初中物理课堂实验设计的优化途径

一、强化实验活动间的联系，构建合理的学习逻辑

在一些物理课上,教师为激发学生的学习兴趣和提高课堂的活跃度,会设计一些小实验,但这些实验活动往往独立进行，缺乏明确的主线引导使之成为一个递进的集合体,起到逐渐形成物理概念或认识物理规律的作用，从而失去了教学意义。如果教师能够建立实验内容上的内在逻辑联系的话,就能够帮助学生对某些物理概念的提出形成完整的认知过程。例如，在声波的产生和传播的课堂教学中，教师会设计发声音叉弹开小球、敲击铁皮碗引起碗口下方橡皮膜上泡沫粒子跳动、发声音箱使箱体前方烛焰晃动和振动在弹簧圏中传播这四个学生实验和演示实验,分别用以说明发声体在振动，发声体的振动可以引起其他物体振动，以及模拟声波的形态和传播特点。

如果只是这样来组织这几个实验的话,它们之间的联系显然是断裂的,学生也无法真正理解为什么要用声波这个概念来描述声音的传播形式。所以，教师需要找出这些实验的共同点——振动、传递，围绕声波概念的形成，把这些实验进行连接和组织：首先利用第：个实验现象,不仅证明发声体在^动，同时证明发声体的振动是可以传递的；然后利用第二和第三个实验现象，推断出发声体的振动可以通过空气传递，并提出问题——如何描述发声体的振动在空气中的传播；最后利用第四个实验提出声波的概念，并认识它的传播特点。通过这样的串联设计,实验不仅成为了一个学习整体,也为学生的认识发展搭建了阶梯。

二、精心设计探究问题，引导合理有效的猜想

在探究实验的猜想环节,教师一般都会提出一个探究问题引导学生根据生活经验或先前知识进行猜想,有时却发现即使精心设计了许多情境,但还是无法避免学生提出的一些猜想超出预计，从而影响整个实验设计的实施,导致实验无法完成。如果教师能够设计出一个好的探究问题，不仅能增加学生提出猜想的合理性与有效性，更能提高整个探究实验的成效性。例如，在比热容概念形成的实验设计中，教师一般都选用相同的切入点“物体吸收热量的多少与哪些因素有关”建立猜想活动,尽管有生活情境弓丨导,但学生还是会提出“可能与热传递的方式和物体的温度有关”这个猜想,为此教师需要给出额外的解释，既影响整个探究实验的进程，也较难从根本上消除学生对此问题形成的假设。如果教师改变一下问题，以“物体吸收相同的热量后,升高的温度与哪些因素有关”来引导学生进行猜想，就可以充分利用他们已经掌握的知识——在热传递过程中，物体吸收热量后温度升高(不考虑相变吸热),避免这两个猜想因素的出现。更为重要的是，这样的问题设计与之后探究环节的联系更紧密,通过比较质量相同的不同物质吸收相同的热量后升高的温度与物质种类的关系形成比热容的概念,也可以避免学生产生额外错误认知的可能,有利于他们理解和应用比热容知识。

三、预设学生问题，生成完备的实验方案

一种情况是当同一或相近的实验情境出现在不同的实验中时，教师不能完全不顾及学生先前的认知体验和观察视角,迫使其按照教师的预设进行观察与描述，教师应当积极地组织多次观察活动,让学生从不同的观察角度来描述同一物理现象,再从其中的一组具有相同指向性的观察结果来引出问题或得出结论。例如,在机械功概念引入时,教师常会设置几组物体在力的作用下移动一段距离或仍然不动的实验情境,期望学生从观察物体在力的作用下是否移动一段距离来对比形成机械功的概念,但在这之前,学生学习过力的作用效果,他们很容易从在力的作用下物体的运动状态是否发生改变这一观察角度来描述这些实验现象，为此,教师就需要对可能提出这种观察结果的学生进行预设,并合理地引导和组织。

当然,在这组对照实验观察中，部分学生也可能存在观察指向不同的现象，对于“在力的作用下物体若未发生移动”,他们倾向于表述为“在力的作用下物体保持静止,运动状态不变”,对于“在力的作用下物体若发生移动”,他们倾向于表述为“在力的作用下物体移动了一段距离”,针对这种可能,教师需要考虑在学生表达时，组织班级学生讨论分析这个问题,从而使他们明白在对比实验中，应当从同一物理角度对同一物理性质或参数进行观察，这样的结果才有比较意义。至此，通过这个实验,教师不仅可以顺利地引出机械功的概念,还能提高学生的实验观察能力和描述能力。另一种情况是当学生对一个物理问题存在多种假设认识时,教师不能釆取回避或简单用理论予以解答的策略，因为学生由于生活经验形成的一些物理前概念如果不能用科学事实来的话，依然会主导他们对一些物理问题的思考。所以，教师在一些探究实验设计时应当对学生可能存在或提出的假设做好充分应对,准备好实验器材和方案。

四、设计基础训练前案，降低实验操作负荷

初中物理教师在一些概念和规律的探究实验设计中,几乎包含了探究的所有环节，但课时是有限的，学生的实验操作能力也不在教师没有预设准备时，往往会出现时间分配失衡的现象。例如，在探究物质质量与体积关系的教学中，学生花费了大量时间在实验数据的釆集上,只留下少量时间进行数据交流、分析和归纳，结果只能在匆忙中形成密度的概念，这显然偏离了教师设计的教学重点,也没有完全实现教学意图。在教师有预设准备时,往往会出现压缩实验操作步骤的现象,使结论得出缺乏普遍性的数据支持，从而导致学生对某些概念和规律认识的偏颇。

例如，在探究串联电路特点的教学中，为了完成所有的教学环节和任务,教师只留给学生完成一组实验数据的时间，也仅凭一组实验数据的交流分析归纳出结论,这就导致部分学生在应用串联电路电流的特点解决问题时，出现了当串联电路两端电压或某个导体的阻值发生改变时’仍然认为通过导体的电流与之前相等的认知，这显然是学生在学习串联电路时由于实验次数太少，实验变量不充分而对规律缺乏动态认识的结果。因此,要合理地解决实验教学达成度与学生能力之间的矛盾，教师要在学生完成复杂实验探究活动之前，设计出与之相关的基础实验操作训练前案。

作者：闾衍弘 单位：上海市虹桥中学