初中物理实验教学中的4+N流程优化

胡彬彬 陈姗姗

《义务教育物理课程标准（2011年版）》（以下简称课标）高度重视初中物理实验教学，明确指出：实验教学是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径。在进行4+N流程式教与学实验研究的过程中，我校课题组在2019年基于本校物理教研组对实验教学的研究，推出了《探究汽化和液化的特点（第一课时）》一课，参加柳州市第十八届青年教师赛教课，获得了一等奖。下面我们就以陈姗姗老师在本次赛教课中的教学实践为例，谈谈初中物理实验教学中的4+N流程优化策略。

一、厘清教学重难点，准确表述学习目标

学习目标在教学活动中发挥着重要的导向作用，也是“教师主导”与“学生主体”在教学中的重要体现。课时学习目标须基于课标、教材和学情确定。

（一）熟读教材

《探究汽化和液化的特点（第一课时）》一课出自沪科粤教版物理八年级上册第四章《物质的形态及其变化》第2节，第一课时重点探究“汽化”的特点。因为生活中的汽化现象比较普遍，学生相对容易理解，因此，教材把“汽化”的学习放在了前面，作为初中物理物态变化的第一个学习内容。本课的教学重点是探究水沸腾，认识液体沸腾的特点;教学难点是用“温度—时间”图像来处理实验数据。

（二）精读课标

课标对相关内容的要求如下：描述固、液和气三种物态的基本特征;列举自然界和生活中不同状态的物质及其应用;经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点、凝固点和沸点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象;用物态变化的知识说明自然界和生活中的有关现象。

（三）学情分析

本课学习建立在学生对本章第1节《从全球变暖谈起》的学习之后，学生对“热”“温度”“全球变暖”等有了一定的感性认识和知识储备;本节课中的实验探究，旨在引导学生基于科学观察，正确认识汽化现象，得出有关汽化的科学结论。以水沸腾为例，学生虽然在日常生活中不乏相关阅历，但如何科学地认识这种现象却存在着一系列问题，比如针对这种现象，从科学的角度观察什么、怎样观察、收集什么数据、怎样处理数据、得出什么结论和启示等。对于生活中的一些自然现象，学生较少从科学角度认真思考，这也是该年龄段学生的实际情况。教师在教学前需要对这些“实际情况”有一个清醒的认识。

（四）课时学习目标的可操作性表述

结合课标、教材和学情，我们将本课学习目标表述如下：

1.知识与技能目标。目标1，知道什么是汽化，知道汽化的两种方式;目标2，知道什么是蒸发，知道影响蒸发快慢的因素，能解释生活中的蒸发现象;目标3，知道水沸腾的特点，知道一些液体的沸点。

2.过程与方法目标。经历水沸腾的实验探究过程;观察水沸腾时的现象;会用图像法表示实验数据;发现水沸腾时温度变化的特点。

3.情感态度与价值观目标。培养良好的观察习惯;乐于了解日常生活中的物理知识。

二、教学流程设计及流程优化

教师无论在进行教学设计还是在实施教学过程中都应具备强烈的目标意识。依据4+N流程式教学模式及实验教学的特点，我们设计了如下教学流程：展示总目标→提出目标1和目标2→逐个达成目标1和目标2→目标1和目标2的检测→目标1和目标2小结→提出目标3→达成目标3→目标3检测→总目标小结。以上流程，以知识与技能目标的实施为统领，过程与方法目标以及情感态度与价值观目标自然嵌入教学实施的过程当中，适时融入情境创设等“+N”流程，达到对基本流程的优化。

（一）创设情境激发探究兴趣，呈现本课总的学习目标

教师播放西瓜爆炸视频——把装有液态氮的塑料瓶放进在西瓜中间挖的圆孔里，结果发生了西瓜爆炸现象。于是教师提问：西瓜爆炸的原因是什么？学生答：液态氮体积变大，导致西瓜内的气压变大而爆炸。教师不置评价，留下悬念，之后课件呈现本课的总学习目标。

