鞏曉雁

摘要：初中物理教學(xué)應(yīng)該充分考慮學(xué)生的知識儲備和學(xué)情，本文以實(shí)驗(yàn)探究課型為例，研究如何結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)探究發(fā)展學(xué)生思維，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究；科學(xué)推理；科學(xué)素養(yǎng)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）中明確指出，義務(wù)教育物理課程作為科學(xué)教育的組成部分，是以提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程.此階段的物理課程不僅應(yīng)注重科學(xué)知識的傳授和技能的訓(xùn)練，而且應(yīng)注重對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、探究能力、創(chuàng)新意識以及科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神等方面培養(yǎng).義務(wù)教育物理課程的性質(zhì)之一：物理課程是一門注重實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，此階段的物理課程應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)探究方法，提高分析問題及解決問題的能力.

教材是教學(xué)內(nèi)容的載體，是教學(xué)最重要的材料之一，是實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的工具.教學(xué)目標(biāo)是一切教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，使用教材的最終目的是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，而不是教完教材.教材應(yīng)該是為教學(xué)服務(wù)的，作為一線教師應(yīng)當(dāng)從教學(xué)的實(shí)際出發(fā)，考慮學(xué)生的知識基礎(chǔ)和思維特點(diǎn)，還要視實(shí)驗(yàn)的難度和可操作程度，靈活地處理教材.

例如滬科版初中物理八年級第四章的第五節(jié)《科學(xué)探究：凸透鏡成像》一節(jié)，是典型的科學(xué)探究課，本節(jié)課重點(diǎn)是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)環(huán)節(jié)，難點(diǎn)是分析論證環(huán)節(jié)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)凸透鏡成像的特點(diǎn).

我們先來看2012年修訂后的滬科版八年級教材中，在探究凸透鏡成像的規(guī)律時(shí)，教材中提到的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)的環(huán)節(jié)：

（1）設(shè)法獲取凸透鏡的焦距.

（2）認(rèn)識光具座，將實(shí)驗(yàn)器材按蠟燭、凸透鏡、光屏的順序放置在光具座上.

（3）蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成縮小的實(shí)像，將u、v值記錄下來.

（4）蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成放大的實(shí)像，將u、v值記錄下來.

（5）蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成等大的實(shí)像，將u、v值記錄下來.

（6）蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成放大的虛像，將u值記錄下來.

（7）蠟燭火焰放在凸透鏡的焦點(diǎn)處，觀察是否能成像.

（8）改變物距，重復(fù)幾次上面的實(shí)驗(yàn)操作.

通常教師的處理方式是，學(xué)生通過分組探究收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)結(jié)論.之后，分小組交流數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論.聽過大量的課包括研討課或者觀摩課，教師重視了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與論證，最終總結(jié)出結(jié)論，完成教材73頁五種情況的結(jié)論.結(jié)論中還可以發(fā)現(xiàn)，焦點(diǎn)和2倍焦距處是兩個(gè)特殊的點(diǎn)，即焦點(diǎn)是凸透鏡成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)，而2倍焦距處是成放大和縮小實(shí)像的分界點(diǎn).但是總感覺站在學(xué)生的角度，有些問題的處理不是很合適.而且大部分教師講過這一內(nèi)容之后，普遍存在學(xué)生掌握不好，理解不到，應(yīng)用起來又困難等諸多問題.焦點(diǎn)和2倍焦距處，是至關(guān)重要的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，在收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析論證的過程中容易忽略它們在提高教學(xué)效果、加深學(xué)生的印象和理解方面所起的關(guān)鍵作用.

因此，是否可以反思一下，站在學(xué)生的角度，從教學(xué)的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)等方面是否突破了本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析總結(jié)結(jié)論，下面談幾點(diǎn)自己的看法.

1探究凸透鏡成等大實(shí)像的改進(jìn)設(shè)想

凸透鏡焦距的測量不是本節(jié)的重點(diǎn)，從節(jié)約課堂時(shí)間和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上，凸透鏡的焦距可以直接給出.教材里，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)的3、4、6環(huán)節(jié)（蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成縮小的實(shí)像、放大的實(shí)像、放大的虛像）對學(xué)生而言相對容易操作，物距u和像距v也便于測量，能夠比較順利的分析總結(jié)出凸透鏡成縮小的實(shí)像、放大的實(shí)像和放大的虛像滿足的條件.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)的第5環(huán)節(jié)（蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成等大的實(shí)像，將u、v值記錄下來），由于實(shí)驗(yàn)器材的限制和實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，成在光屏上的像要與燭焰等大，不便于測量，只是用肉眼觀察，同時(shí)像（光屏）位置的確定不一定準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可能存在物距u和像距v的數(shù)值誤差較大.怎樣處理更有說服力呢？我認(rèn)為，增加交流討論的環(huán)節(jié)，可以提出問題讓學(xué)生討論：物距u和像距v有什么樣的關(guān)系時(shí)，蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成等大的實(shí)像？可以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，也可以在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過推理和科學(xué)分析得出.

