实验学案在物理课堂教学的探索

许巧玲 陈开岳

摘   要：义务教育物理课程标准（2022年版）修改了课程性质，将“注重实验”改成了“以实验为基础”。新课标指出物理是一门以实验为基础的自然科学课程，所以要充分体现物理学科的特点，将实验充分利用起来。除了新课标（2022年版）中要求的21个实验外，在每个章节选择适合的教学内容设置适当的实验，学生通过团队合作分析交流，利用查阅书籍材料、网络搜索等方式确定实验的设计，并进行操作、记录、思考、自评、互评等环节。在学生的实验活动中，渗透立德树人的观念；也在学生的实验活动中，促进深度学习的发生和智育水平的提高。

关键词：立德树人；提升智育；实验学案；教学模式

1  物理实验的思考

达·芬奇说：“科学如果不是从实验中产生并以一种清晰的实验结果结束，便是毫无用处的，充满荒谬的，因为实验乃是确实性之母。”2022年最新修订的义务教育物理课程标准阐述：义务教育物理课程是一门以实验为基础的自然科学课程……引导学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，养成科学思维习惯，进而学会学习……形成科学态度和正确价值观，增强社会责任感、民族自豪感;激发学生热爱党、热爱祖国、热爱人民的情感，为培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人奠定基础[ 1 ] 。新课标指出的一条改革是突出实践育人，强化课程与生产劳动、社会实践的结合，强调知行合一，倡导做中学、用中学、创中学，注重引导学生参与学科探究活动，开展跨学科实践，经历发现问题、解决问题、建构知识、运用知识的过程，让认识基于实践、通过实践得到提升，克服认识与实践“两张皮”的现象[ 2 ]。从新课标首先可以看出教学过程中德育和智育等方面的体现以及要达到的目标，也可以从上述的课标内容中看出实验在整个物理的教学过程中的重要性。实验是初中物理的重要组成部分，学生在动手实验、观察现象、团队合作，调查研究、讨论交流的科学实践过程中，观察能力、动手能力得到提升，物理思维得以建立，团队合作精神获得培养。但在传统的教学中，教师往往“重结果轻过程"，这必然导致学生知其然而不知其所以然。学生对于物理知识肤浅的理解，以及不完整的认识，使其在运用知识解决实际问题的过程中存在种种困难。让学生亲历实验过程，在实验中培养物理思维，促进深度学习的发生和五育的发展，从而实现由“学会”向“会学”“乐学”的转变。所以笔者试图尝试一种不同的教学模式，将居家实验和学校实验结合起来，在最新出版的义务教育物理课程标准中对学生必做的实验进行了微调整，现在要求的必做實验总共21个，其中测量类实验9个，探究类实验12个（见表1）。

表 1

从以上实验内容不难看出，绝大部分的实验需要实验室配备相应的仪器设备，为教学的进行提供必需的保证。但是再通过对沪科版八、九年级教材内容的总结分析可以看到，在每一个章节的教材内容中都有相匹配的演示实验，这些演示实验并不是全部都需要实验室配备的专门的仪器，那么是不是可以改变教学模式，开发实验资源让学生在新授课前通过教师的积极引导，利用实验学案的辅助，结合课标要求，进行简单而安全的实验。要求学生在实验过程中观察现象、简单记录（包括过程、现象、数据、遇到的问题）、查阅资料、收集信息、分析与思考数据。

2  “德育为先、提高智育”教学模式的思考

如何尽可能让每一个动手实验既让学生感兴趣又培养物理思维和促进学生的物理学科素养的提高，这需要仔细思考和不断地磨合修改。在持续的实践过程中，不断地积累、优化实验学案，整合适合的实验资源，为学生五育的发展添砖加瓦。笔者通过在网络上搜索、知网上查询，目前可以查阅到的有关于实验学案的设计内容大部分是2011年版的义务教育物理课程标准中要求学生必须会操作的20个实验。那么是不是可以在合适的章节中制定一个与该节教学内容相契合的简单而又贴近生活的实验学案，让学生通过各种渠道信息的收集，动手完成实验？目前学生动手的机会偏少，演示实验也是大部分由教师在课堂完成，学生仅仅是在教师的演示操作下，进行短时间的观察，此种方式带来的弊端是学生参与感不强、体验感较弱。所以笔者思考是否可以尝试加入实验学案模式辅助教学，充分将课堂的主体地位还给学生，如图1教学模式。

（1）课前实验操作是学生对现象的初步认识，学生团队需要按照实验学案的要求，小组学员通过查阅课本或其他书籍资料、网络搜索等方式收集信息，制定简单的实验方案、进行动手实验操作，记录实验现象和实验数据，并且记录实验过程中遇到的问题和自身对该实验的思考。这个环节是整堂课的开始，所以这一步的重要性不言而喻，需要先让学生的兴趣提起来，调动起学生的积极性，对学案的要求：实验从简单入手，学生对该实验的器材准备尽量可以从身边的物体入手，容易获得且能够体现物理来源于生活，学生通过对身边这些常见物体的使用，增加对生活的热爱。鼓励学生对废物的利用，提高学生保护环境和节约资源的意识，通过小小的废物利用行为让可持续发展的精神慢慢在学生的心里潜移默化，培养学生成为有责任感的新一代。

