巩晓雁
山东省济南市天桥区教育教学研究中心 山东 济南 250031
摘 要：在物理教学中实验教学在提高学生科学素养方面具有重要的作用，本文结合初中物理教学案例，研究如何在物理课堂教学中充分发挥实验教学的优势，结合实验情境和问题设置，启发学生思考，发展学生的科学思维，促进学生核心素养的提高。
关键词：实验教学；科学思维能力；创新意识；核心素养
物理学科是以观察和实验为基础的学科，义务教育物理课程标准（以下简称“课标”）中明确提出：“义务教育物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程。此阶段的物理课程应注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题及解决问题的能力。”“在教学中，根据教学目标、教学内容及教学对象灵活采用教学方式，提倡教学方式多样化。注重采用探究式的教学方法，让学生经历科学探究过程，学习科学方法，培养其探索精神和实践能力。”可见，实验教学在物理教学中的重要作用。结合教学实践，谈一谈在沪科版物理九年级第十四章第五节《测量电压》一节中教学环节的实验设计，以及在实验的基础上有效设计问题，点拨和启发学生思考，发展和提高学生科学思维、探究能力的点滴做法。这些想法是我区进行教学能手评比过程中，在决赛的课堂教学环节，听了多位选手的现场课之后引发的思考。
首先先看“课程标准”涉及对本节的要求：
3.4.2 知道电压、电流和电阻。通过实验，探究电流与电压、电阻的关系，理解欧姆定律。
3.4.3 会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。说出生产、生活中采用简单串联或并联电路的实例。了解串、并联电路电流和电压的特点。
3.4.4 会使用电流表和电压表。
再来看教材涉及的教学内容：1.电压的基础知识；2.电压表的使用；3.实验探究：使用电压表探究串、并联电路电压的特点。
从“课标”和教学内容来看，本节课既有认知性目标，了解电压，知道电压的单位和常见的电压值；又有技能型目标，会正确使用电压表测量电路两端的电压；同时还有体验性的目标，通过实验探究分析归纳串、并联电路电压的特点。这是更能发挥实验教学优势的一节课，在电压表的使用和探究串、并联电路电压特点的教学处理上，常规教学设计基本是学生操作和探究为主，以达成本节课学习目标，这种常规普遍的处理方式没有异议。除此之外，完整的教学过程中在教学环节的过渡上同样需要发挥实验教学形象、直观的特点，以简洁的实验和有效的问题设计，潜移默化地引发学生的思考，发展学生的思维。
一、课题引入环节实验设计
器材：干电池4节、灯泡1只、开关一个、导线若干
实验步骤：
1.使用1节干电池作为电源，用导线将电源、
灯泡、开关连接成电路，闭合开关（如图1所示），
观察实验现象。
2.断开开关，电源增加一节干电池，闭合开
关，观察实验现象有什么变化？（灯泡亮度增加）
3.断开开关，再增加一节电池，闭合开关，
观察实验现象（发现灯泡更亮）；再增加一节电池，闭合开关，又会有什么现象发生？（灯泡烧坏了）这是什么原因呢？
实验看似简单，但是通过实验现象引发学生的思考是循序渐进的：
（1）开关闭合灯泡发光，说明有电流通过灯丝，为什们电路中会有电流？
（2）为什么随着电池个数的增加，电流增大了呢（灯泡亮度增加）？
（3）为什么灯泡会烧坏呢？
直观的实验现象及现象的变化，深刻的实验印象，既能激发学生浓厚的学习兴趣，又能引导学生带着问题和思考投入到本节课的学习，同时也为后续的问题研究做了良好的铺垫。
二、引导学生合理猜想的实验设计
本节课非常重要的教学就是通过实验探究了解串、并联电路电压的特点，需要学生经历探究过程，分析总结串、并联电路电压的规律。探究前，应该引导学生合理地进行猜想与假设，而猜想的依据可以是生活经验、可以是观察到的现象等等，而对于串、并联电路电压的特点，学生的生活经验很少，很难由此进行猜测，可以采用巧妙的实验设计，通过观察实验现象引导学生进行合理的猜想。
器材：电源（干电池2节）、灯泡2只（分别是2.5V的灯泡L1、3.8V的灯泡L2）、开关一个、导线若干
（一）串、并联电路电压特点猜想的铺垫实验
实验步骤：
1.用导线将电源、灯泡L1、开关连接成电路，
如图2所示。
2.电源使用1节干电池，闭合开关，观察灯泡
L1的亮度。
3.电源使用2节干电池，闭合开关，再次观察
灯泡L1的亮度，并与步骤2中的灯泡L1的亮度进行比较。（现象：电源使用2节干电池，灯泡L1的亮度明显增大）
问题1：电源使用2节干电池时，为什么灯泡L1明显比原先亮度大呢？
