生学习兴趣。

（二）实验探究

知识线——猜想电流的热效应可能跟哪些因素有关。

活动线——

教师：什么叫做电流的热效应？

学生：电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫做电流的热效应。

教师：电流的热效应与哪些因素有关？首先我们看看研究它的实验装置。

教师：引导学生换用不同材质、不同粗细、不同长度的金属丝做“灯泡”的灯丝，接在同一个电源上，观察现象；观察同一个“灯泡”接两节串联干电池和接一节干电池的情况。

学生：小组合作探究。

教师：请小组代表汇报所在小组观察到的实验现象。

学生：不同材质、不同粗细、不同长度的金属丝做“灯泡”的灯丝，接在同一个电源上，“灯泡”内的灯丝变红的快慢不同，烧断的时间长短不同；同一个“灯泡”接两节串联干电池比接一节干电池变红得快，烧断得也快。

教师：通过你们的实验，结合生活实际和前面的知识，能猜想到电流的热效应可能跟哪些因素有关吗？

学生：可能跟电阻的大小和电流的大小有关。

教师：猜想的依据是什么？

学生：电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关，不同材质、粗细、长度的金属丝做“灯泡”的灯丝，灯丝的电阻不同；同一个“灯泡”电阻一定，接在不同电压的电源上，电流大小不同。（前面在学电流时做过类似的实验。）

方法线——模型法、分组实验法、分组讨论法、比较法、归纳法。

目标线——让学生在短暂的时间里经历了发明家爱迪生发明灯泡的过程，体会不同材料、不同粗细、不同长度的“灯丝”发光情况的不同。

知识线——制订计划，设计实验。

活动线——

教师：介绍教材的实验装置——三个自制“灯泡”，给金属丝通电，根据观察玻璃管中红色液柱的上升情况比较电流通过金属丝产生的热量。

学生：观察“灯丝”的材料、粗细和长度，判断电阻的大小。

方法线——观察法、分组实验法、转换法、控制变量法、比较法。

目标线——让学生根据已有的知识判断“灯丝”电阻的大小关系R1=R2

活动线——

教师：下面请同学们设计“探究电流的热效应与电阻和电流大小关系”的实验方案，注意在实验过程中控制谁、改变谁、观察比较谁。

学生：设计“探究电流的热效应与电阻和电流大小关系”的实验方案，包括设计实验电路，连接实验电路等。

方法线——分组实验法、转换法、控制变量法、比较法。

目标线——培养学生设计实验方案的能力，增强学生交流合作意识，进而养成听取他人建议，修正自己实验方案的习惯。

知识线——进行实验、收集证据。

活动线——

教师：辅助点拨学生完成整个探究过程。

学生：一部分小组探究电流热效应与电阻大小的关系，另一部分小组探究电流热效应与电流大小的关系，记录实验证据。

方法线——分组实验法、控制变量法、观察法、转换法、比较法、归纳法。

目标线——通过学生合作进行实验探究，培养学生的合作能力，运用控制变量法的能力，观察比较的能力，运用转换法的能力和归纳概括的能力。

知识线——分析论证。

活动线——

教师：请每个实验小组派代表汇报实验探究过程并归纳总结出实验结论。

学生：汇报、展示（到讲台讲述）实验探究过程，总结出实验结论：（1）在相等的时间内，电流相同时，电阻大的導体比电阻小的导体产生的热量多。（2）在相等的时间内，电阻相同时，通过的电流越大产生的热量越多。

方法线——归纳法。

目标线——通过汇报培养学生的合作交流能力、语言表述能力，让学生知道影响电流热效应的两个定性的结论。

知识线——交流评估。

活动线——

教师：引导学生对实验进行合理评价，引导学生对小组代表汇报中的不足之处加以改进或补充。

学生：学生评价（略）。

教师：教材上用自制的“灯泡”中液柱上升的多少或快慢来体现电流热效应的大小，除此以外还有什么方式可以体现呢？

学生：将瓶内的玻璃管换成温度计，根据温度计升高的度数来判断电流热效应的大小；将瓶内装满煤油，再插上玻璃管或温度计，根据管内煤油柱上升的高度或温度计的示数来反应电流热效应的大小……

