论初中物理课堂实验选择的整体性原则

王明珠 袁海泉

摘 要：初中物理教学实验的选择和安排中，教师往往关注单个实验的选择和改进的原则和措施，从课堂教学结构整体性考虑物理实验安排的并不多，本文将从整体性角度来考虑初中物理课堂实验的组织与编排.

关键词：实验；整体性教学；科学探究；学习兴趣

作者简介：王明珠（1994-），女，江苏连云港人，研究生在读，研究方向：中学物理教学.

初中物理实验种类繁多，每个知识点对应的优质实验多种多样，容易造成教师在物理课堂实验选择过程中的偶然性和零散性，将整节课变成实验的简单拼接，这在一定程度上降低了优质实验的效果，尤其是降低了课堂教学的结构性.所以我们在选择实验的时候，第一个要义就要考虑从整体性的原则选择课堂实验.本文将从教学内容、科学探究方法、学生学习兴趣的培养三个角度提出建议.

一、以教学内容为依据整体性选择实验

初中物理内容具有一定的整体结构，如果按照内容展开的过程来安排实验，就体现了整体性原理，实验之间就具有了一定的联系.下面以苏科版八年级下册物理第十章第三节“流体压强与流速的关系”的教学为例，从教学内容的编排角度，按照引入课题，讲解原理和迁移运用三个环节将实验合理排布在课堂结构之中.

1.引入课题环节的实验安排

教师常选择一些生动、有趣、新奇并使学生感到意外的实验来引入课题，这些实验能够有效地激发学生的求知欲望.

在本节课开始时，分别让两位学生做用漏斗吹乒乓球的实验，把乒乓球放置于漏斗内，一位朝上用力吹，一位朝下用力吹.实验前先让其他同学猜测实验现象.

实验现象与学生猜想会有很大差距，鼓励不相信的同学可以再亲自做一下，此时激起了学生强烈的好奇心和求知欲，从而引入新课“流体压强与流速的关系”.引入阶段的实验不建议选取打开的电吹风使乒乓球在空中悬浮实验，原因在于该实验涉及到乒乓球的旋转解释，增加了教学难度.本环节主要目的是引入，选取原理简单，現象明显的实验即可.用与学生日常生活中的经验不同的实验来引发认知冲突，从而激发学生思考，引起学生的学习兴趣，增强他们对科学的热爱.

2.讲解原理环节的实验安排

教师需要提供一定的素材，让学生带着问题去观察实验现象，分析思考其中的道理，进而帮助学生建立物理的相关概念，认识物理规律.

本节课在原理讲解部分选用了三个实验，一是向两张纸中吹气，会发现两张纸片相互靠近；二是两只蜡烛点燃，间隔一定的距离，从中间用笔管吹，会观察到两支蜡烛的烛焰相互靠近；三是让穿有大头针的两个泡沫块漂浮在脸盆的水面上，用注射器向两个泡沫块中间喷水，会发现两个泡沫块相互靠近.由此可以得出结论：流体流速越大产生的压强越小.

实验一和实验二证明了气体流速与压强的关系，实验三说明了液体流速与压强的关系，数量合理，且知识覆盖较为全面.这三个实验解释了引入阶段中学生对于吹乒乓球实验所产生现象的疑惑，让学生对于流体流速与压强的关系形成深刻又生动的印象.

3.迁移运用环节的实验安排

由于教学设计的实验部分是经过教师提前选择与设计，其不但可以促进学生对知识的有效学习，也能提升学生对物理知识的迁移与应用能力.

在迁移运用的阶段，先播放飞机起飞的视频，引导学生猜想其中的原因；再观察飞机机翼的截面形状，用自制的机翼模型来做一个小实验.两位同学从两边拉平机翼模型前后端的细线，固定机翼模型，另一同学用嘴对着机翼前端细线位置用力水平吹气，观察到机翼向上翘起.最后用鼓风机模拟飞机起飞实验，让学生近距离感受物理对生活和社会的巨大作用.

此阶段所使用的实验与生活密切相连，让学生感觉学有所用，提升学生对于物理功能的认知，将本节课的知识升华，在一定程度上也对学生的物理常识进行了补充.

三个阶段的实验各具特点，第一个阶段实验现象新奇，操作简便；第二阶段实验理论性相对于第一阶段有所增强，需要概括归纳；第三阶段实验与生活现象联系紧密，起到了迁移运用的效果.

二、依据科学探究过程整体安排实验

科学探究包含发现问题、猜想与假设、设计实验、实验操作、分析现象与实验数据、得出结论、分享与讨论等要素，我们按照探究的过程来安排实验也构成了一个很好的逻辑线索，这样的实验编排可以帮助教师营造出科学探究的情境，也有利于培养学生科学探究的能力，增进学生对科学探究的过程和方法的理解.