设计意图：开课伊始，用教学视频中的现象对学生造成视觉冲击力，诱发其问题意识，激发其好奇心，使其乐于参与课堂探究学习。视频教学属模式中“+N”流程。

（二）提出目标1和目标2

教师课件呈現目标1和目标2。

设计意图：学习目标是学生学习的指路明灯。学习目标由教师代为学生设置，它的及早呈现，是课堂教学成功的关键。该环节是模式中的核心流程之一。

（三）目标1和目标2的达成

学生自主预习课本，找到汽化和蒸发的定义并画下来;教师引导学生举例说明影响蒸发快慢的因素。

设计意图：预习课本旨在培养学生自主学习的能力，让学生尽可能自主实现难度不大的部分学习目标。学生通过在课本中勾画汽化和蒸发的定义，并调动已有知识储备，大致可画出本课知识的框架图，为参与后面的探究学习扫清了知识障碍。结合生活经历谈“实例”，从中分析影响蒸发快慢的主要因素，学生基本都可以做到有体验、有感受。接下来的“教学”过程，教师便只需带领学生梳理一遍汽化、蒸发、影响蒸发快慢的因素等核心知识，知道学生“能够联系生活实例”即可。这样的教学，既有利于提高学生的自学兴趣和钻研能力，又能促进学生在教师导读或讲解时，把注意力尽可能地集中在“探究水的沸腾”这一高层次实验探究的学习目标上。

（四）目标1和目标2的达标检测

达标检测，不是知识的直接问答，而是让知识回归生活应用。

在本课中，教师呈现了如下有梯度的核心问题：

1.为什么在农村用管道代替沟渠输水？（这是一个相对容易的问题，基于对定义的理解便可得出答案，即“减少水分的蒸发”）

2.炎热的夏天，为什么小狗总是伸出舌头？（这是一个中等难度的应用题，组织答案时需要联想蒸发与温度的关系）

3.游泳者从水中上岸后为什么会感觉冷？（这是一个有一定难度的问题，学生可以联系“蒸发与吸热，吸热有致冷的作用”等知识作答）

设计意图：以上三道检测题都能联系生活实际，都以快速简答为主，针对性强，难易有层次，且具备链接中考的特征，可有效避免学生在回答时“重复”教师讲述的原话。

（五）目标3的达成

这是本课的教学重点，也是“实验探究”的重点。教师首先让学生回顾生活中看到的沸腾现象，然后提出问题“水在沸腾前和沸腾时气泡的大小是怎样变化的？温度又是怎样变化的？”，启发学生在实验探究中带着任务观察、思考，知道观察什么、思考什么。

师：同学们都知道了什么是蒸发。哪位同学来说一说你所见过的沸腾现象？

生：烧水到水沸腾时，水壶上方会有大量的“水汽”。

生：水沸腾时会有气泡。（小声议论）还会有声音。

师：沸腾现象中有很多值得我们探究的问题。我们先来探究水沸腾时，水中气泡的大小变化和水温变化。（课件呈现目标3）

师：你们猜猜看，水沸腾时气泡大小会怎样变化？温度又会怎样变化？

生：温度一直升高。（又有小声议论）气泡变大。

师：有的同学有不同观点。但大家的说法，都只是猜想。请大家进行小组讨论，设计出一个实验方案，来验证自己的猜想，并推荐一位发言人发表你们探究实验的结果。（生在小组内交流、讨论）

生：用烧杯装水来加热，再观察有关现象，就可以证明刚才的猜想是否正确了。

师：观察什么现象？要收集什么数据么？

生：观察气泡变化的特点，用温度计记录水的温度变化（能主动联系上节课中所学的内容）。

师：（课件展示两套实验装置）这是课本中提供的实验装置（指图1），这是老师提供的实验装置（指图2）。谁能说说，老师用电热水壶替代酒精灯的原因是什么？

生：用电加热器会更安全，更方便控制，因为热源更稳定。

师：正确！下面请同学们以6人小组为单位进行实验。实验前，老师要嘱咐几句。第一，注意安全，防止烫伤;第二，从80℃开始，每隔30s记录一次数据;第三，分工合作展开實验，实验结束后要整理好实验器材。

