研究性实验的教学设计在初中物理学习中作用──《液体的内部压强》
中卫三中 朱怡
一、教学背景与思路
教学背景：在物理教学理念中提倡学生的自主学习和研究性学习，从而培养学生的创新精神、学习能力和创新能力，使学生对知识更能领会和掌握，学习物理能力得到提高，而研究性实验的教学设计是物理教学中的一种重要方法，也可以说是一种比较新颖的课型。
设计思路：研究性实验是指学生在教师指导下，学习课本知识；并在教师的引导下，结合具体问题进行自主探究活动，我在讲授《液体的内部压强》一节课时，采用学生实验为主，教师演示实验为辅，且学生在教师引导和组织下探究液体内部压强的教学过程，并总结归纳得出液体内部的压强规律。
二、教学分析
教学目标
1. 知识与技能
初步认识液体压强规律，学会用压强计测量液体内部的压强。
2. 过程与方法
通过实验活动，探究液体内部的压强规律。
3. 情感态度与价值观
通过学生实验和探究活动，培养学生乐于参加探究的态度。
4. 教学重点
探究液体内部存在压强的现象，液体内部压强的规律。
5. 教学难点
根据实验归纳液体内部压强的存在和规律。
6. 教学方法
实验法和探究法
7. 教具和媒体
在饮料瓶1个，矿泉水瓶3个，烧杯，压强计，水，盐水
三、课堂实录
（一）教师提出问题
师：当人站在齐胸的水中，会感到呼吸困难，像有东西压在胸口，那么在水中是否有压强呢？水中的压强又有什么特点呢？下面我们一起探究液体内部是否存在压强以及压强的规律。
（二）学生实验探究
1．实验准备
（1）学生分组（教师安排）
（2）学生实验准备
师：请同学们拿出老师要求你们准备的饮料瓶，并把大饮料瓶1只（去掉上半部）、在一只矿泉水瓶底部开有一个小孔、在第二只矿泉水瓶的侧壁相同深度不同方向开若干个小孔，在第三只矿泉水瓶的侧壁相同方向不同一深度开有四个小孔。
生：动手操作
2．实验探究过程
师：请同学们按下面四个要求分别实验，并记下实验现象。
A 、在大饮料瓶中倒入适量水，将底部开有小孔的矿泉水瓶插入水中，观察所出现的现象。
B 、将在不同方向和相同深度处开有小孔的矿泉水瓶倒入足量的水，观察所出现的现象。
C 、在相同方向不同深度开有小孔的矿泉水瓶倒入足量的水，观察所出现的现象。
D 、将底部开有小孔的矿泉水瓶插入至水中的不同深度处，观察所出现的现象。
生：动手实验，观察现象，并记录现象。
3. 小组交流回答实验现象，更正错误现象
师：请各小组派出代表回答你们小组实验现象。
生甲：A 实验有水从小孔中喷出。B 实验有水从小孔中向不同的方向喷出。C 实验有水从小孔中向相同的方向喷出。
生乙：A 实验有水从小孔中喷出。B 实验有水从小孔中向不同的方向喷出，以瓶身为参照物，水喷出的远近距离相同。C 实验有水从小孔中向相同的方向喷出。D 实验插入越深，水喷得越高。
生丙：A 实验有水从小孔中喷出。B 实验有水从小孔中向不同的方向喷出。C 实验有水从小孔中向相同的方向喷出，以瓶身为参照物，水喷出的远近的距离不相同。D 实验插入越深，水喷得越高。
„„
师：我们通过归纳各小组的实验现象，可以得到下面的现象。
A 、有水从小孔中喷出。
B 、有水从小孔中向不同的方向喷出；以瓶身为参照物，水喷出的远近距离相同。
C 、有水从小孔中向相同的方向喷出，以瓶身为参照物，水喷出的远近的距离不相同。
D 、插入越深，水喷得越高。
4. 根据现象，总结实验的结论
师：A 实验有水从小孔中喷出，说明喷出的水受到的力的作用，这个力的施力物体是什么？告诉我们什么结果？