此时，虽然还没有学习电功率的知识，但是，学生可以从同一个灯泡两端电压大小的变化和电路中电流大小的变化分析说明。此过程，看似与图1所示实验类似，但是此时侧重的是思考过程，是对学生科学思维的引导和训练，是后续科学猜想的铺垫。
在此基础上，逐步设计实验，引导学生对串、并联电路电压的特点进行合理猜想。
（二）并联电路电压特点的猜想实验设计
实验步骤：
1.图2所示铺垫实验，用导线将电源、灯泡
L1、开关连接成电路。闭合开关，观察灯泡L1
的亮度。
2.断开开关，再灯泡L2并联到L1两端，如图3所示。
闭合开关，观察灯泡L1的亮度有什么变化？（灯泡L1的亮度不变）
同时比较2只灯泡L1、L2的亮暗。（L1、L2并联时，L2 比L1亮）
提出问题2：在电源没有变化的情况下，当把L2并联到L1两端时，L1的亮度不变，说明了什么？
引导学生猜想：L1、L2并联时，它们两端的电压有什么关系呢？与电源电压又有怎样的关系呢？
（三）并联电路电压特点的猜想
实验步骤：
1.还是使用导线将电源、灯泡L1、开关连
接成图2所示的电路。闭合开关，观察灯泡L1的
亮度。
2.断开开关，再将灯泡L2与L1串联起来，如图4所示。闭合开关，观察灯泡L1的亮度有什么变化？（灯泡L1变暗了）
同时比较2只灯泡L1、L2的亮暗。（L1、L2串联时，L1比L2亮）
提出问题3：在电源没有变化的情况下，当灯泡L2与L1串联时，L1的亮度减小，又说明了什么？
引导学生猜想：L1、L2串联时，它们两端的电压有什么关系？与电源电压有什么关系呢？
上述实验很容易操作并且现象非常明显，实验看似简单，却能够很好地通过观察到的实验现象，分析灯泡L1、L2两端的电压和电路中的电流可能发生的变化，是学生对于串、并联电路电压的特点进行猜测的直观又形象的依据，问题2、问题3的提出，更好地促使学生带着疑问和好奇投入到科学探究过程中去进行实验验证。
教学过程中还可以结合图3、图4观察到的实验现象，进一步启发学生：观察对比图3、图4中的实验现象，有什么新发现？有没有新的问题？进而引导提出问题4：同样的电源和灯泡，连接方式不同（串联和并联），为什么亮度发生明显的变化？（并联时L2 比L1亮，而串联时L1比L2亮）
通过明显的实验现象和问题4的设置，引导学生注意在实验中发现更多现象，提出更多的新问题，为后续学习打开思路，埋下伏笔，同时有效的促进学生观察能力、问题意识和探究能力的逐步提高。
随着信息技术的飞速发展，信息技术在教学中的应用更加普遍，课件、视频、网络等充满我们的课堂。而物理教学过程中使用课件、视频等代替直观演示和分组实验的现象不在少数，使用课件、视频等代替实验省事，成功率高，不用教师课前准备复杂的实验器材，而且不用为了确保实验现象明显和实验的成功反复在课前进行实验，这样的教学在直观效果、可信度以及对学生的吸引等方面大打折扣。作为以观察和实验为基础的物理学科，不管是演示实验还是分组实验是非常重要的教学方式，实验探究同时是学生学好物理最重要的学习方式。通过实验可以激发学生的学习兴趣、培养学生的观察能力、形成学生的创新意识；通过实验可以引发学生思考、发展学生的思维、提高学生的逻辑分析能力；通过实验可以开拓学生的思路、提高学生的探究能力、养成实事求是的科学态度；实验探究教学在学生物理核心素养形成过程中起着举足轻重的作用。
不管技术如何发展，手段如何先进，物理课堂教学中实验是任何技术和手段是无法替代的，不能让眼花缭乱的课堂迷惑了教师和学生的眼睛，减弱学生的思考和思维。形象直观的实验现象，明确深入的问题设置，能激起学生的质疑，引发学生深层次思考，有效发展学生的科学思维。我们的物理教学应凸显物理学科特色，充分发挥实验教学的优势，引导学生善于观察，学会思考，勤于动手，乐于探究，勇于实践，关注学生的科学思维、实验探究能力、分析问题和解决问题能力的提升，从而有力地促进学生的整体素质和核心素养的提高。
参考文献
［1］义务教育教科书《物理》九年级全一册，上海科学技术出版社，2013年6月第1版81页—85页。
［2］义务教育《物理课程标准》（2011版），北京师范大学出版集团，2012年1月第1版2页。
作者简介
巩晓雁， 1969年6月，女，山东济南人，大学本科学历，中学高级教师，济南市天桥区教育局中学教研室物理教研员，研究方向初中物理教学。曾被评为山东省优秀物理教师，获山东省优质课评比一等奖；济南市“三八”红旗手，济南市教学能手，济南市物理学科带头人和中心组成员，首届泉城青年优秀人才，济南教育电视台“名师讲坛”主讲人；济南市天桥区“专业技术拔尖人才”、“天桥名师”、“青年十杰”、优秀教师；参与《光纤材料技术》、《初中名师导学系列教程 物理》等书的编写。