递进式实验教学的实践与思考

黄晓明

[摘 要]基于实验在物理教学中的重要作用，设计具有逻辑关联、螺旋上升的遞进式实验，有助于学生在体验、探究、逐层推进的学习过程中，获得知识，提升能力。递进式实验教学由情境性实验、体验性实验、探究性实验、应用性实验和拓展性实验等构成。教学中，一要重视设置悬念引入课题，提高学生学习兴趣；二要选用高效创新教具，提高教学有效性；三要突出递进式实验教学的主导作用，辅以其他教学方法。

[关键词]递进式；实验教学；实践；思考

[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）26-0045-03

物理实验教学的重要性早已为广大物理教师所认识与理解。然而从实际教学情况来看，却不尽如人意。主要体现在两个方面：一是实验的设计缺乏明确的目标指向，随意性较突出，未能有效促进学生的深度思考；二是实验的设计与实施过程比较单一，没有形成相互关联、作用互补的系列实验，未能真正将学生的思维引向深入。研究表明，加强递进式实验教学的设计与应用，可以有效解决上述问题。

一、递进式实验教学的要义

递进式实验教学是指依据教学目标、教学内容与学生学情，将实验教学进行有效分层，使实验教学的实施按由浅入深、由基础到研究再到拓展的顺序递进式地展开，课程的实施逐级推进，拾级而上。递进式实验教学的设计理念是：以连续、递进式的实验为主线，将教学内容进行有效整合，逐层推进教学，促使学生在观察与实验的过程中，形成自主学习的动机，在分析解决问题的过程中，获得知识和方法，逐步提升学科核心素养，从而达成教学目标。

基于上述理念的实验教学，需要教师设计一系列演示和分组实验，形成螺旋上升的实验链，为学生搭建一个个学习平台，让学生逐层探索，最终达成教学目标。递进式实验教学中的每一个实验都需要具有一定的层次性和驱动性，相互之间具有关联性和逻辑性。通常可以划分为情境性实验、体验性实验、探究性实验、应用性实验和拓展性实验。情境性实验主要目的是创设真实的问题情境，让学生发现问题、提出问题，激发学习兴趣与动机；体验性实验给学生提供第一手感性素材及直观认识，起到积累、准备与铺垫的作用；探究性实验是整个递进式实验中的核心实验，可以由几个实验共同组成；应用性实验是为了对已开展的教学过程，进行检验、反馈与矫正；拓展性实验是对学习内容与方法的多维度延伸与拓展。应用递进式实验教学设计课堂教学的逻辑模型如图1所示。

二、递进式实验教学的实践应用

以苏科版物理教材八年级上册《光的反射》教学为例。

1.情境性实验：光学暗盒

教师将激光笔放置在黑板上（图2），看到射出的激光在黑板上成一条直线传播，说明了光在同种均匀介质中是沿直线传播的。

师：若用挡板放在激光笔前，光能被挡住吗？

生：能挡住，光被不透明的物体挡住了。

让激光照射盒子的小孔，我们发现光能从另一小孔射出。

师：将挡板插入盒中，还有光射出来吗？

学生犹豫中，此时教师将挡板插入盒中（图3），发现仍然有光射出，从而引入了这节课的主题——光的反射（板书）。

评析：在本节课的开始就利用新奇的实验，让学生尽快融入课堂，通过观察到的实验现象，不仅能让学生回忆起“光在同种均匀介质中沿直线传播”这一旧知识，还能引起学生新的思考：光在盒中究竟是怎样传播的？该实验能起到承上启下的作用。

2.体验性实验：观察光的反射现象

教师将激光笔放置在黑板上，我们看到射出的激光在黑板上成一条直线传播，在传播路径上放置一块平面镜（图4），观察反射现象，利用描点法画出光路图，根据光路图介绍光反射时的一些术语。

教师改变激光笔的位置，改变入射光线，随着入射角的增大，反射角也随之变化，根据这一现象，请学生猜想：反射角与入射角有什么关系？

生：两角相等。

师：如何证实你们的猜想。

生：需要光源、平面镜和带有角度的光屏，多次实验，记录入射角和反射角。

评析：光的反射现象，在生活中普遍存在，但在具体研究其传播特点时，没有直接的观察和体验，对它的猜想往往是没有依据的，对其后的探究也是不利的。

3.探究性实验：探究光的反射定律

（1）探究“两角”关系

教师指导学生调好光束，使光束在光屏所在的平面内，并使光屏上能显示出光束的径迹（图5），学生进行分组实验，教师巡视。

最后得到：光反射时，反射角等于入射角。

（2）探究“三线”关系

教师将竹签插在泡沫上，模拟入射光线和法线，请学生利用第三根竹签来表示反射光线，模拟光的反射现象。

学生根据生活经验，将第三根竹签插在了入射光线与法线确定的平面上（图6）。

师：如何证实三线是共面的？

生：利用能折叠的平板，观察并确定反射光线所在的位置。

教师在讲台上利用大型光学器材，进行演示实验（图7）。

得出：光反射时，入射光线、法线和反射光线在同一平面内（板书）。

教师继续将竹签插入泡沫塑料中，模拟光的反射现象，使得入射光线、法线和反射光线处于同一平面中，入射光线和反射光线都在法线的同一侧，反射角等于入射角，是否符合实际情况呢？

