本書從三方面闡述了“學生課堂自主體驗活動”。其一是對“學生課堂自主體驗活動”的認識，主要包括該活動的內涵、特征，以及提出的理論、現實基礎等。其二是“學生課堂自主體驗活動”的方案，主要通過對活動方案的組成、分類來加深對活動方案的認識，同時重點探討如何開發活動方案。其三介紹“學生課堂自主體驗活動”的應用，包含活動應用的意義、原則，以及在教學中應用的示例。附錄中列出了一些活動方案以及相關調查問卷,可供教師參考。
當前，在課堂上，從學生的認知特點和情感需求、物理學知識的形成以及現實課堂教學的缺失等方面來看，都應強化課堂的體驗活動，強化學生親歷體驗的學習過程。本書根據“理論-實踐-反思-再實踐”的過程深入闡述了“學生課堂自主體驗活動” ，其中 “學生課堂自主體驗活動方案的開發、應用實踐、應用實例和方案集”等篇章，都值得借鑒和推廣，可以給教師的教學提供啟示和創意。
李沐東,楊浦區教師進修學院物理教研員，中學高級教師，楊浦區學科帶頭人，區拔尖人才。參與了《發現之路》《體驗之翼》兩本專著的編寫；多篇論文發表在《物理教學》等核心期刊；獲得三次“上海市教研員論文評比”二等獎；曾獲全國優秀物理教研員稱號。
第四章
學生課堂自主體驗活動的方案
優良的活動方案是學生課堂自主體驗活動在物理教學中應用的前提。在本章我們將對活動方案進行一些必要的認識。
一、 方案要素
為了使活動方案具有可借鑒性、可操作性，則要求盡可能有統一的格式和要素。現對方案的一些要素統一規定如下：
名稱：一個適切而又吸引人的名字。
目標：通過活動要達成的目標。
適用章節：即此活動適用于哪一學段、哪一教學內容。
器材：活動所需要的器材。
過程：活動的主要內容以及開展的主要步驟和過程。
說明：完成活動的注意事項，活動設計的原理背景等等。
示例1：
名稱：“撕紙游戲——能否一分為三”
目標：通過撕紙游戲，體驗、感受質量是物體慣性的量度。
適用章節：高一物理牛頓第一定律
器材：白紙、鐵夾
過程：
1. 如圖4-1(a)，將一張白紙折成相等的三瓣，沿虛線折痕撕開至距邊緣1cm左右。
2. 讓同學拿住①、②部分往兩邊用力將紙撕開，要求學生盡力撕成三瓣（往往極難成功）。
3. 如圖4-1(b)，再將一張白紙折成相等的三瓣，沿虛線折痕撕開至距邊緣1cm左右。但在中間的一片紙③上夾上鐵夾，再拿住①、②部分往兩邊用力撕紙，則很容易撕成三瓣。
4. 師生共同分析其中的道理，因為鐵夾增加了③的質量，使其運動狀態不容易發生改變，從而達到一分為三的要求。
說明：撕紙時速度要迅速，鐵夾夾在中間③的下端。
通過上述示例，大家對“學生課堂自主體驗活動”方案的要素及內容有了初步感受，下面對其中的要素再進行一定的說明。
名稱：活動名稱要盡量反映活動內容，且是對活動內容高度的提煉。并在此基礎上，取一個適切而又吸引人的名字，這也是激發興趣的一個體現。
目標：體驗活動是為了達成課時教學目標而設立的，因此活動目標要從屬于課時教學目標。活動目標的撰寫也應體現目標的三個維度，為了直指活動的意義，目標應盡量簡潔明了，所以可以將三個維度融合在一起進行撰寫。
適用章節：注明活動適用的學段，適用的教學內容，為方案的使用精確定位，便于使用和借鑒。
器材：活動所需要的器材盡量詳細羅列，并注明規格。
過程：活動的主要內容以及開展的主要步驟和過程，便于方案使用者把握活動要求，從而實現活動成功移植。當然使用者也可以在此基礎上進行個性化的發展，在保障活動效果的基礎上更貼合實際是最好的。
說明：完成活動的注意事項，活動設計的原理背景等等。特別是活動的一些關鍵點，只有點明這些關鍵點才能保障活動的順利實施，才能更好地發揮活動的效果。
二、 方案分類
為了使方案開發、整理和使用都更有針對性，有必要對方案進行分類。當然按照不同分類標準，有不同的分類。如按照參與的人數來分，可以分為：全體、部分、個別；按照參與者的關系來分，可以分為：獨立、合作；按照時空來分，可以分為：課內、課外。還可以按照知識的板塊來分、教材的章節來分等等。
由于本課題主要聚焦于課堂，根據課堂展開的次序，同時也體現二期課改新教材提倡的“情境—探究—應用”教學模式的要求，把方案根據作用分為：“引入新課型”“探究規律型”“解決問題型”三類。（具體方案示例請參見本書附錄A）
(一) 引入新課型
用在課堂引入部分，起到創設情境引入新課的作用。
學生課堂思維活動分為啟動、最佳和疲勞三個階段。在啟動階段，學生往往注意力不集中，思維活動比較遲緩。針對這一特點，運用學生活動，產生學生意想不到的奇特現象，使新信息的刺激出乎學生已有的認知結構，引起學生的注意，喚起學生的思考，從而造成良好的心理態勢和思維環境。
示例2：
名稱：“巧斷鐵絲”
