摘 要：随着课程改革不断深入，教学重点由三维目标逐步走向核心素养，其中实验探究是落实物理学科核心素养的重要载体.但实际教学中，我们的探究存在着形式主义严重、功利性强、方式单一的问题.基于这些问题，本文从项目学习理论出发，结合具体教学案例，从四个维度阐述实验探究教学的变革思路，以期对各位同仁有一定借鉴意义.
关键詞：项目学习;实验探究;核心素养;深度思维
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）04-0024-03
作者简介：李亚子（1990-），男，安徽马鞍山人，硕士，中学一级教师，研究方向：深度学习在初中物理实验教学中的探索与实践.
实验探究能力是物理学习的必备技能，也是提升核心素养的关键能力，由于网络媒体的高度发展，学生对部分物理实验早有了解，从而形成了自己的认知.另外，家长为了让孩子赢在起跑线，提前把孩子送到培训机构学习，学生对我们要做的实验早已“一清二楚”.若我们还是按部就班地进行探究，课堂必然会变得死气沉沉，学生思维难以激活，更无法谈核心素养的提升.为了解决上述所说的现状，我们提出了一种新的学习模式——项目学习.项目学习为我们提供了新思路，以综合实践活动的形式进行探究，制定计划、明确目标、小组合作，将其看作一个具体的“任务”，而非固有的实验结论[1].在完成任务过程中，学会利用已有的知识储备，寻求新的理论依据，反思已有的认知结构，如此，核心素养的提升便会水到渠成.
1 设计一个元件，衔接不同知识模块
苏科版“欧姆定律应用”一节有两个教学任务，伏安法测电阻和运用欧姆定律进行简单计算，两部分内容联系不大，我们一般的教学大多停留在理论讲解层面，然而接下来在做题中“应用”欧姆定律.实际上在前期学习的基础上，这节内容对学生来说没什么难度，我们不妨调换教学顺序.
教材例题：已知电源电压为6V，小灯泡上标有“4.8V 0.3A”字样，为了使小灯泡正常发光，需要在电路中串联多大的电阻？
由小灯泡规格可算出其阻值为16Ω，再由串联分压知识计算得知需串联一个4Ω的电阻，教材中到这里结束了，笔者认为例题设计的目的更倾向于应试，浮于表面.此时可顺势抛出问题：我们能否自制一个阻值为4Ω的电阻器呢？提供给学生一卷镍铬合金电阻丝和相关参数，见表1.学生以小组的形式分工合作，首先对照参数表计算出需要的电阻丝长度，再用刻度尺进行测量、截取、缠绕，在加工制作过程中学生的动手能力得以锻炼，合作意识逐步提升.这时再抛出下一个问题：如何验证我们制作的电阻器是否符合要求呢？自然过渡到伏安法测电阻，利用欧姆定律的变形公式R=UI，只要测出电阻器两端的电压和通过的电流，就可以计算出电阻大小.根据需要测量的物理量选择实验器材：直流电源、电流表、电压表、开关、待测电阻，由于需多次实验，还需一个滑动变阻器.通过简单分析，可画出实验电路图（如图1所示），
并设计实验表格（见表2）.此实验操作难度不大，可快速测出电阻值大小.这时抛出第三个问题：对比伏安法测量的结果和前面刻度尺测量的结果，偏大还是偏小，原因可能有哪些，请思考并讨论，学生的思维逐步走向高阶，深度学习得以实现.通过自制电阻器，调整教学流程，将原本两个独立的知识模块紧密联系在一起，也使欧姆定律的应用由理论走向实践.
2 跳出时空局限，探究紧密贴近生活
苏科版教材在物态变化结束后安排了电冰箱温度分布探究，这是学生自主探究很好的素材.我们传统的实验探究一般是在学校进行，但考虑到电冰箱温度的分布探究耗时长、器材不易搬运等因素，更适合学生就近以小组的形式在家完成，也体现了“从生活走向物理、从物理走向生活”的课程理念.学生对电冰箱温度情况十分熟悉，在此基础上，重点探究冷藏室不同位置的温度分布和不同液体的冷冻情况，小组分工合作，以视频的形式记录主要实验过程并在班级展示交流.
