孫方明

[摘 要]初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該是在學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，為此，教師應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)起點(diǎn)，重視學(xué)生原有的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以：通過(guò)實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)知識(shí)原型，豐富學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn);通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題，提升學(xué)生的思維能力;通過(guò)對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化與重構(gòu)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升教學(xué)實(shí)效。文章以“物體的浮與沉”教學(xué)為例進(jìn)行分析探討。

[關(guān)鍵詞]學(xué)生經(jīng)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);浮與沉

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）35-0052-02

基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)倡導(dǎo)從學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)起點(diǎn)引入教學(xué)。具體教學(xué)中，可通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，激活學(xué)生的原有經(jīng)驗(yàn)，改造學(xué)生的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生積極思維，高效學(xué)習(xí)。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，并針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)和缺失經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高教學(xué)效益。

一、聚焦學(xué)生的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，破舊立新

基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的有效物理教學(xué)，必須重視學(xué)生主體的落實(shí)。學(xué)生進(jìn)入教室前是具有學(xué)前知識(shí)的，同時(shí)學(xué)生個(gè)體間的學(xué)習(xí)能力、知識(shí)水平、興趣愛(ài)好等都存在明顯的差異。學(xué)生在日常生活和以往的學(xué)習(xí)中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)（常稱之為“前概念”），在具體教學(xué)中，教師必須考慮學(xué)生的原有經(jīng)驗(yàn)（前概念），才能有效提升物理課堂教學(xué)實(shí)效。蘇科版物理第十章壓強(qiáng)和浮力的第五節(jié)“物體的浮與沉”，學(xué)生有很多基于生活的前概念，但其中有一些是錯(cuò)誤的、不全面的，在實(shí)際教學(xué)中，必須關(guān)注學(xué)生的前概念。

1.關(guān)于“浮與沉”的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)

前概念1 ——“重物下沉，輕物上浮”：兩個(gè)物體在液體中，重物（質(zhì)量大的物體）會(huì)下沉，輕物（質(zhì)量小的物體）上浮。

前概念2 ——“浮者浮力大，沉者浮力小”：兩個(gè)物體在液體中，上浮的物體受到的浮力大，下沉的物體受到的浮力小。

分析：學(xué)生對(duì)物體的浮與沉有許多相應(yīng)的生活經(jīng)驗(yàn)，比如，較重的石塊或鐵塊放入水中會(huì)下沉，而較輕的木塊則會(huì)上浮。由此得出結(jié)論：重的物體會(huì)下沉，輕的物體會(huì)上浮。在許多學(xué)生的錯(cuò)誤前概念中，對(duì)于浸沒(méi)在液體中的物體，其浮沉由物體受到的浮力或重力單獨(dú)決定，沒(méi)有從兩個(gè)力共同作用的效果去考慮。這種現(xiàn)象，一方面反映了學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的片面性，同時(shí)也反映了直接經(jīng)驗(yàn)往往只考慮了某些外顯的因素，缺乏思維的邏輯性、嚴(yán)密性和系統(tǒng)性，因此常常是錯(cuò)誤的。但是，這些錯(cuò)誤的前概念對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響是深遠(yuǎn)的，如果教師在教學(xué)中簡(jiǎn)單粗暴地進(jìn)行否定，然后直接給出正確觀點(diǎn)，那么，學(xué)生可能會(huì)難以接受，有的學(xué)生就算接受了，也掌握不牢靠。因?yàn)檫@些前概念盡管不科學(xué)、不全面，但它們卻有著相應(yīng)的生活原型支撐，可謂根深蒂固。因此，在教學(xué)中要轉(zhuǎn)變學(xué)生以往錯(cuò)誤的觀念，可以用實(shí)驗(yàn)的方式，用新的事實(shí)讓學(xué)生產(chǎn)生思維沖突，使學(xué)生對(duì)原有的認(rèn)知產(chǎn)生懷疑，用新的事實(shí)證據(jù)，揭示原有認(rèn)識(shí)的片面性和錯(cuò)誤性，從而實(shí)現(xiàn)新概念的自主建構(gòu)。用這樣的方法改造而得的經(jīng)驗(yàn)，具有相對(duì)持久的生命力，也更能為學(xué)生真正認(rèn)同和理解，更能應(yīng)用到后續(xù)實(shí)際問(wèn)題的解決中，真正成為學(xué)生素養(yǎng)的一部分。同時(shí)，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也切實(shí)提升了學(xué)生的科學(xué)精神與學(xué)科關(guān)鍵能力。