（2）课上学生演示是学生对实验的浅层认识，一堂课以学生的演示实验开始，学生演示操作实验步骤，并对现象加以讲述，这个环节逐渐锻炼了口头表达能力和思维的连贯性。学生提出在实验过程中碰到的问题，可以激发学生独立的思考，为后面的教学环节做铺垫。

（3）教师引导环节是深层认识的开始，教师根据学生的演示和口头讲解引导全班学生对问题进行思索，针对实验的现象与学生的实验困惑进行分析，最后从学生的实验中进行总结。

（4）学生自评和互评环节是深层认识的递进，学生根据前面引导环节的总结知识，对自己和其他团队的实验进行分析，指出实验的优缺点和可以改进的地方。这个环节培养学生的科学意识，发现问题、提出问题、解决问题，能够促进学生的分析、交流、评估、反思和创新等方面能力得到进一步提高，使整体的智育水平得以上升。

以沪科版八年级第九章第三节“物体的浮与沉”为例，本节课分成两个课时，第一课时讲解浮沉条件，第二课时讲解浮沉的应用。在第二课时开始前布置给学生的实验学案内容如下：

请同学们根据“物体的浮与沉”第一课时的学习，通过阅读课本，上网搜索等方式查阅资料，设计一款密度计，器材选择尽量废物利用，让我们一起做个环保小达人。建议完成以下几点记录：实验器材、实验步骤、实验现象，你遇到的问题，如何改进……（实验成品下节课带到课堂）

此次实验学生设计的密度计五花八门，以其中两组学生的作品为例。

实验3：

①将形状不规则塑料杯装入适量水，使其总质量等于实验一试管与水的总质量，放入深水杯中，调试使其竖直漂浮在水中。

②塑料杯漂浮后，将水面到塑料杯的位置划上记号。

③用胶带把塑料杯口密封，保证水不漏出。

实验结论：

利用阿基米德原理，密度计漂浮在水面上F■=G。第一次实验和第二次实验的试管是一樣的，也就是重力一样，水和糖的重力自然也是相等的。两次实验水面到试管的高度都是一样的，与装在试管里的物质无关。满足F■=G，试管都能漂浮。第三次实验塑料杯的体积、高度都不与试管相同，都比试管大。从而得出结论，密度计的体积越大，里面装的物质体积越大。

学生二：

实验器材：滴管、沙子、玻璃杯、水、油、酒精、盐

实验步骤：

①滴管开口处剪掉，装入沙子，制成简易密度计。

②将滴管放入分别装有酒精、食用油、水的玻璃杯中，观察滴管在不同液体中漂浮时的液面位置，画上记号。

③调制盐水，多次改变盐水密度，记录滴管漂浮在各种盐水的液面位置，增大滴管密度计量程。

实验结论：根据漂浮状态，F=G，通过改变液体的密度，记录液面的位置，实现密度计的制作。

从这两组学生的实验报告可以看出学生对整个实验的思考，不同学生的思考方式和角度各有不同，也体现了学生的个体差异。在实验报告中反映出学生的思维过程，第一组学生利用第一课时浮与沉的条件进行推导，找出相对应的每一个刻度，最后利用信息技术将计算的数据进行处理，得到函数图像，整个实验过程不仅让学生的思维水平得到了提升，而且促进了物理的深度学习，提升了学生的智育水平。下面是两组学生的互评。

a. 学生二对学生一的评价。

优点：

①对密度计原理的解释很全面。

缺点：没有对密度计进行准确性的测试，要用试验验证计算结果才使密度计的准确性更有信服力。

b. 学生一对学生二的评价。

优点：

①实验步骤很清晰，从头到尾让人一目了然。

②在实验过程中将密度计放到其他液体中进行对比，可以看出不同液体的不同现象。

改进：如何增大密度计质量？如果用原来的滴管是无法办到的，如果增大了滴管或里面物体的质量，那么它的重力也就变大了，那么很可能导致F＜G了，那样密度计就下沉了。实验者可以在改进后加入自己的改进结果。

通过学生的互评和自评可以看到学生的思考程度和学生理解不足或者错误的地方，教师可以及时指导；同时也可增强学生思考分析和解释的意识，让学生能够简单而直接地表达观点，也在润物细无声的实践中逐渐培养学生质疑和创新的精神。

3  总结

通过实验学案加强学生的实际动手实践，学生在不断地动手动脑过程中获得成就感，而且能够提高自身学习物理的兴趣，培养实事求是和严谨的科学态度。德育为先、提升智育，新课标中阐述：推动育人方式变革，发展学生核心素养，凸显学生主体地位，而引入实验学案的课堂模式就是将课堂主体权还给学生。物理课程的性质是引导学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，养成科学思维习惯，进而学会学习，在实验探究过程中形成科学态度和正确价值观[ 1 ] 。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版 ）[S].北京：北京师范大学出版社，2022：1-8.

［2］ 教育部教材局.教育部教材局负责人就《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）答记者问[EB/OL].[2022-04-21].中华人共和国教育部网站http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s271/202204/t20220421_620066.html.