自然教育理论下的物理体验式教学实践与探索

黄杰

［摘 要］初中物理教学不应只是简单地讲授知识点，更应重视学生的科学素养以及探究意识的培养。自然教育理论下的物理体验式教学注重知识的学习体验，将物理学习与实践体验相融合，对提高学生的观察能力和探究能力，促进学生核心素养的发展具有重要意义。

［关键词］自然教育理论；体验式教学；初中物理

［中图分类号］    G633.7            ［文献标识码］    A          ［文章编号］    1674-6058（2023）27-0049-03

自然教育理论主张教育应顺应人的自然天性，以学生为主体，遵循学生的认知发展规律，这与体验式教学的核心理念相契合，即通过实践体验，促使学生通过自主探究获得知识体验，促进学生身心发展。开展物理体验式教学应充分考虑学生的认知特点以及学科核心素养的特点，优化体验方式，助力学生实现高效、自主的探究实践学习。

一、借助信息技术，显化抽象知识

物理学中有许多抽象的概念、定理以及现象描述。然而，在现有的教学条件下很难针对每一种知识都组织学生开展实验来获取最直观的体验。为此，教师可灵活运用信息技术，结合音频和视频资源，显化抽象内容，以直观的方式给予学生相关的情境体验，从而使学生形成具象化的物理观念。

（一）创设情境，了解背景条件

初中物理教学中，教师可借助信息技术直观地展现物理现象，创设物理问题情境，引导学生对情境中的物理现象进行分析，直观地感受对应的物理问题背景，进而引发学生的深度思考。

比如，在教学“惯性”相关内容时，教师播放了以下视频：一位運动员参加跳远比赛，经过一段快速助跑后飞身一跃，获得了令人瞩目的成绩。教师结合视频内容提出问题：“为什么运动员可以在空中前进？”再播放原地竖直起跳落回原地的视频，以使学生认识到：向前运动的物体，具有继续保持向前运动的性质；在水平方向上静止的物体，具有继续在水平方向上保持静止的性质。在此基础上引入惯性的概念，并进一步演示或用视频展示生活中与惯性相关的现象：快速抽走杯子下面的纸条，杯子保持不动；离手后的实心球继续向前飞行；用力拍打衣服，衣服上的灰尘自动掉落等。归纳与比较这些现象，最终得出结论：物体是保持静止还是继续运动，取决于物体原来的运动状态。

（二）展示差异，发展比较思维

物理体验式教学的优势在于：可以让学生亲自感受到不同条件下物理现象的差异，进而通过对比分析等思维方式建构完善的物理知识体系。结合信息技术可以将不具备开展条件的物理实验以音频或视频的形式展现，让学生通过声音、图像等直观感受物理现象的差异，从而发展学生的比较思维。

比如，在教学“声音的特性”时，借助信息技术播放男高音、女高音以及男女合唱的不同声音，让学生分辨其中差异，进而从物理角度认识声音产生差异的原因。学生发现男女高音尽管都是高音，但女高音的音调更高，男高音的响度更小，有的学生还能识别出男歌手是谁。对声音的差异进行归纳总结，可以将声音的特性总结为响度、音调、音色。在探究响度与振幅的关系之后，分别播放远处老牛和耳边蚊子发出的声音，提问“为什么蚊子的声音听起来更响？”，从而得出响度的另一个影响因素——声源与人耳的距离。类似地，通过多次比较卡片由慢到快划过梳齿的声音，认识音调与频率的关系；通过播放不同乐器、不同任课教师的声音，认识到音色由发声物体决定。

借助信息技术能展示更丰富的学习素材，给学生创设直观的学习情境，进而帮助学生对比、归纳，得出声音的特性与规律。

（三）虚拟演示，享受沉浸式体验

信息技术不仅可用于再现物理情境，还可以创建虚拟实验平台，为学生提供直观的体验机会。尤其是一些具有一定危险性或者对设备要求较高的实验，开展虚拟实验可助力学生大胆、放松地体验探究的过程。

比如，在教学“家庭电路”时，尽管通过理论分析可以知道空气总开关跳闸的原因，但若要直观体验短路、过载等造成的危害，就会增加实验难度及操作风险。鉴于此，可利用虚拟实验平台，让学生尝试进行风险性实验操作，如任意增用电器直至跳闸、将开关直接接在零线上、用测电笔排查电路故障等。利用虚拟实验平台，师生没有了危险性、器材成本等方面的顾虑，可完全沉浸于探索之中。

