线上教学背景下物理实验教学的重构 ①——以“密度”教学为例

董小雪 陈 劲

(1. 广东省广州市华商外语实验学校，广东 广州 511300；2. 广东省湛江一中培才学校，广东 湛江 524033)

1 引言

受新冠肺炎疫情的影响，全国各地学生的集中学习都受到很大的影响，普遍开展了线上教学。同时，各地教育部门发出中小学线上教学的通知，明确各校结合线上教学和居家学习的特点，采用灵活的教学方式。

物理学以实验为基础，实验教学应贯穿于整个物理教学之中。初中生在对生活现象观察的基础上，要逐渐认识物质基本运动形式和规律，教师应当关注物理实验教学，培养学生的核心素养。受新冠肺炎疫情影响，线上物理教学面临集中教学受限、课堂时间缩短、师生互动缺乏、实验器材匮乏等诸多现实问题，但同时具备线上教学形式生动、实验展示直观、家庭实验便于开展等显著优点，采用线上、线下相结合的模式进行物理实验教学重构具有现实意义。

2 线上教学方式分析

线上教学的模式在经历了多年的发展之后，伴随着互联网和智能手机的全面普及，已经在高校、成人教育、培训机构等得到了广泛的应用。[1]

从国外最早的可汗学院等，到国内创办较早的学堂在线、中国大学MOOC、网易云课堂等，再到近期热门的腾讯课堂、钉钉、粤课堂、学而思网校、新东方在线等，各种平台的定位都越来越精准，性能逐渐稳定，功能也在不断完善。特别是当前中小学教学应用较多的腾讯课堂、钉钉，较好地实现了学习指导、作业批阅、学情分析、答疑辅导等功能。在线上教学背景下，物理实验教学通常可采用录播、直播、线上交互等方式，其特点如表1所示。

表1

3 “密度”实验教学重构

“密度”是人教版八年级物理上册第六章的重要内容，[2]是“质量”之后引入的新物理量，是课程标准中要求的七个重点内容之一。密度知识既是质量知识的深化，又是进一步学习力学知识的基础，也是液体压强、浮力等学习的前提。[3]

结合当前线上教学、居家学习的特点，融合录播、直播、线上交互、模拟实验等教学方式，笔者选择腾讯课堂作为线上教学平台，按照内容导入、概念形成、实验操作、思维拓展四个步骤，进行物理实验教学重构(图1)。

图1

3.1 内容导入

对初中生来说，密度是较为抽象的物理概念，在教学中需要突破学生感性认识缺乏这个难点，让学生从生活现象建构密度概念。[4]结合居家学习实际，可采用生活视频播放和家庭简易实验的方式进行内容导入。

(1) 课前视频引入，让学生初步体验密度概念

在“质量”的内容学习完成之后，通过教学平台在网上发布“鸡尾酒的分层”等小视频，作为“密度”的内容导入，创设情景，激发学生学习兴趣。

(2) 利用家庭简易实验，让学生体会“质量”和“体积”之间的关系。

布置家庭简易实验作业，安排学生将实验拍摄成小视频上传到班级群，作为下一步教师线上讲解的素材。学生在家就地取材完成实验，教师提出参考性实验建议，鼓励学生从中发现规律并总结，充分发挥学生的学习主体作用。

(3) 通过实验，引导学生比较同一物体(液体)质量与体积之比的关系

实验器材有：秤(可选择天平、电子秤、弹簧秤等)、带刻度的容器(药瓶自带的小量杯、注射器、奶瓶、带刻度的分酒器等)、水，测定水的质量和体积，填写表2。

(4) 通过实验，引导学生比较不同物体(固体)质量与体积之比

实验器材采用秤(天平、电子秤、弹簧秤等)、苹果、土豆、萝卜(或其他水果蔬菜)、刻度尺等，测定相关物体的质量和体积，填写表3。

表2

表3

在平时的教学中，学生在家时间少、学习压力大，家庭实验很难得到真正开展，在居家学习期间便于学生开展随手取材的家庭物理实验。通过实验，让学生从切身的体验出发去学习物理，通过“眼见为实”的直观形象，拉近物理和学生生活之间的距离，让学生带着“成就感”进入密度的学习。[5]