生：施力物体是水，说明水的内部有压强，从而产生了这个力。
师：回答得很好。
师：B 实验有水从小孔中向不同的方向喷出；以瓶身为参照物，水喷出的远近距离相同。这个现象告诉我们水内部压强的什么特点？
生：水喷出的远近距离相同，说明喷出的水受到的力大小相等，即同一深度的压强大小相等。
师：C 实验有水从小孔中向相同的方向喷出，以瓶身为参照物，水喷出的远近的距离不相同。这个现象告诉我们水内部压强的什么特点？
生：水喷出的远近距离不相同，说明喷出的水受到的力大小不相等，即水对容器侧壁有压强，侧壁的越深处的压强越大。
师：D 实验插入越深，水喷得越高。这个现象告诉我们水内部压强的什么特点？
生：插入越深，水喷得越高，说明喷出的水受到的力大小越大，即水的内部压强随深度增加而增大。
师：各组同学回答的结论多很好，同学们分析得很透彻，希望同学们保持这种科学的学习方法。
5．归纳实验，完成实验记录
（三）验证实验结论
1．师：上面同学们通过实验，归纳了水内部有压强，并得出了相关的规律。怎么用更科学的方法证明同学们得出的结论是否正确？
2．教师介绍液体压强计
师：现在老师给同学们介绍一种仪器，教师出示液体压强计。
生：观察。
师：这是一个两端开口的U 型管内装有染色的水，左管与一个橡皮管和蒙有橡皮膜的金属盒相连，金属盒可以向不同转动。
生：观察。
师：老师把手指压在橡皮膜上，橡皮膜下陷，这说明什么？
生：说明橡皮膜上有压强。
师：请同学们看 “U”型管左右两管中的水柱，看到什么？
生：出现高度差。
师：如果“U”型管中的水柱出现高度差时，说明橡皮膜上受到什么？
生：受到压强作用。
师：这个仪器称为液体压强计。
3. 使用液体压强计研究水内部的压强规律的方法
师：我们如何使用液体压强计研究水内部的压强规律呢？同学们可以从这几个方面考虑：（1）怎么验证水内部存在压强？（2）怎么验证水内部各方向都有压强？（3）怎么验证水内部同一深度各个方向压强相等？（4）怎么验证水内部压强随深度增加而增大？
生：分组讨论。
师：请各组同学回答讨论的结论。
生甲：将蒙有橡皮膜的金属盒放入水中，观察“U”型管中的水柱是否出现高度差，如果有高度差，说明液体中有压强。
生乙：将蒙有橡皮膜的金属盒放入水中某一深度，向不现方向转动金属盒，观察“U”型管中的水柱高度差是否改变，如果几乎不变，说明液体中有水内部各方向都有压强，且同一深度各个方向压强相等。
生丙：将蒙有橡皮膜的金属盒放入水中不同深度，观察“U”型管中的水柱出现高度差，如果“U”型管中的水柱出现的高度差随放入水中的深度增加而增大，则说明水内部压强随深度增加而增大。
师：综合上面四个同学的结论，就可验证水中的压强规律，同学们利用液体压强计验证水中的压强规律。
3．学生利用液体压强计验证水内部的压强规律
师：请同学们按分组进行实验。
生：实验操作。
师：实验结论与归纳得出的结论是否相同？
生：相同。
四 ：归纳液体内部的压强规律
1. 实验方法
师：上面我们探究了水内部的压强规律，其它液体是否也具有类似的规律吗？不同的液体在同一深度的压强大小是否相等？请同学设计实验加以验证。
生甲：应该有相同的规律，不同的液体在同一深度的压强大小可能相等，可以用验证水内部的压强规律的实验来验证。
生乙：我认为应该有相同的规律，不同的液体在同一深度的压强大小不可能相等，可以用验证水内部的压强规律的实验来验证。但要验证不同的液体在同一深度的压强大小关系，应该采用分别将压强计的金属盒放入水和盐水相同深度，观察“U”型管左右两管中的液面高度差，如果高度差越大，则液体产生的压强越大。