生：不符合。

师：说明光反射时，还需满足什么条件？

生：光反射时，入射光线和反射光线在法线两边。

学生动手操作进行验证。

评析：探究光的反射定律是本节课的重点，在上述三个活动中，我们都是先通过一个现象让学生获得初步的感性认识，猜测入射光线和反射光线的位置存在着什么样的关系，再通过实验验证。在实验的设计上，将光的反射定律分成三组实验进行探究，可以降低教学难度，同时良好的实验器材也增加了实验的可视度，提高了实验的效果。

4.体验性实验：观察光的两种不同反射

教師指导学生阅读教材，要求学生了解平面镜成像的原因。

师：利用手电筒将光斜射向纸板，可以看到完整的光斑（图8），那为什么可以看到光斑呢？

生：光在纸板上发生了反射。

师：各个方向的同学都能看到光斑吗？

生：是的。

师：改变手电筒斜射的方向，将光斑移向平面镜，观察到平面镜上的光斑“消失”了（图9），是镜子上没有发生反射吗？

生：不是。

师：在纸板上和平面镜上都发生了发射，为什么会出现不同的情况呢？

随后，学生通过自学书本P72，初步了解形成原因，接着教师通过视频动画，模拟光在不同反射面上的传播路径；最后，学生根据所学知识区分生活中的反射类型。

评析：镜面反射和漫反射是反射的两种不同类型，学生刚刚知道了镜面成像的原因是光的反射，现在却“只能”在纸板上看到一半的光斑，这样强烈的对比实验更能引起学生的思考，激发学生探索新知识的欲望，同时也进一步巩固了学生对平面镜成像知识的认识。

5.应用性实验：光的反射定律应用

（1）寻找平行光线

师：利用光的反射实验装置，请同学们利用第二块平面镜，将反射光线再次反射后与第一次的入射光线平行。

学生分组进行实验，教师巡视点拨。教师请学生进行交流。

方法一：学生将两块平面镜垂直放置，光线能沿着原方向反射回去（图11）。

师：生活中看到过类似的情况吗？

教师PPT展示自行车的尾灯（角反射器）图片。

学生恍然大悟，明白了生活中看似不起眼的“装饰品”是有大用处的。

方法二：学生将两块平面镜平行放置，光线好像发生了平移，但仍沿着原方向射出去（图12）。

师：生活中看到过类似的情况吗？

生：潜望镜。

教师PPT展示潜望镜图片，同时展示潜望镜模型，让学生利用潜望镜观察物体，体会它的作用。

评析：在尝试寻找平行光的有趣实验中，学生不仅锻炼了动手能力，也对光的反射定律有了更深入的了解。

6.拓展性实验：光的反射定律的延伸与拓展

师：利用一块平面镜将与水平面成30°的光线竖直照射入井中，通过作图标出平面镜的位置，并计算平面镜与水平面的夹角。

请一位学生上台利用激光笔和平面镜在黑板上进行演示，其他同学在学案上画图，标出平面镜的位置，并利用今天所学的内容，计算平面镜与水平面的夹角。

评析：此实验是光的反射定律在实际生活中的一例常见应用，能更生动直观地显示光路，有助于学生理解相关知识规律。

三、递进式实验教学的思考

1.要重视设置悬念引入课题，提高学生学习兴趣

物理课堂教学中探究课题的引入环节，是整个课堂教学的重要节点，是递进式实验教学能否成功的第一步，其作用不容忽视。如果能把握好这一环节，就可以把学生的注意力牢牢吸引住，学生学习兴趣就会大大提高，求知欲、探究欲就会被激发。对探究内容先行进行有效设疑，制造悬念，激发认知冲突，能使学生在较短时间内集中思想，积极思维，为后续的探究学习奠定基础。

2.要选用创新教具，提高教学有效性

教具是教师为了提高教学效率而选用的教学辅助工具，目的是化抽象为形象、化复杂为简单，启发学生思维，达到事半功倍的教学效果。教具的高效是指教具的演示要有清晰显著的视觉效果，如图4、图5、图7等。高亮度的激光和平整的漫反射板的使用，让原先不明显的光路清晰明亮，光的反射现象一目了然。教具的创新是指教师根据教学要求自制针对性强的教具。例如利用竹签和泡沫板证明三线共面，就是一个创新的教具。实验使用的材料越简单，学生越熟悉，就越能透彻地呈现实验结果，提高教学的有效性。

3.要突出递进式实验教学的主导作用，辅以其他教学方法

递进式实验教学方法有利于学生由浅入深地进行学习，同时辅以其他有效教学方法，相辅相成，则教学效果更为突出。“比较法”就是实验教学中常用的一个基本方法，它是确定和分析对象之间差异点和共同点的有效方法，有了比较才能分析，才能对比。如图9，观察到平面镜上的光斑“消失”了，通过比较就能了解镜面反射和漫反射，对现象的认识和理解会更全面，对知识的掌握也更深刻。

总之，实验是物理教学的一个重要手段，递进式实验教学降低了学生学习物理的思维梯度，提高了实验教学的有效性。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 吴志明. 递进式问题链的教学设计与应用[J].物理教师，2012（9）：26-29.

[2] 梁清源. 师生互动 引导探究：探析初中物理实验教学[J].中学教学参考，2015（23）：59.

（责任编辑 易志毅）