實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，出現(xiàn)的真實(shí)情況是：蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡成等大的實(shí)像時(shí)，物距u和像距v基本相等；而物距u和像距v相等，由于光學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的限制，不容易得到.如果引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用推理進(jìn)一步分析，既可以發(fā)展學(xué)生的思維，又是物理學(xué)研究問題方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練.在物理研究過程中，有許多概念、規(guī)律、結(jié)論是建立在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，但是也有不少實(shí)驗(yàn)，由于教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)條件等因素的限制，難以實(shí)現(xiàn)或者不易操作，于是需要在大量可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)推理，進(jìn)一步得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論.

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)的3、4環(huán)節(jié)，分析大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：當(dāng)物體位于凸透鏡的2倍焦距之外時(shí)，成縮小、倒立的實(shí)像；當(dāng)物體位于凸透鏡的1倍焦距和2倍焦距之間時(shí)，成放大、倒立的實(shí)像.在此實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析：當(dāng)物體位于凸透鏡的2倍焦距處，既不滿足成縮小實(shí)像的條件，也不滿足成放大實(shí)像的條件，介于兩者之間；那么所成的像既不是放大的，也不是縮小的.這時(shí)，可以讓學(xué)生充分交流討論，說明各自的想法與分析，發(fā)表自己的觀點(diǎn)，最終達(dá)成共識：當(dāng)物體位于凸透鏡的2倍焦距處，成等大、倒立的實(shí)像.之后，可以再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，既彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)探究過程的不足，又使學(xué)生的思維能力得到提高.這樣處理，使學(xué)生的思維活躍起來，學(xué)生參與的是深入的思考和思維的碰撞，起到事半功倍的效果，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生聽懂學(xué)會，同時(shí)使學(xué)生學(xué)習(xí)到科學(xué)探究方法，分析問題及解決問題的能力得到提高.

2探究物體處于凸透鏡的焦點(diǎn)能否成像的改進(jìn)設(shè)想

蠟燭火焰放在凸透鏡的焦點(diǎn)處是否能成像也可以采用同樣的處理方式.

分析大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：當(dāng)物體位于凸透鏡的1倍焦距之外時(shí)，成倒立的實(shí)像；當(dāng)物體位于凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)時(shí)，成放大的虛像.當(dāng)蠟燭火焰放在凸透鏡的焦點(diǎn)處，相當(dāng)一部分學(xué)生在光屏上找不到像，是成像而且成實(shí)像沒找到？還是成虛像不能呈現(xiàn)在光屏上？還是不成像？學(xué)生是有疑惑的.如何解決，而且要有說服力并得到學(xué)生的認(rèn)可和接受，可以在實(shí)驗(yàn)探究和上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生交流討論，進(jìn)一步分析：當(dāng)物體位于凸透鏡的1倍焦距處，既不滿足成實(shí)像的條件，也不滿足成虛像的條件，也是介于兩者之間；那么既不能成實(shí)像，也不能成虛像.這里的處理與上面的是相同的，學(xué)生充分討論，說明各自的想法與分析，發(fā)表自己的觀點(diǎn)，最終達(dá)成共識：當(dāng)物體位于凸透鏡的焦點(diǎn)時(shí)，不能成像.

以上處理，是在實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)的推理與分析得出的，采用的方法是實(shí)驗(yàn)→推理分析→再實(shí)驗(yàn)的過程，是從感性認(rèn)識→理性分析→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，是認(rèn)識過程和思維過程的上升，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)效果的飛躍.

新的課程理念給與教師和學(xué)生很大的發(fā)展空間，要實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，需要教師充分了解學(xué)生，站在學(xué)生的角度進(jìn)行教學(xué)，解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和疑惑.教師適時(shí)地點(diǎn)撥與啟發(fā)，活躍學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、積極主動(dòng)地思考、分析問題和解決問題，真正意義地解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的疑惑.具有現(xiàn)代教育理念的教師，應(yīng)該促使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識的過程中，逐步學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)的研究方法，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，從而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

[1]義務(wù)教育教科書《物理》八年級全一冊，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1993年9月第一版，72-73.

[2]義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011版），北京師范大學(xué)出版集團(tuán)，2012年1月第1版2頁.