师：现在两位同学能说出不同的猜想，老师很欣赏这样的同学，能大胆的发表自己的观点，希望其他同学也能这样。可能其他同学也有类似的观点，让我们用实验方法来加以验证。
2．学生实验与归纳结论：
师：请同学们按上面的结论进行实验。
生：实验操作。
师：请各小组派出代表回答你们小组实验结论，哪个同学结论是正确的？。 生：甲同学的观点是错误的，乙同学结论是正确的；并且可以发现“液体内部向各个方向都有压强，压强随深度的增加而增大，同一液体、同一深度压强是相等的。不同的液体相同深度处的压强不同。”
五：小结
师：本节课上同学们学到了哪些知识？通过实验探究活动同学们又有什么收获？
生甲：本节课我们通过实验方法探究了液体内部的压强规律，使我们知道实验法是研究物理问题重要的方法。
生乙：本节课我们通过实验方法得到液体内部的压强规律：“液体内部向各个方向都有压强，压强随深度的增加而增大，同一液体、同一深度压强是相等的。不同的液体相同深度处的压强不同。”
师：同学们说得很好，本节课我们通过研究性实验方法探究了液体内部的压强规律，物理实验法是研究物理问题重要的方法之一；物理问题的研究还有其它方法，如探索法、论证法、归纳法等，今天同学们都做得很不错，希望同学们能保持良好地学习态度，并正确使用研究方法，帮助我们学习好更多的物理知识。同时，我们还学到了液体内部的压强规律，即为“液体内部向各个方向都有压强，压强随深度的增加而增大，同一液体、同一深度压强是相等的。不同的液体相同深度处的压强不同。”
六：教学活动分析
下面是我通过研究性实验教学设计和教学活动一点体会和分析。
（一）研究性实验课题的选取要有科学性
我在开展研究性实验的教学设计过程中，首先在选题上根据《中学物理课程标准》的要求，做到准、新、奇。准──即准确，科学合理。新──即新颖，别致，有趣。奇──即想象丰富，思维创新。然后我抓住了一个好的课题，这样有利于研究性实验成功开展，并我在选题上充分考虑了这几方面：1、科学性。2、需要性。3、趣味性。4、新颖性。5、创造性。6、可操作性。
（二）要完成研究性实验的活动，教师应该认真地组织好活动
所谓教师组织好活动要注意以下三个方面。首先，活动时要能体现出教师的主导作用和学生的主体作用，研究性实验的活动应该在教师的组织和引导下，学生积极主动的参与，并经过认真的观察，实践，思考，体会物理现象中蕴含的知识和规律，从而实现知识的迁移，学生的技能得到充分的提高。同时，活动时要能体现出学生的创新精神和实践能力，研究性实验的活动要鼓励和提倡学生敢于想象，勇于提问，大胆实践，可采取不同的方法，不同的形式，不同的思路，不同的步骤来进行研究，调动学生的积极性和创造性，培养他们的创新精神和实践能力。另外，活动时要能够体现出学生的个性特色和协作精神，研究性实验的活动要在教师提出的问题上，让学生能够联系实际，因地制宜，科学选材，不宜对学生制定统一的要求，规定相同的方法。尽量让学生选取日常生活中易得的材料来制作实验的器材，想好实验的方法，设计好实验的步骤，制作好实验的记录表格。根据各自的猜想和假设来相互协作地进行自主探究，实验验证，并得出结论。
（三）教学活动的收获
我通过组织这种研究性实验的活动，发现可以最大限度地激发了学生的学习兴趣，调动了学生学习的主动性和积极性；学生的实践动手能力得到了提升，使学生体验了科学探究过程，学到了科学研究方法；教学活动中充分体现了学生的团队协作精神，培养了学生的创新精神和创造性能力，全面提高了学生的综合素质。