目標：通過完成拉斷鐵絲這個看似不可能完成的任務，引發認知沖突，激發對將要學習的力的分解知識的興趣。
適用章節：高中物理力的分解
器材：鐵絲、兩塊鉸接的長木板、導軌槽
過程：
1. 出示鐵絲，請一個男生上前，用手扯拉鐵絲，鐵絲拉不斷。
2. 將鐵絲固定在兩個滑塊上，用兩塊鉸接的長木板搭一個“人”字形支架，兩邊分別放在滑塊上。請一個女學生上臺，在“人”字形支架頂部用手向下按壓，鐵絲被拉斷，如圖4-2所示。
前后兩種情形的對比，引起學生極大的驚奇，教師可趁機通過“為什么堅韌的鐵絲，在借助一個簡單的裝置后，被一個女生施加一個向‘下’的力就很輕松地‘拉斷’了呢？”的設問，引入新課，并激發學生興趣，將學生的注意力很快地吸引到教學上。
示例3：
名稱：“千人跳”
目標：通過安全電擊，引起強烈的感覺刺激，也引發認知沖突，激發強烈地找尋答案的意愿。
適用章節：高中物理自感現象
器材：200匝線圈、10~15Ω電阻、干電池若干
過程：
1. 組裝如圖4-3所示的電路，電感L用變壓器的200匝線圈代替，并在線圈兩端引出兩根裸露的導線。
2. 讓若干名同學依次連接在變壓器線圈的兩端。
3. 閉合、斷開電鍵，讓同學感覺。電鍵閉合瞬間以及穩定后，人沒有什么感覺；當斷開電鍵瞬間，人立即感到被電擊了（因時間短，通過人體的電量小，不會有危險）。
小小的幾節干電池，竟產生如此強烈的電擊效果（參與活動的幾名同學又驚又叫），出人意料的結果魔術般地吸引著學生。導線間的高壓究竟是如何產生的呢？疑問油然而生，教師順勢引入課題。
相關的活動示例還有許多，如《玻意耳定律》一課“吹哈勃瓶”的活動等等。總之，在新課引入階段的活動應起到如下作用：
引起思維沖突，激發學生強烈的興趣；
與教學內容緊密相關，能提出要探究的問題。
(二) 探究規律型
用在物理新知識的學習過程中，起到增強直觀、加速認知的作用。
物理教學過程是一種特殊的認知過程，在這個過程中學生所要認識的是一種間接的、理性的物理知識，對學生來說認知過程是在已知的基礎上建構新知識的過程。這一過程，單靠記憶現成的物理規律是不可能真正掌握，特別是比較抽象的地方，也即我們常說的教學難點，需要讓學生在體驗和探索的過程中獲取知識，降低思維坡度、豐富表象，才能加速學生的認知過程，發展學生的認知能力。
示例4：
名稱：“畫s-t圖像”
目標：通過繪制s-t圖像活動，感受s-t圖像的產生過程，從而加深對其的理解。
適用章節：高中物理直線運動
器材：白紙、直尺、鉛筆
過程：
1. 將一直尺如圖4-4垂直擱在白紙條上，并且固定在這個位置。
2. 其中一個同學始終保持恒定的速度勻速拉動白紙，另一個同學使鉛筆運動：
1） 較快地沿尺向上勻速運動；
2） 較慢地沿尺向上勻速運動；
3） 先沿尺向上勻速運動，再沿尺向下勻速運動。
勻速直線的s-t圖像雖然是運動圖像中最簡單的一種，但學生在剛開始接觸這種描述物理規律的方式時，還是感到比較抽象，在實際教學中也發現學生的理解經常容易出錯。而用上述的活動開展教學，展示了圖像生成的過程，加強了學生直觀體驗，加深了他們的理解。
示例5：
名稱：“擺波形”
目標：利用圖釘擺放各個時刻的波形，體會機械波傳播的過程，從而構建機械波傳播的圖景，理解機械波的傳播特點。
適用章節：高中物理機械波的產生與傳播
器材：A3紙大小的硬紙板、如圖4-5（a）的塑料柄圖釘若干、印有如圖4-5（b）所示圖案的紙張
過程：
1. 將圖紙固定在硬紙板上。
2. 將圖釘并排地插在圖紙的當中的水平線上與豎直線的交點上。
3. 分別排列經過1/4，1/2，3/4，5/4等周期波的圖樣。
機械波的教學一直是高中物理教學的一個難點，主要是因為研究對象由單個質點向質點群轉換，機械波傳播的過程和學生的“前概念”有沖突等。學生很容易把波的傳播認為是介質中質點的遷移。對于波源的振動與波的傳播之間的關系，很多學生容易產生混淆。在傳統教學中，教師經過反復講解和大量的練習，使一些學生記住了結論，但還是沒能理解相應的內容。為了學生能在頭腦中建立正確的機械波傳播的圖景，就必須要實現機械波傳播過程的固化，將教師的“講解”
變為學生的“親身體驗”，從而真正實現機械波傳播特點的認知。
示例6：
名稱：“制作電場線”
目標：通過電場線模型的制作，構建電場線正確的空間模型。
適用章節：高中物理電場
器材：各色橡皮泥、細鐵絲
過程：
1. 教師介紹電場線概念及其特點。
2. 根據介紹，制作幾種典型的電場（如圖4-6所示，點電荷、等量異種電荷電場等）的電場線模型。
3. 交流展示，挑選出正確的制作。
……
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