课例研究：《声音的特性》
——初中物理操作实验实施的探讨
第一部分：课例研究背景
一、教学问题提出的背景
新课标理念指导下的物理学习是让学生重演物理知识的发生过程，在课堂教学中以探究实验为载体，引导学生一步步地重蹈人类思想发展中最关键的步子。新课标理念的更新，导致现行教材中关于物理实验的描述与以往教学大纲指导下的实验描述有了很大的差距。以往的教学大纲具体规定哪些知识点需进行什么样的演示实验、哪些知识点需进行什么内容的学生实验，以及这些实验需要使用什么仪器，实验的总课时是多少等等，过去教材中的演示实验、学生实验，甚至随堂实验、学生小实验等，在《新课标》中一并以“通过实验”“通过实验探究”“通过观察和实验”等术语提出了要求，并且没有界定哪些是教师演示，哪些是学生实验操作。
我校属于萍乡市直属中学，相对农村学校而言，实验室器材较为齐备，基本能满足以前大纲要求下的物理实验需求，但自实施新课标以来，我们感觉实验室器材已远远不能满足课堂需求。以人教版八年级上册物理课本为例，课堂实验以演示实验、学生探究、想想做做、想想练练、科学世界、动手动脑学物理等栏目形式出现，其中演示实验17项、学生探究实验11项、想想做做、想想练练15项、动手动脑学物理中的小实验共24项。近几年，我校为适应新形势下的物理教学已添置了部分器材，但因经费等实际情况制约，离标准要求相差较远。实验室中的常规器材中还缺4项演示实验器材，如示波器等器材；缺5项学生探究实验器材，如探究响度与什么因素有关、探究色光的混合与颜料的混合、探究固体熔化时温度的变化规律等；缺想想做做、想想练练器材5套，例如汽化实验中观察塑料袋的变化、观察小孔成像现象、电铃等；特别缺少的是动手动脑学物理中的小实验器材，其中24项实验器材中就缺少19项，可做率仅达20.8%；此外还缺少大量与当前科技应用相联系的展示器材，如电子体温计、声强计、各种二极管、漏电保护器开关、紫外线验钞笔等；还有部分器材因教材调换而闲置，例如量热器等。新课标实验器材的短缺给教学带来了很大的困难，如果不切实解决实验器材的短缺问题，课堂中就经常会出现黑板上做实验的现象。我校物理教研组成员在日常教学过程中发现，要切实搞好初中物理操作实验，真正解决实验器材短缺与新课标实验的要求的现实矛盾，实施过程中必须要解决以下五大问题：
1.如何实现实验方案的个性化。鼓励学生按照自己的猜想创造性地设计实验方案，并敢于按照自己的思维方式行动，探究实验结果。
2.如何多途径选择实验器材。《新课标》要求要从生活中走向物理，从物理走向社会，因此我们的实验过程中尝试利用身边的物品、廉价的材料进行物理实验；还可通过思维方式的转化在选择器材时取得意想不到的效果。
3.如何实现实验器材的校本特色化。实验室因有的实验器材往往不符合学校具体情况，给课堂实验带来不便，因此我校教师根据本校情况，制作了一系列具有学校特色的教具。
4.如何将实验结论应用化。科学研究的最终目的是与科技相联系，也是新课标中STS的目的
5.如何培养提高学生的实验科学素养能力。
本过程包括学生在分组实验中如何合作，如何分配角色等。教研组围绕这些问题作过多次探讨，也请市教研室汤苏民、汪菁华两位专家亲临指导并多次集中讨论研讨。这次课例研究中我们决定就前两个问题作为核心问题进行探讨。
二、解决问题的启示
作为江西省基础教育新课改最大的实验区，新课标物理教材从2002年起在我市全面铺开使用，在已往的教学过程中，我们已自觉或不自觉地采用各种方法来解决教学中出现的类似问题。