研究性实验的教学设计在初中物理学习中作用──《液体的内部压强》
中卫三中 朱怡
一、教学背景与思路
教学背景：在物理教学理念中提倡学生的自主学习和研究性学习，从而培养学生的创新精神、学习能力和创新能力，使学生对知识更能领会和掌握，学习物理能力得到提高，而研究性实验的教学设计是物理教学中的一种重要方法，也可以说是一种比较新颖的课型。
设计思路：研究性实验是指学生在教师指导下，学习课本知识；并在教师的引导下，结合具体问题进行自主探究活动，我在讲授《液体的内部压强》一节课时，采用学生实验为主，教师演示实验为辅，且学生在教师引导和组织下探究液体内部压强的教学过程，并总结归纳得出液体内部的压强规律。
二、教学分析
教学目标
1. 知识与技能
初步认识液体压强规律，学会用压强计测量液体内部的压强。
2. 过程与方法
通过实验活动，探究液体内部的压强规律。
3. 情感态度与价值观
通过学生实验和探究活动，培养学生乐于参加探究的态度。
4. 教学重点
探究液体内部存在压强的现象，液体内部压强的规律。
5. 教学难点
根据实验归纳液体内部压强的存在和规律。
6. 教学方法
实验法和探究法
7. 教具和媒体
在饮料瓶1个，矿泉水瓶3个，烧杯，压强计，水，盐水
三、课堂实录
（一）教师提出问题
师：当人站在齐胸的水中，会感到呼吸困难，像有东西压在胸口，那么在水中是否有压强呢？水中的压强又有什么特点呢？下面我们一起探究液体内部是否存在压强以及压强的规律。
（二）学生实验探究
1．实验准备
（1）学生分组（教师安排）
（2）学生实验准备
师：请同学们拿出老师要求你们准备的饮料瓶，并把大饮料瓶1只（去掉上半部）、在一只矿泉水瓶底部开有一个小孔、在第二只矿泉水瓶的侧壁相同深度不同方向开若干个小孔，在第三只矿泉水瓶的侧壁相同方向不同一深度开有四个小孔。
生：动手操作
2．实验探究过程
师：请同学们按下面四个要求分别实验，并记下实验现象。
A 、在大饮料瓶中倒入适量水，将底部开有小孔的矿泉水瓶插入水中，观察所出现的现象。
B 、将在不同方向和相同深度处开有小孔的矿泉水瓶倒入足量的水，观察所出现的现象。
C 、在相同方向不同深度开有小孔的矿泉水瓶倒入足量的水，观察所出现的现象。
D 、将底部开有小孔的矿泉水瓶插入至水中的不同深度处，观察所出现的现象。
生：动手实验，观察现象，并记录现象。
3. 小组交流回答实验现象，更正错误现象
师：请各小组派出代表回答你们小组实验现象。
生甲：A 实验有水从小孔中喷出。B 实验有水从小孔中向不同的方向喷出。C 实验有水从小孔中向相同的方向喷出。
生乙：A 实验有水从小孔中喷出。B 实验有水从小孔中向不同的方向喷出，以瓶身为参照物，水喷出的远近距离相同。C 实验有水从小孔中向相同的方向喷出。D 实验插入越深，水喷得越高。
生丙：A 实验有水从小孔中喷出。B 实验有水从小孔中向不同的方向喷出。C 实验有水从小孔中向相同的方向喷出，以瓶身为参照物，水喷出的远近的距离不相同。D 实验插入越深，水喷得越高。
„„
师：我们通过归纳各小组的实验现象，可以得到下面的现象。
A 、有水从小孔中喷出。
B 、有水从小孔中向不同的方向喷出；以瓶身为参照物，水喷出的远近距离相同。
C 、有水从小孔中向相同的方向喷出，以瓶身为参照物，水喷出的远近的距离不相同。
D 、插入越深，水喷得越高。
4. 根据现象，总结实验的结论
师：A 实验有水从小孔中喷出，说明喷出的水受到的力的作用，这个力的施力物体是什么？告诉我们什么结果？