2.基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

針對(duì)學(xué)生有“重物下沉，輕物上浮”的錯(cuò)誤前概念，這部分內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)主要考慮兩個(gè)因素：一是通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以學(xué)生的事實(shí)體驗(yàn)作為思維的起點(diǎn)，讓學(xué)生的思維與錯(cuò)誤的前概念發(fā)生沖突;二是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)盡量貼近學(xué)生，簡(jiǎn)便可行，激趣設(shè)疑。

體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)1：先向?qū)W生分別展示大土豆和小西紅柿，比較并明確兩者的輕重關(guān)系。然后請(qǐng)學(xué)生猜測(cè)兩者放入水中后的浮沉狀態(tài)，接著將兩者放入水中，觀察現(xiàn)象并提出問(wèn)題：“質(zhì)量大的土豆為什么反而浮在水面上？質(zhì)量小的西紅柿為什么沉入水底呢？”學(xué)生發(fā)現(xiàn)從比較輕重的角度不能解釋，引發(fā)思維沖突，促進(jìn)學(xué)生深入思考決定物體浮沉的因素究竟是什么。

體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)2： 將在水中沉底的小西紅柿放入濃鹽水中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)小西紅柿浮在鹽水表面。進(jìn)而請(qǐng)學(xué)生思考：這一事實(shí)說(shuō)明物體的浮沉與什么因素有關(guān)？

體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)3： 將浮在水面的大土豆從水中撈出，放入酒精中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)土豆也能浮在酒精液面上。這時(shí)，教師可請(qǐng)學(xué)生仔細(xì)觀察，提出問(wèn)題：土豆在水中是漂浮的，在酒精中也是漂浮的，但兩次漂浮有什么不同？在水中和酒精中所受浮力是否相同？

3. 基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思考

基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以教師掌握學(xué)情為前提，以學(xué)生的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)為焦點(diǎn)，學(xué)生帶著原有前概念進(jìn)行體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，在反思性觀察中產(chǎn)生思維沖突，進(jìn)而構(gòu)建新的概念，開(kāi)始發(fā)現(xiàn)新規(guī)律。關(guān)于物體的浮與沉，學(xué)生逐漸明白要從物體的受力分析入手，同時(shí)考慮物體的重力與浮力的大小關(guān)系。

學(xué)生經(jīng)驗(yàn)既包含學(xué)生在學(xué)習(xí)開(kāi)始前已有的生活體驗(yàn)、知識(shí)背景、前概念等，也包含學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得的經(jīng)歷和感悟。物理課堂教學(xué)需要在研究學(xué)生的基礎(chǔ)上，充分關(guān)注學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)和能力，據(jù)此設(shè)計(jì)并組織初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在主體參與和親身體驗(yàn)中使學(xué)生獲得知識(shí)，并實(shí)現(xiàn)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的改造與生長(zhǎng)。

二、針對(duì)學(xué)生缺失的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，深化學(xué)生的思維

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師基于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，可以有效激發(fā)學(xué)生探究物理規(guī)律的興趣和好奇心，可以促進(jìn)學(xué)生積極參與課堂，這樣的物理情境是激活并深化學(xué)生思維，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的重要手段和有效途徑。針對(duì)學(xué)生缺失的經(jīng)驗(yàn)，教師巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，吸引學(xué)生主動(dòng)參與，促進(jìn)學(xué)生的思維走向深入。