本次6人小组分工如下：2名观察员，其中1名观察气泡变化、1名观察温度变化;1名报时员;1名记录员;2名分析员。学生分组实验结束，教师播放水沸腾时气泡变化的视频慢动作，学生通过视频再次观察。

师：哪位观察员说一说水沸腾时水中气泡的大小变化？

生：沸腾前，气泡上升且变小;沸腾后，气泡上升且变大。

师：因此，我们把液体的内部和表面同时发生的剧烈汽化现象，叫作沸腾。请在课本上画出沸腾的概念。

师：哪位观察员说一说水沸腾时水的温度变化？

生：温度先上升，后不变。

师：哪位记录员用收集到的数据来说明这个事实？

另有学生补充回答相关数据;教师把学生回答的实验数据记入设计好的电子表格，并向全班呈现。

师：除了表格，我们还可以用怎样的方式来处理实验数据，可以更直观、形象地看到水沸腾时温度变化的特点呢？请同学们快速阅读课本第90页的《金钥匙》。

生：图像法。

师：请在课本上的温度—时间坐标系中，将这个电子表格中的数据通过描点连线绘制成温度—时间图像。（生自主绘图，师巡堂观察）

师：现在请根据我们绘制的温度—时间图像，完整表述水沸腾前后温度变化的特点。

生：沸腾前，温度上升;沸腾后，温度不变。

师：我们把液体沸腾时的温度叫作沸点。大家看课本第90页，上面列举了几种液体的沸点，我们来了解一下。

随后师生对几种液体的沸点进行了问答（过程略）。

设计意图：让学生合作经历科学探究的过程，可有效培养学生的合作能力以及在亲历实验的过程中发现问题和解决问题的能力。实验结束后，教师提出了如下几个有质量的问题，引导学生有序思考：哪位观察员说一说水沸腾时的温度变化？哪位记录员用收集到的数据来说明这个事实？除了表格，我们还可以怎样处理实验数据，可以更直观、形象地感知水沸腾时温度变化的特点？综上所述，请完整表述水沸腾前后温度变化的特点。这些问题，每一个都是有的放矢，如同抽丝剥茧一般，把最终的核心结论经由学生自己的分析去逐一落实，真正实现了学生学习的主体性。以上教学过程中，包含了学生动手实验、展示实验数据、学生评价、教师评价等重要的教学细节，同时采用信息技术配合教学，如用电子表格快速准确地处理实验数据，让学生观察水沸腾前后气泡变化时还用上了视频的慢动作功能，以便学生更加清晰、直观地看到水沸腾时气泡变化的细节，无声地纠正了学生因实验不成功导致的错误认知，从方法上对学生进行了科学有效的引领。

（六）目标3的达标检测

依然采用知识应用的方法来检测学习目标的达成。在本课中，教师回应了本课开课时的那个实验：让学生解释西瓜爆炸的原因。

设计意图：前后呼应，让开课时的问题情境悄无声息地贯穿课堂教学的始终。当学生经历了本课的完整学习，3个目标的学习已然达成之后，教师再“唤醒”开课时创设的悬念情境，让学生对应地予以解释、解决——悬而得解、问题释然，从中感受到知识学以致用的价值。

（七）目标小结

整理知识，将知识内化于自己的知识结构，这是小结的重要任务，也是学生将零散的知识形成知识系统的重要途径和过程。在本课中，教师让学生对照总的学习目标，看课本，梳理收获，绘制知识树（过程略）。

设计意图：通过绘制知识树，让学生对汽化、蒸发和沸腾的知识逐步搭建起一个知识框架。

将4+N流程式教学模式用于实验教学，我们以教材中的必做实验为基本探究内容，以关注学生的学为重要方法策略;教师作为课堂教与学的导师，用任务驱动的方式推进流程式教与学，促使学生为达成学习目标努力去获取知识、发展能力，收到了较好的实验探究效果。（题图左为作者胡彬彬，右为陈姗姗）

（责编 白聪敏）