生：施力物体是水，说明水的内部有压强，从而产生了这个力。
师：回答得很好。
师：B 实验有水从小孔中向不同的方向喷出；以瓶身为参照物，水喷出的远近距离相同。这个现象告诉我们水内部压强的什么特点？
生：水喷出的远近距离相同，说明喷出的水受到的力大小相等，即同一深度的压强大小相等。
师：C 实验有水从小孔中向相同的方向喷出，以瓶身为参照物，水喷出的远近的距离不相同。这个现象告诉我们水内部压强的什么特点？
生：水喷出的远近距离不相同，说明喷出的水受到的力大小不相等，即水对容器侧壁有压强，侧壁的越深处的压强越大。
师：D 实验插入越深，水喷得越高。这个现象告诉我们水内部压强的什么特点？
生：插入越深，水喷得越高，说明喷出的水受到的力大小越大，即水的内部压强随深度增加而增大。
师：各组同学回答的结论多很好，同学们分析得很透彻，希望同学们保持这种科学的学习方法。
5．归纳实验，完成实验记录
（三）验证实验结论
1．师：上面同学们通过实验，归纳了水内部有压强，并得出了相关的规律。怎么用更科学的方法证明同学们得出的结论是否正确？
2．教师介绍液体压强计
师：现在老师给同学们介绍一种仪器，教师出示液体压强计。
生：观察。
师：这是一个两端开口的U 型管内装有染色的水，左管与一个橡皮管和蒙有橡皮膜的金属盒相连，金属盒可以向不同转动。
生：观察。
师：老师把手指压在橡皮膜上，橡皮膜下陷，这说明什么？
生：说明橡皮膜上有压强。
师：请同学们看 “U”型管左右两管中的水柱，看到什么？
生：出现高度差。
师：如果“U”型管中的水柱出现高度差时，说明橡皮膜上受到什么？
生：受到压强作用。
师：这个仪器称为液体压强计。
3. 使用液体压强计研究水内部的压强规律的方法
师：我们如何使用液体压强计研究水内部的压强规律呢？同学们可以从这几个方面考虑：（1）怎么验证水内部存在压强？（2）怎么验证水内部各方向都有压强？（3）怎么验证水内部同一深度各个方向压强相等？（4）怎么验证水内部压强随深度增加而增大？
生：分组讨论。
师：请各组同学回答讨论的结论。
生甲：将蒙有橡皮膜的金属盒放入水中，观察“U”型管中的水柱是否出现高度差，如果有高度差，说明液体中有压强。
生乙：将蒙有橡皮膜的金属盒放入水中某一深度，向不现方向转动金属盒，观察“U”型管中的水柱高度差是否改变，如果几乎不变，说明液体中有水内部各方向都有压强，且同一深度各个方向压强相等。
生丙：将蒙有橡皮膜的金属盒放入水中不同深度，观察“U”型管中的水柱出现高度差，如果“U”型管中的水柱出现的高度差随放入水中的深度增加而增大，则说明水内部压强随深度增加而增大。
师：综合上面四个同学的结论，就可验证水中的压强规律，同学们利用液体压强计验证水中的压强规律。
3．学生利用液体压强计验证水内部的压强规律
师：请同学们按分组进行实验。
生：实验操作。
师：实验结论与归纳得出的结论是否相同？
生：相同。
四 ：归纳液体内部的压强规律
1. 实验方法
师：上面我们探究了水内部的压强规律，其它液体是否也具有类似的规律吗？不同的液体在同一深度的压强大小是否相等？请同学设计实验加以验证。
生甲：应该有相同的规律，不同的液体在同一深度的压强大小可能相等，可以用验证水内部的压强规律的实验来验证。
生乙：我认为应该有相同的规律，不同的液体在同一深度的压强大小不可能相等，可以用验证水内部的压强规律的实验来验证。但要验证不同的液体在同一深度的压强大小关系，应该采用分别将压强计的金属盒放入水和盐水相同深度，观察“U”型管左右两管中的液面高度差，如果高度差越大，则液体产生的压强越大。