通过虚拟实验，学生的体验更直观，反馈更及时，因而学习兴趣更浓，学习效率更高。

二、指导实验探究，提升学科素养

实验是规律的发现与验证所必需的环节，实验探究是初中物理教学的重要组成部分。教师指导好探究过程，优化学生实验探究的体验，有利于增强学生探究的动力，助力学生学科素养的提升。

（一）观察现象，提出猜想

实验探究的第一个环节，需要学生根据生活体验或观察，对现象与可能因素进行对比与分析，提出合理的猜想。这一环节中教师应起主导作用，要为学生提供易于观察、比较、总结的现象，助力学生快速提出现象与可能因素间的关系猜想。

以“探究浮力大小的影响因素”实验为例，在探究之前，可引导学生感受浮力大小的不同。先将相同质量的铁块和木块分别放入水中，铁块沉底而木块漂浮；再让学生按压木块直至浸没，感受按压过程中手指所受弹力的大小变化。通过第一个活动，学生发现相同质量的木块和铁块的体积相差很大，从而形成“体积越大，浮力越大”的初步认识。而在按压木块的过程中，学生能明显感受到随着木块浸入水中的体积增大，手指所受阻力明显增大，从而判断浮力在变大。教师不失时机地追问：“木块的体积有没有变大？”通过这两个活动，学生不难提出猜想：影响浮力大小的是物体浸入液体的体积，而不是物体的体积。这有利于后续的探究。

（二）开放实验，动手操作

实验探究的第二个环节是针对猜想，设计可行的实验方案，并通过实验操作验证猜想。在这一环节中，教师应做好实验开放设计的保障、指导与评价，鼓励学生设计多元化实验方案，优化实验操作过程。

学生已认识到[F浮]可能与[V排]有关，因此接下来实验的设计应围绕怎样计算[V排]以及如何比较[F浮]展开。对于前者，教师应多提供几种器材，鼓励学生灵活利用溢水杯、烧杯、刻度尺、量筒、天平等器材，设计多种计算[V排]的方案。在此基础上引导学生认识物体浸入液体的体积就是[V排]，从而找到计算[V排]的最佳方案。针对浮力大小的比较，教师首先让学生测量铁块所受浮力。由于铁块的重力、浸入液体的体积等因素各不相同，学生得出的结果会不一样。教师应引导学生通过展示与交流，归纳出比较浮力的正确方法。

（三）处理数据，得出结论

数据处理与分析是实验探究的重要环节。这一环节中，学生不仅要准确记录并尊重实验数据，还要正确、科学地处理数据，并通过表格、图像等多种方式探究数据间的关系，进而分析得出物理规律。

在“探究浮力大小的影响因素”实验中，学生容易将弹簧测力计的拉力当成浮力，从而得出“[ρ液]一定，[V排]越大，[F浮]越小”的错误结论。对此，教师应鼓励学生大胆说出判断的依据，或让学生通过小组交流发现数据处理中存在的问题。在得出浮力大小的影响因素之后，为了使学生能够体验数学工具的直观性，教师可让学生利用直角坐标系大致画出[F浮-V排]、[F浮-ρ液]的关系图像，以及同一物体浸没在不同液体中的[F浮-ρ液]的关系图像。

在验证阿基米德原理的实验中，主要涉及四个数据：物体重力、物体浸入液体后弹簧测力计的拉力、小桶重力、小桶与排开液体的总重。教师首先发问：“在阿基米德原理得到验证之前，怎样求浮力？”再引导学生重新体验阿基米德原理的得出过程，领悟用已知验证未知的思维逻辑。

三、融合生活问题，渗透各种意识

融合生活问题是体验式教学常用的方式，结合生活问题与情境，可以调动学生的生活经验，增强学生的物理学习体验感。同时在解决生活问题的过程中，能培养学生学以致用的能力，增强学生的社会责任感。

（一）撷取生活素材，触及科学本质

联系生活的物理体验式教学，是指撷取生活素材，创设生活化情境，让学生将生活认知转化为物理理解，进而将抽象的物理概念具象化，增强学生的实际体验感，助力其探寻物理知识对应的科学本质。