(一)实验方案方面。例如在执教九年级《摩擦力》中探究摩擦力的大小与什么因素有关的实
验时，引导学生根据生活经验猜想摩擦力可能与压力的大小、接触面的大小、接触面的粗糙程度、运动速度的快慢等因素有关，我们在课堂内鼓励学生按照自己的猜想设计出个性化的探究实验方案，并自主选择器材完成探究实验；再如声速的测量实验中，我班学生通过多种途径讨论，共想出七种测量声速的实验方案，各组学生自由设定角色，选择秒表、皮尺等器材，完成实验。学生的个性化实验方案课堂中得到实现，个体才能得到肯定，学生会表现出饱满的探究热情。
(二)器材选择方面。①实验室可由校内延伸到校外，从生活中去寻找实验器材，利用廉价的材料进行物理实验，可有效地完成课标要求的探究实验。例如在探究大气压的存在时，我们用空矿泉水瓶来代替铁桶；在探究浮力产生原因，利用矿泉水瓶和乒乓球制作演示器；探究声波传递能量时，利用矿泉水瓶和橡皮膜制作器材，效果非常明显；在自制温度计的演示实验中，教材上是采用广口瓶和玻璃管制作，我们改用口服液小瓶和吸管制作温度计模型，将演示实验改为学生分组实验，提高了实验效果；在探究用纸锅烧水的实验中，我们用牛奶盒代替普通纸锅完成实验，经济又实用；②可以转换思维方式，导致使用器材的不同。如在探究镜面反射和漫反射规律中，我们习惯于将平行光线射向不同的反射面，通过观察反射光线寻找规律；其实我们还可以通过比较法在镜面和粗糙面上的分布规律探究两种反射的不同。第一种方案实验器材为平行光源、镜面、漫反射面；第二种方案实验器材为大头针，光滑纸面，粗糙纸面；在探究轻按桌面能否使桌面发生弹性形变时，可直接轻按桌面观察其形变程度，也可在大桌面上放两个平面镜，再让一束光依次被两面镜子两次反射，最后射到刻度尺上，形成光点，轻按桌面，两平面镜会向中间倾斜，通过观察光点在刻度尺上的移动来判断桌面是否变形，第一种方案器材为桌面；第二种方案器材为平面镜、光源、刻度尺、支架、桌面。实验思维方式转换，导致实验器材的多样化，会取得意想不到的效果。
三、解决问题的策略
以往自觉与不自觉行动给了我们很大的启示，本次教学活动将围绕实验方案的个性化、实验器材的多途径选择两方面来进行探讨，用相应的策略来解决这些问题，可能在实际操作中会有不尽人意之处，但这仍可展示我们探讨的过程。
1.设计个性化实验方案，指导选择个性化的实验器材
探究方案的个性化有利于培养学生创造性学习习惯，使学生敢于按照自己的思维方式行动，有利于学生创新思想或技法的形成。教学中在探究响度与什么因素有关时，各小组按自己的猜想设计相应的探究方案，并按个体方案自主行动，完成探究过程；探究音调与频率的关系时，鼓励学生敢说敢做，多方案完成任务。
2.实验室由校内延伸到校外，从生活中去寻找实验器材
在探究音调与频率的关系时，教材中选用钢尺来完成演示实验，演示效果不明显，探究响度与振幅的关系时所需的器材——音叉，学校实验室不够用，因此我要求学生从生活中去寻找代用品，利用身边的物品、廉价的材料进行物理实验。
3.转换思维方式，多角度选择实验器材，自主完成实验活动
在探究响度与物体振动幅度的关系时，生活中有很多发声体的振幅是无法用肉眼直接观察清楚的，例如桌面的振动、拍掌时手掌的振动等，因此，在教学中可提示学生不一定要直接看到桌面的振动，可在桌上放置一些物品，拍动桌面，通过观察桌面上物品的振动幅度可间接地判断出桌面的振动幅度，使学生养成多角度思考问题的习惯，利于培养学生的创新思维能力。
第二部分：课例方案的实施过程