3.2 概念建构

通过同种物质和不同种物质质量与体积的比值的对比实验，引导学生运用比值定义法建构密度概念。

结合学生实验展示和教师线上直播，得出密度的定义。充分发挥翻转课堂的优势，将效果较好的学生家庭实验视频进行线上播放，在吸引学生认真观察的同时，鼓励和引导学生积极完成家庭实验，主动思考、发现问题。通过前述针对性很强的家庭实验，引导学生通过对表格观察分析得出结论：(1) 对于同种物质，质量与体积的比值不变，得出密度的定义；(2) 对于不同种物质，质量与体积的比值不同，表明密度是物质本身的性质。

3.3 实验操作

针对密度测量进行实验教学，指导学生用量筒来测量体积、测量固体液体的密度。结合《义务教育物理课程标准(2011年版)》的要求，规范学生的实验操作，提高学生动手能力和探究能力。

(1) 测定不规则固体和盐水的密度

将家庭实验拓展至不规则固体的体积测量，布置学生完成土豆(或其他蔬菜水果)和自制盐水的密度测量，记录实验数据、拍摄视频上传。

(2) 学生实验展示与教师线上直播相结合，探讨测量固体、液体密度的方法

图2

通过视频播放，展示不同学生的不规则固体体积测量方法(如排水、排沙等)、液体质量的测量方法(图2)。通过线上直播，学生进行实验分析，引导学生注意对实验结果进行论证及误差分析，总结测定固体、液体密度的最优方案。

(3) 学生线上测试和教师在线答疑

结合教学进度进行随堂知识小测试，活跃课堂氛围，实时了解学生对知识的掌握情况。利用直播的“评论”“弹幕”等功能，针对学生容易混淆、出错较多的知识点以及具有代表性的提问进行在线答疑，并结合“作业发布和展示”“作业点评”“回复留言”等方式进行针对性答疑，最后通过直播进行教学小结。

3.4 思维拓展

老师布置测量冰糖密度、人体密度作为课后家庭实验，引导学生思考和解决“人不能放进量筒”这个问题，学生完成实验报告后上传至班级群，完成密度教学工作。

在完成课堂学习的基础上，安排适当的课后拓展，使学生在理解“密度”定义的前提下提出问题，从而培养学生的创新思维，培养学生的核心素养。

4 教学总结

4.1 线上、线下相结合，优势互补

线上教学虽然面临集中学习困难、不便于师生近距离互动，但是通过课程重构，可充分发挥线上教学和居家学习的优点，采用新颖多样的形式，贴合学生生活实际，开展探究性家庭实验，能实现优势互补、资源整合，保证实验教学的效果。

4.2 以学生为中心进行探究式实验教学

在常规的物理实验教学中，不少学生不能近距离观察演示实验、上台操作实验，在实验室进行实验操作时也较难得到教师的个别辅导。通过物理实验教学重构，采用多种方式为学生提供自主学习的条件，使其可以近距离、多角度、反复观察实验的细节，增加动手机会，有效提高实验能力。线上和线下相结合，教师演示实验和学生家庭实验相结合，并辅以典型学生实验的视频展示，可以有效激发学生探究学习的热情，创设以学生为中心、探究式学习的氛围。

4.3 物理实验回归社会生活

通过家庭实验的引入，生活中简单的液体、固体体积和质量的测量，让学生将生活作为物理学习的起点；在概念学习、规范的实验操作之后，进行实验拓展，则进一步将物理的学习回归到社会生活的实际。通过线上视频学习、直播教学和家庭实验等多种方式相结合为教学服务，变劣势为优势，达成教学目标。

针对特殊的教学环境，将物理教学聚焦于实验、融合于生活，通过直播、录播教学发挥教师主导地位的同时，充分发挥线下学生的学习主体地位，进而更好地培养学生严谨的科学态度和大胆探索的科学精神。