下面以苏科版八年级下册物理第八章中“力的作用是相互的”教学为例，将课堂实验活动用实验探究的基本要素串联起来，对应在教学设计中则是提出问题，创设让学生自由思考的教学情境，设计操作演示实验，最后与学生共同分析，得出结论.通常一节课的实验操作不止一个，如果是多个实验，需要做好实验之间的衔接，知识点的框架体系也需要给出.

1.情景联想环节的实验安排

创设问题情境，吸引学生注意力，激发学生质疑，使其产生“发现”的愿望，是这一阶段实验教学的目标.情境的创设重在对学生疑问的激发，应根据教材、结合学生实际情况以及生活中的相关物理现象，有目的地启发、诱导，培养学生观察能力，在观察过程中提出问题的能力.

在本节课开始时，先播放拳击运动员的视频，让学生对于课本上小明的观点：“拳击运动员主动出击，对手被打倒，这说明只有对手才受到力的作用.”进行分析，并让学生观看溜冰者面对墙，用手推墙，人会向后滑行的视频.找学生上台演示拍篮球的场景，并分享感受.通过以上情景的创设，让学生对于力的作用是相互的有一定的感知.

这一环节主要采用非常规实验，让学生对于课堂的内容产生初步的认知，进而培养学生发现问题的能力.

2.提出问题环节的实验安排

对于问题的设计是实验教学中的关键一环，教师应正确把握学生的学习情况，然后提出对应的可供思考的问题.问题的抛出，对学生的思路具有导向作用，使得实验设计、现象观察记录的目的性更强.

本节课经过上述的情境创设之后，可以提出以下问题：“两个物体间力的作用有什么关系？”

3.实验验证环节的实验安排

物理作为一门以实验为基础的学科，在初中物理课堂教学中需重视学生基于事实证据的科学推理能力的培养.让学生通过设计并实施实验或观察教师演示实验的过程，能够抓住探究问题的关键.

例如，在验证“力的作用是相互的”阶段，选择两个小实验，一是体验手指压铅笔的感觉，这个实验可以由教师指导学生完成，学生通过实验得出正确的结论，增添了学生积极进行实验的信心；二是站立在滑板车上的同学甲从背后推站立在滑板车上的同学乙，这个实验同样由学生完成.针对研究的问题，教师合理设计实验，在操作环节让学生亲自进行，增加学生参与课堂活动的机会，体现学生的主体性.

4.得出结论环节的实验安排

学生对于实验现象的观察以及对于探究问题的思考，加以自己的总结得出相关结论，锻炼了学生归纳总结和反思的能力.

在本实验环节，得出的实验结论为：一个物体对另一物体施加力的作用，受力物体也一定会对施力物体施加力的作用，即发生在两个物体间的作用是相互的.

一节课往往需要学习多个概念或规律，所以对于知识的串联和衔接也是需要注意的，例如，本节课不仅仅需要找出“两个物体间力的作用关系”，还需要解答“相互作用力是否也适用于弹力以外的其它力”的问题.因而需要创设情景，引出另外一个问题：以上的证据是仅发生在两个物体间的弹力作用，其它性质的力是否也符合同一规律.

在依据科学探究过程来整体安排实验时，实验主要集中在情景联想环节和实验验证环节，前一环节的实验与生活联系密切，多为生活中常见却少有反思的活动，如打篮球，用这一阶段的小实验引出问题，接着进行猜想与假设，从而顺利进行后面的设计实验与验证环节.实验验证环节应选择可以定量测量或观测分析的实验，这样才能得出结论.两个阶段的实验，前者为后者进行铺垫，后者则对前者的现象进行证实和推广，构成了一个整体性的效果.

三、以学生兴趣发展为依据整体安排实验

学习兴趣的培养是学生对学科知识学习的源动力，这就使得教师需要从学习兴趣培养的角度编排实验.兴趣由浅入深的发展规律包含有趣、乐趣和志趣三个阶段.遵循兴趣的发展规律可以让学生的学习兴趣不断向学习动机发展.实验安排从引起兴趣、增强兴趣和保持兴趣的过程中形成一个实验的有机整体，通过一系列的实验使得学生达到所需要的兴趣培养教学目标.

初中物理实验具有形象真实、生动有趣的特点，能为學生在形成物理概念、得出物理规律前营造出生动的物理情景，从而激发学生的好奇心，提高他们的学习兴趣.在教学过程中应当以关注学生学习兴趣的培养为核心进行教学设计.下面将以苏科版八年级下册物理教材第九章中“气体的压强”一节为例，将教学设计分为引起兴趣、增强兴趣和保持兴趣三个阶段.