方法线——讨论法、控制变量法、转换法、比较法、观察法、归纳法。

目标线——用多种方法体现电流的热效应大小，发散学生思维，以起到培养学生物理核心素养之目的。

（三）素质提升

知识线——理性探究电流热效应与电阻的关系。

活动线——

教师：所谓的理性探究就是利用已有的知识和规律将电流产生的热量Q，用电阻R表示出来，请同学们自己来完成推导过程。

学生：理论推导电流热效应与电阻的关系。（教师指导、点播学生推导。）

方法线——演绎法、归纳法。

目标线——培养学生运用知识的能力，提高理论推导能力、归纳概括能力。知道电流产生的热量与电阻成正比的结论，即=。

（四）反馈评估

知识线——关于这一节的实验探究练习。（略）

活动线——

教师：投影电热水器、电饭锅、电熨斗等概念性练习；探究电流热效应与电阻和电流的关系的练习。

学生：集体完成。

方法线——控制变量法、转换法、观察法、比较法、归纳法。

目标线——巩固判断电流热效应大小的方法，影响电流热效应的几个因素和研究的方法等。

三、教学反思

1.分析知识点，形成知识线

分析“影响电流热效应的因素”的知识点，主要包含：电流的热效应，电流热效应与电阻、电流大小的关系，理论推导电流热效应与电阻的关系。按照教材中的顺序，从自制“灯泡”接通电源体会爱迪生发明灯泡过程开始，得出了电流热效应；紧接着猜想电流热效应与哪些因素有关，让学生观察教师自制的反应电流热效应大小的三个“瓶子”，猜想这三个“瓶子”如何反应电流热效应的大小，这三个“瓶子”中电阻丝有什么不同，电阻的大小关系怎样；确定了电阻大小关系后，学生以小组为单位，设计“探究电流热效应与电阻、电流大小关系”实验方案，科学探究电流热效应大小的影响因素；展开讨论环节，小组代表汇报实验探究过程和得到的结论，全体学生对探究过程和结论进行评估；从提高学生物理学科素养的角度让学生设计反应电流热效应大小的不同方案，考虑理论与实验的结合，互相印证，理性探究电流热效应与电阻的关系。

2.开展多种活动，丰富方法线

活动线也称行为线，包括学生活动，生生活动，教师活动，师生活动。多种活动的进行充分体现了“以学生为本”的课程理念，充分调动了学生的参与意识、主体意识。在以往的教学过程中，科学方法常常不被明确表达，学生不能获得对科学方法的理性认识。而知法并行使“知识线”“方法线”紧密结合，使科学方法以显性的方式呈现出来，学生可以有意识地学习科学方法，自觉地以科学方法为指导，加深对知识的理解。课前教师准备充分，自制“灯泡”体现了教师的动手能力，课上的每个环节均体现了学生的主体地位和教师的主导作用。

3.突出科学方法，理出方法线

教师不仅要分析知识点，也要重视科学方法、科学精神的渗透，激发学生学习和运用科学方法解决问题的积极性，培养学生的科学态度。本节课涉及到的科学方法较多，有分组实验法、观察法、控制变量法、转换法、比较法、归纳法、演绎法等。例如，在引入环节中给自制“灯泡”通电，观察发生的现象。选用材料相同，粗细相同，长度不同灯丝的“灯泡”在通电时间相同的情况下，观察液柱上升高度并比较，反映电流热效应的大小，用到的是观察法、控制变量法、转换法、比较法。其中“控制变量法”是初中物理教学活动中最常见、最重要的科学方法之一。

4.把握目标点，达成目标线

初中物理新课程标准中对每一章每一节的教学目标都有较详细的规定，包括三个维度：知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观，是培养学生物理学科素养的具体体现。要培养学生的物理学科素养，首先要从这三个教学目标着手。本节课让学生了解电流热效应，电流热效应能量的转化，影响电流热效应的因素有电阻、电流和通电时间三个因素以及与这三个因素的定性关系，能结合学过的知识推导出电流产生的热量与电阻关系=；通过探究电流的热效应与哪些因素有关，熟练应用控制变量法，同时进一步复习了观察法、转换法、比较法、归纳法和演绎法，体会了实验探究过程；通过理性探究热效应与电阻的关系掌握理性探究方法，等等。生生互动，师生互动，营造了和谐的课堂氛围，学生间相互学习，取长补短，共同提高。

编辑/王一鸣 E-mail：51213148@qq.com