比如，在教学“杠杆”相关内容时，教师首先展示如下情形：一个力气大的男生徒手开不了的汽水瓶盖，被一个力气小的女生用开瓶器轻松开启。这让学生认识到什么是“省力”。然后用视频展示用开瓶器开瓶盖的过程中，瓶盖与动力作用点上升的距离，结合比较动力臂与阻力臂的长短，以使学生理解什么是“费距离”、什么样的杠杆“费距离”。最后结合生活中的撬棒、修枝剪刀等，让学生形成“省力必费距离”的观点。

针对“为什么要设计费力杠杆？”这一问题，教师可让两个学生模拟提鱼和钓鱼：一个学生直接用手将一本书竖直提起一定高度，另一个学生用米尺模拟鱼竿，将同一本书“钓”至同一高度。通过比较两人施加动力的手向上移动的距离，学生很容易发现费力杠杆的作用是省距离。

上述活动初步揭示了两种杠杆的特性，在此基础上教师将生活用具抽象为杠杆模型，并归纳不同杠杆的特点，促进学生知识体系的建构。

撷取生活素材是体验式教学的重要法宝，通过调动学生的情感、经验等，可迅速强化学生的物理体验，让学生感受到物理知识和生活实际之间的联系，促使学生基于生活经验理解物理知识本质，培养应用意识。

（二）结合生活经验，鼓励科学创新

在探究物理问题、理解物理规律的过程中，教师应有意识地引导学生对已有的方案、方法进行创新，尤其是借助生活中的简单物品优化实验设计，使实验更简便、现象更直观，在联系生活实际的基础上实现科学创新意识的培养。

结合生活经验，对已有实验方案进行改进，是一种行之有效的创新实践。比如，在教学“静电现象”时，常用“用塑料尺在头发上摩擦，再用来吸小纸屑”的方法导入。结合生活经验，学生能联想到常用的保鲜膜也具有这种性质，刚撕开的保鲜膜很容易“吸”在手上。教师告诉学生，撕扯也是一种摩擦，并进行变式改进：将干燥的纸屑平铺在桌面上，两位学生合作将一卷保鲜膜在纸屑上方5 cm左右展开，而纸屑依次被保鲜膜的静电吸引。由于保鲜膜的面积比塑料尺大得多，因此可以吸引更多的纸屑，现象更明显。

可见，生活中蕴藏着丰富的物理现象，教师应充分重视生活现象对物理学习的促进作用，鼓励学生基于生活经验，创新改进已有的实验探究方案，从而增强物理学习体验感，在增强物理探究能力的同时，实现科学创新意识的培养。

（三）加强生活应用，形成科学态度

让学生感受物理学科的应用价值，形成社会责任感与正确的科学态度，是新时代物理学科教学的重要任务。教师应结合生活实际问题，为学生营造问题解决氛围，加强生活应用在课堂中的渗透力度，助力学生形成正确的学科观念。

电学知识是实际生活中应用最为广泛的物理知识，同时在应用中还存在用电安全问题，所以电学知识教学是渗透科学态度的重要阵地。比如，在“探究串、并联电路的电流特点”之后，教师结合教材内容，提出以下实际问题：“家里的电饭锅与空调的连接方式是什么？为何采用这种方式？如果逐个启动所有的家用电器，通过总开关的电流如何变化？你能提出一个安全用电的建议吗？”通过学习，学生已经认识了串联电路的电流特点，只要联系各用电器的工作电流各不相同，就能理解家用电器不采用串联方式的原因；再联系并联电路的电流特点，便不难认识到过多接入用电器的安全隐患，最后自然形成安全用电的科学态度。

在上述教学过程中，教师引导学生运用课堂所学知识来解决生活实际问题。这样做不仅深化了学生对物理知识的理解，还使学生更深刻地认识到了物理知识在生活中具有巨大价值，从而推动学生以更科学的态度面对生活，形成正确的价值观念。

综上所述，自然教育理论下的物理体验式教学，在优化教学资源、改善课堂氛围等方面具有积极作用。通过体验式教学方式来转变传统课堂的授课模式，可以充分增强学生的学习体验感，提升学生的自主探究能力，培养学生的科学探究意识、科学态度等。

［   参   考   文   献   ］

［1］  徐创立.初中物理体验式探究学习评價体系的建构［J］.广西物理，2021（1）：70-72.

［2］  孔维华.基于问题驱动的初中物理科学探究教学浅谈［J］.理科爱好者，2022（5）：79-81.

（责任编辑 农越华）