1.引起兴趣环节的实验安排

将物理实验作为一节课的开头，需要选择现象新奇、明显的实验，以引起学生的学习兴趣，激发求知的欲望，所以这一阶段的实验用魔术的形式来呈现，是一个很好的选择.

在本节课开头，通过塑料瓶中装有气球的实验道具，先找班上力气较大的一名学生上台尝试把瓶中的气球吹大，会发现学生可以轻而易举地把空气中的气球吹大，但用尽力气都没办法把瓶中一样的气球吹大.接着，教师进行演示，轻而易举地把塑料瓶中的气球吹大；停止吹气时，在没有给进气口密封的情况下，被吹大的气球不向外放气并保持体积不变；当教师下令放气时，被吹大的气球立即向外放气，体积变小.

这一阶段的学生兴趣主要为有趣，重在感知物理事实，观察实验现象.实验以“小魔术”的形式呈现，现象惊奇，让学生对于本节课的研究课题“大气压强”产生探究学习的欲望，激发了学生学习本节课知识的兴趣，同时也增加了学生参与课堂活动的机会.

2.增强兴趣环节的实验安排

学生对自己实验和演示实验比听教师讲课更感兴趣，教师应充分利用这一点，给学生创造更多动手实践的机会，使他们在操作过程中体验快乐，在实践过程中自主学习.

本节课在主体部分用两个实验来进一步感受和测量大气压.一是通过体验拉吸盘，用两个有塑料挂钩的吸盘模拟马德堡半球实验，排除两个吸盘中的空气，让两个学生向两端拉开吸盘，体验大气压强的存在和大小；二是指导学生利用“带有塑料挂钩的吸盘”“玻璃板”“弹簧秤”等工具，设计实验估测大气压强的大小.给学生创设手脑并用的学习环境，促使学生深入理解大气压强.

这一阶段的实验对引起兴趣环节的实验进行了解释和补充，可以增强学生的兴趣，使兴趣从随生随灭的有趣向基本定向的乐趣转化.其对学生的动手能力、分析现象以及总结与反思的能力都有一定的要求，与之前部分实验也存在递进关系.

3.保持兴趣环节的实验安排

物理学中的实验不仅仅局限于教材中的学生实验、演示实验、探究实验，还有若干课外实验等待挖掘.教师可以根据教材的需要和学生的具体情况，让学生自己动手做实验，培养学生学习物理的兴趣和解决实际问题的能力.

本节课最后指导学生用矿泉水瓶、透明胶带等材料自制抽水机并完成抽水操作.在矿泉水瓶瓶盖上开一个小洞，内粘一块透明胶，当作下阀门；在瓶身部分开一个小洞，外粘一块透明胶，当作上阀门.捏扁瓶子后松手，在瓶子的弹力作用下，瓶子要恢复原状，这样瓶子里面压强小，外面大气压强大，使瓶盖处进水的下阀门打开，水进入瓶子，同时关闭瓶身的上阀门.而捏扁瓶子时，瓶内压强大于外界的大气压强，使瓶盖处的下阀门关闭，瓶身处的上阀门打开.这样水就从上阀门流出，达到抽水的效果.

利用这些有趣的小实验引导学生探究并应用物理知识，使学生在动手做的过程中体验物理学习的快乐.通过这一系列的实验，激发学生的创新能力，一定程度上使学生的志趣得到增强.

引起兴趣阶段，对于实验的操作要求较低，但在现象上要直观明显，从声、光等方面引起学生的注意和兴趣，激发认知冲突，引发学生的猜想；保持兴趣阶段，以问题为导向，让学生在现有的器材条件下设计相关实验进行探究，进而解决心中疑惑，所以这一阶段实验的理论性要高于前一阶段；保持兴趣阶段，实验多以知识为理论基础，选用生活中的材料作为实验器材，学生可以尽可能发挥自己的创新能力，成果的展示过程还可以增强学生在学习方面的自我效能感.三个阶段的实验从课内到课外，对学生的动手能力要求也在不断上升，对于学生的自主性发挥也逐层递进，体现着物理教学实验编排的整体性.

初中物理课堂实验的整体性选择对于整合课堂实验教学具有重要的意义，也让学生对知识探究的过程形成整体性的框架.本文从教学内容、科学探究方法和学生的学习兴趣培养三个角度对实验整体性选择进行讨论，让初中物理教师在进行教学设计时，对于实验选择的考虑，不仅仅局限于个体实验设计，更着眼于整体统筹，给广大的一线物理教师提供了方法上的指导.

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