师：现在两位同学能说出不同的猜想，老师很欣赏这样的同学，能大胆的发表自己的观点，希望其他同学也能这样。可能其他同学也有类似的观点，让我们用实验方法来加以验证。
2．学生实验与归纳结论：
师：请同学们按上面的结论进行实验。
生：实验操作。
师：请各小组派出代表回答你们小组实验结论，哪个同学结论是正确的？。 生：甲同学的观点是错误的，乙同学结论是正确的；并且可以发现“液体内部向各个方向都有压强，压强随深度的增加而增大，同一液体、同一深度压强是相等的。不同的液体相同深度处的压强不同。”
五：小结
师：本节课上同学们学到了哪些知识？通过实验探究活动同学们又有什么收获？
生甲：本节课我们通过实验方法探究了液体内部的压强规律，使我们知道实验法是研究物理问题重要的方法。
生乙：本节课我们通过实验方法得到液体内部的压强规律：“液体内部向各个方向都有压强，压强随深度的增加而增大，同一液体、同一深度压强是相等的。不同的液体相同深度处的压强不同。”
师：同学们说得很好，本节课我们通过研究性实验方法探究了液体内部的压强规律，物理实验法是研究物理问题重要的方法之一；物理问题的研究还有其它方法，如探索法、论证法、归纳法等，今天同学们都做得很不错，希望同学们能保持良好地学习态度，并正确使用研究方法，帮助我们学习好更多的物理知识。同时，我们还学到了液体内部的压强规律，即为“液体内部向各个方向都有压强，压强随深度的增加而增大，同一液体、同一深度压强是相等的。不同的液体相同深度处的压强不同。”
六：教学活动分析
下面是我通过研究性实验教学设计和教学活动一点体会和分析。
（一）研究性实验课题的选取要有科学性
我在开展研究性实验的教学设计过程中，首先在选题上根据《中学物理课程标准》的要求，做到准、新、奇。准──即准确，科学合理。新──即新颖，别致，有趣。奇──即想象丰富，思维创新。然后我抓住了一个好的课题，这样有利于研究性实验成功开展，并我在选题上充分考虑了这几方面：1、科学性。2、需要性。3、趣味性。4、新颖性。5、创造性。6、可操作性。
（二）要完成研究性实验的活动，教师应该认真地组织好活动
所谓教师组织好活动要注意以下三个方面。首先，活动时要能体现出教师的主导作用和学生的主体作用，研究性实验的活动应该在教师的组织和引导下，学生积极主动的参与，并经过认真的观察，实践，思考，体会物理现象中蕴含的知识和规律，从而实现知识的迁移，学生的技能得到充分的提高。同时，活动时要能体现出学生的创新精神和实践能力，研究性实验的活动要鼓励和提倡学生敢于想象，勇于提问，大胆实践，可采取不同的方法，不同的形式，不同的思路，不同的步骤来进行研究，调动学生的积极性和创造性，培养他们的创新精神和实践能力。另外，活动时要能够体现出学生的个性特色和协作精神，研究性实验的活动要在教师提出的问题上，让学生能够联系实际，因地制宜，科学选材，不宜对学生制定统一的要求，规定相同的方法。尽量让学生选取日常生活中易得的材料来制作实验的器材，想好实验的方法，设计好实验的步骤，制作好实验的记录表格。根据各自的猜想和假设来相互协作地进行自主探究，实验验证，并得出结论。
（三）教学活动的收获
我通过组织这种研究性实验的活动，发现可以最大限度地激发了学生的学习兴趣，调动了学生学习的主动性和积极性；学生的实践动手能力得到了提升，使学生体验了科学探究过程，学到了科学研究方法；教学活动中充分体现了学生的团队协作精神，培养了学生的创新精神和创造性能力，全面提高了学生的综合素质。