1.教材僅有浮沉條件的定性分析

蘇科版教材指導(dǎo)我們通過(guò)對(duì)浸在液體中的物體進(jìn)行受力分析，通過(guò)對(duì)重力與浮力的分析，結(jié)合不同的浮沉現(xiàn)象，根據(jù)“力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)關(guān)系”的相關(guān)知識(shí)，通過(guò)定性分析得到物體在液體中的浮沉條件。這樣的過(guò)程沒(méi)有定量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量與比較，也沒(méi)有用定量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)分析驗(yàn)證，因此，很難讓學(xué)生信服。實(shí)際教學(xué)中，教師可以補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量驗(yàn)證。

2. 補(bǔ)充浮沉條件的定量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行定量探究，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為物體在液體中的浮沉條件的發(fā)現(xiàn)提供直接證據(jù)。此時(shí)，可在定性分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)以下定量驗(yàn)證。

設(shè)計(jì)定量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：利用塑料瓶和沙子模擬雞蛋在液體中的沉底、懸浮和漂浮等現(xiàn)象，定量驗(yàn)證物體在液體中的各種浮沉條件。

教師指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)調(diào)節(jié)塑料瓶?jī)?nèi)沙子的質(zhì)量，利用塑料瓶和沙子模擬雞蛋在液體中的沉底、懸浮和漂浮等現(xiàn)象，定量驗(yàn)證各種浮沉條件。通過(guò)學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，聚焦如何測(cè)量塑料瓶所受的重力和浮力，通過(guò)對(duì)所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生綜合應(yīng)用前面所學(xué)的各種知識(shí)，通過(guò)討論，共享實(shí)驗(yàn)方案：可以用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)量塑料瓶處于漂浮、懸浮和沉底時(shí)，塑料瓶所受重力的大小;并通過(guò)塑料瓶漂浮、懸浮時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)為零得到浮力與重力大小相等的情況;當(dāng)塑料瓶沉底時(shí)，由于塑料瓶浸沒(méi)的體積不變，故所受浮力與懸浮時(shí)相同……在本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，定量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是教學(xué)的重點(diǎn)，學(xué)生需要綜合運(yùn)用前面所學(xué)的受力分析方法、浮力知識(shí)、力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)關(guān)系等諸多知識(shí)，實(shí)現(xiàn)基于問(wèn)題解決的分析與設(shè)計(jì)。在這樣的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程中，思維活動(dòng)較為復(fù)雜，因此，在這樣的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程中可以有效發(fā)展學(xué)生的高階思維能力，這才是本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真正目的所在。

三、聚焦學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)生長(zhǎng)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展物理教學(xué)

在教與學(xué)的關(guān)系中，雖然學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，但教師是教學(xué)的組織者、引導(dǎo)者和先行者，教師在教學(xué)中的作用至關(guān)重要。教師課前的教學(xué)設(shè)計(jì)，課堂的教學(xué)引導(dǎo)和組織，都是學(xué)生發(fā)揮主體作用的前提和保障。尤其是教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)的分解與重構(gòu)，對(duì)教學(xué)資源和學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的重視與把握，都對(duì)教學(xué)效果有著直接的影響，從某種意義上說(shuō)甚至起到?jīng)Q定性的作用。在物體的浮沉教學(xué)中，教師要深入分析學(xué)情，準(zhǔn)確把握學(xué)生的錯(cuò)誤前概念，據(jù)此，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，同時(shí)，還要注重調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，以實(shí)驗(yàn)事實(shí)幫助學(xué)生糾正以往的錯(cuò)誤認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生深入反思，自主構(gòu)建和完善相關(guān)物理概念和規(guī)律，完善知識(shí)脈絡(luò)，提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，切實(shí)提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

綜上所述，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要注意創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源， 創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，激活學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的興趣，發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 白孝忠.關(guān)注學(xué)生經(jīng)驗(yàn)生長(zhǎng) 促進(jìn)物理深度學(xué)習(xí)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017，46（13）：6-9.

[2]? 趙智清.基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的初中物理深度學(xué)習(xí)初探：以“物體的浮與沉”為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020，49（10）：24-25.

[3]? 盛建國(guó).基于原型與經(jīng)驗(yàn)的物理深度學(xué)習(xí)策略[J].物理教學(xué)，2019，41（8）：44-46，68.

（責(zé)任編輯 易志毅）