2.1 电冰箱冷藏室温度分布
物态变化一章介绍了温度计的使用方法，这是学生第一次接触测量工具，也是学习其他测量仪器的基础，学生在探究过程中可熟悉温度计的使用方法.居住同一小区的同学组成探究小组，准备六根温度计放置在冰箱冷藏室的不同位置，分别为上、中、下层的近门和近后壁处（如图2所示），10min后取出并记录数据.小组代表在课堂上向大家汇报实验流程，探讨实验遇到的问题，分享实验成果，见表3.通过小组合作，设计实验、优化方案，其意义远大于知识本身，核心素养在实践中落地生根.
2.2 不同液体冰箱冷冻情况对比
家中冰箱冷冻室经常结了厚厚一层冰，严重影响制冷效果，且清理起来十分麻烦，我们可放入一杯白酒，酒中加入少许盐，可有效预防冷冻室结冰，由此推测不同液体的冷冻情况不同.小组同学探究了水、酒精、糖水、不同浓度盐水的凝固情况，并重点对不同浓度盐水的凝固点进行了深入探究，
如图3所示.当从冰箱取出冷冻后的液体时，发现除酒精仍是液态，其余均变为固态，待其慢慢熔化，当出现固液共存态时测量温度得到其凝固点，通过查阅资料得知酒精凝固点，整理数据见表4.其中不同浓度盐水凝固点的区别可帮助我们解释冰冻天气路面撒盐的原因，这比我们苦口婆心地解释更有说服力且更加高效，也极大地激励了学生的探究兴趣.
3 优化实验器材 培养学生动手能力
3.1 改进覆杯实验道具
大气压强一节由各个实验串联构成，学生在实验中感受大气压的存在，其中覆杯实验是非常经典的实验，具有器材简易、便于操作、可视性强的特点.但笔者在一次班级演示时，学生提出杯口纸片未掉落可能是被水黏住了，是由于分子引力的缘故.其他同学也开始议论纷纷，认为确实有这个可能，笔者就此让学生讨论可否改进实验，排除分子引力这个干扰因素.同学们提出了很多想法，最终我们选择在杯底开一个小孔，用手封住，按照正常实验步骤操作，当纸片被大气压托住时，轻轻移开手指，水瞬间流了下来，如图4所示.前后现象对比鲜明，大气压的存在更具说服力.
3.2 改装温度计探究气压与海拔关系
教材中关于大气压与海拔的关系仅用了一段文字描述：“研究表明，大气压与海拔高度之间有一定的关系.离海平面越高的地方，大气越稀薄，大气压越小[2].”学生对此仅停留在机械记忆层面，难以内化形成自己的知识体系.我们可从自制温度计中寻找灵感自制一个“气压计”，将圆柱形玻璃瓶换成锥形瓶，瓶内注入适量红墨水，插入玻璃管，如图5所示.我们用此“气压计”研究气压与海拔关系.
在一楼标记玻璃管中液面位置A，乘坐电梯到30楼，随着楼层越来越高，玻璃管中液面也越来越高，当电梯停在30楼稳定下来，在玻璃管中液面处做标记B.由前后液面位置的变化，大气压随高度升高逐渐降低这一规律自然就得出了，教师不用再费尽口舌反复讲解[3].另外，将气压计放在教室还可以观察气压的变化，如苏州进入梅雨季节，空气潮湿闷热，玻璃管中液面会略有上升.指导学生制作气压计时应关注两个细节，玻璃管内径要小，另外玻璃管穿入瓶盖处要用凡士林密封，以防漏气.
4 开展探究评价 注重深度思维训练
很多家长为了让孩子“快人一步”，提前把孩子送到辅导机构学习，在辅导机构通过大量的练习，学生对我们要探究的实验“了如指掌”.但是辅导机构的教学仅是为了应试而教，学生被动接受，机械做题，核心素养得不到任何提升.如若我们无视学生已有的知识储备，依照教材照本宣科式的探究，学生的兴趣难以激发，意义不大.不妨利用学生已掌握的知识对教材中的实验展开评价，这也是新课程标准下中考命题的改革方向，可培养学生的深度思维.
探究浮力大小的影响因素是初中物理非常重要的实验，就实验猜想环节，学生有很多意想不到的回答.但近几年笔者发现学生的猜想很符合老师的“口味”，没有“乱七八糟”的答案，为此我们的探究也是“顺风顺水”，显然这种探究是浮光掠影式的，毫无意义.苏科版教材中对浮力影响因素探究过程如图6所示，一般的教学思路分为两步，由（a）（b）（c）图分析得出V排对F浮的影响，由（a）（c）（d）圖得出ρ液对F浮的影响，最后给出阿基米德原理，公式表达为：F浮=G排液=ρ液V排g.笔者认为这种探究是为了迎合已有的结论而开展的，忽略了真实的生活体验.例如在生活中由游泳池的浅水区走向深水区时，感觉浮力明显变大，由此可以猜想深度对浮力有影响，但教材中对此没有提及，是我们的猜想有错还是教材编写有误呢？可让学生就此展开讨论.
相比实验探究，评价实验没有固定答案，思维含量较高，我们要鼓励学生从感性认知出发，敢于质疑，敢于提出不同的见解.2018年和2020年苏州中考均对影响浮力因素中的深度展开讨论，说明新课程标准下实验探究更倾向于真实的实验过程，解决真实的实验问题.实际上，在物体未完全浸没液体中时，深度对F浮有影响，完全浸没后深度对F浮无影响.为了影响因素的前后一致性，我们把深度这一因素转化为V排，以便物理规律的概括.
除此之外，习题中考查的实验探究也是很好的评价资源，如“水的沸腾”是中考必考实验之一，与生活密切相关.经笔者查阅，大部分考题给出的水沸腾时温度随时间变化图像大致为图7所示.为节省实验时间，取初温90度的水加热，由于气压或水有杂质的原因，沸点低于100度，看似很符合生活实际，实际上是有问题的.若我们自己动手实验会发现刚开始加热时水温升高速率较小，然后变大，当接近沸腾时，速率又变小.笔者在初三复习课时就此让学生走进实验室，带着问题又做了一次实验，同学们经过观察、体验、讨论，可以找出图像问题的所在.刚开始加热石棉网是冷的，要吸收热量，因此水温升高较慢，待到接近沸腾时，水与外界热传递加快，温度升高又变得缓慢.学生发现题目问题的那种成就感远远是做对一道题不能比拟的，在这个过程中批判质疑的能力得到锻炼，深度思维自然生成.
5 结语
实验探究是物理学习的内核所在，是培养学生发现问题、解决问题、落实核心素养的有效途径.但反观自照我们的课堂，出现探究逐步流于形式、结论重于过程、题海解决一切的现象，如此培养出来的学生日后可以做什么，作为一线教师需要反思.笔者从项目学习出发，结合自身教学案列谈了一些想法，希望有更多同仁参与进来，多思考勤实践.
参考文献：
[1]杨勇诚.项目引领下的物理深度学习策略[J].中学物理教学参考2018，47（11）：1-4.
[2]刘炳昇，李容.义务教育教科书物理（八年级下册）[M].南京：江苏科学技术出版社，2012.
[3]谭振兴.基于学习进阶的“大气压强”实验教学探讨——以“大气压强”教学为例[J].湖南中学物理，2020，36（04）：4-6.
（收稿日期：2020-10-20）
