利用物理小實(shí)驗(yàn)落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)

楚利花+管瑞紅+楚文洲+張聚杰+馬秋愛(ài)

最新出爐的“中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（征求意見(jiàn)稿）”指出：學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，是指學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。學(xué)生應(yīng)具備九大素養(yǎng)：社會(huì)責(zé)任、國(guó)家認(rèn)同、國(guó)際理解；人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、審美情趣；身心健康、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、實(shí)踐創(chuàng)新?！拔锢韺W(xué)科核心素養(yǎng)”主要包括：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

物理課外小實(shí)驗(yàn)是教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容搜集整理編寫(xiě)，讓學(xué)生用一些身邊常見(jiàn)易得的簡(jiǎn)單的物品自制儀器而進(jìn)行的觀察和實(shí)驗(yàn)。它取材簡(jiǎn)單，易于操作，在時(shí)間上具有較強(qiáng)的靈活性，學(xué)生可以自由把握，實(shí)驗(yàn)的空間區(qū)域也具有較強(qiáng)的廣闊性，是物理課堂教學(xué)的有益的和有效的補(bǔ)充。

“初中物理課外小實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)利用研究”課題組就“利用物理小實(shí)驗(yàn)落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)”問(wèn)題進(jìn)行了研究。

一、利用小實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生物理觀念的建立

物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀和時(shí)空觀是主要的物理觀念，物理學(xué)習(xí)的過(guò)程是物理觀念建立和不斷發(fā)展的過(guò)程，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華。在初中物理教學(xué)階段，主要完成從樸素的“觀念”到抽象“概念”的飛躍，是從具體到抽象的飛越，核心思維是抽象和概括，加強(qiáng)抽象與概括思維的訓(xùn)練，這是形成觀念的必經(jīng)之路，依據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，利用小實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生物理觀念的

建立。

例如，摩擦力概念的建立：手平放在桌面上，保持手不動(dòng)，不用力推或拉，感覺(jué)有沒(méi)有阻礙手的力；手平放在桌面上，用力向前推，但保持手相對(duì)桌面不動(dòng)，感覺(jué)有沒(méi)有阻礙手運(yùn)動(dòng)的力；手平放在桌面上，用力推，使手相對(duì)于桌面向前運(yùn)動(dòng)，感覺(jué)有沒(méi)有阻礙手運(yùn)動(dòng)的力；取兩只鞋刷，使刷毛相對(duì)地疊放在粗糙的臺(tái)面上，水平推上面的一只鞋刷，觀察上、下物體間刷毛形變的方向。通過(guò)這幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)思考摩擦力的產(chǎn)生條件、摩擦力的作用點(diǎn)、摩擦力的方向。這樣，就給學(xué)生提供了一個(gè)表象思維的模型，化抽象為形象。學(xué)生對(duì)于摩擦力的概念“茅塞頓開(kāi)”。

二、利用小實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展

科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式；科學(xué)思維主要包括：模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新。

學(xué)習(xí)聲音的傳播時(shí)，給學(xué)生提供小實(shí)驗(yàn)。將發(fā)聲的音樂(lè)芯片輕輕放入注射器的圓筒內(nèi)，此時(shí)能不能聽(tīng)到鈴聲？插入活塞將音樂(lè)芯片輕輕推到注射器的圓筒底部盡可能排出里面的空氣，聽(tīng)聲音有無(wú)變化。用橡皮帽套緊針頭插孔進(jìn)行密封，用力拉活塞至圓筒頂部，這一過(guò)程中聲音將怎樣變化？去掉橡皮帽，此時(shí)能不能聽(tīng)到鬧鈴聲？如果能將圓筒內(nèi)的空氣全部排出，你還能聽(tīng)到聲音嗎？當(dāng)且僅當(dāng)存在問(wèn)題時(shí)，思維才發(fā)生，這樣學(xué)生邊實(shí)驗(yàn)邊思考，順理成章推理出真空不能傳聲，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)推理能力。

空氣有質(zhì)量嗎？用兩個(gè)空塑料飲料瓶、兩個(gè)氣嘴、一個(gè)均勻的木條、一個(gè)支架、一個(gè)打氣筒，你能證明空氣有質(zhì)量嗎？學(xué)生討論、設(shè)計(jì)并完善實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)方案：將細(xì)木條作為橫梁固定在支架上；向其中一個(gè)塑料飲料瓶打氣；將兩個(gè)塑料飲料瓶掛在細(xì)木條的兩端，調(diào)節(jié)它們的位置使細(xì)木條保持水平；將剛被打氣的塑料飲料瓶的氣門(mén)芯打開(kāi)，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)完成后思考：將剛被打氣的塑料飲料瓶的氣門(mén)芯打開(kāi)，你看見(jiàn)了什么？這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？為什么不用天平測(cè)質(zhì)量的變化？這樣實(shí)驗(yàn)改進(jìn)有什么好處？這樣的改進(jìn)對(duì)我們以后的科學(xué)探究有什么啟示？學(xué)生經(jīng)歷了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，并通過(guò)學(xué)生的討論交流使學(xué)生在交流中學(xué)會(huì)聽(tīng)取他人的建議并完善自己的實(shí)驗(yàn)方案。對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的放大等做進(jìn)一步的思考，并對(duì)學(xué)生以后的科學(xué)探究提供一些借鑒，比如如何將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放大、如何選擇更直觀的實(shí)驗(yàn)器材等提高了學(xué)生科學(xué)思維的能力。

三、利用小實(shí)驗(yàn)，提高科學(xué)探究能力

科學(xué)探究主要包括：?jiǎn)栴}、證據(jù)、解釋、交流。小實(shí)驗(yàn)大多趣味性強(qiáng)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究意識(shí)；小實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單易得，便于開(kāi)拓學(xué)生的探究渠道。

小實(shí)驗(yàn)：去掉易拉罐的兩端；把氣球吹大，用橡皮筋將氣球扎緊，粘在罐子的一端；用膠水把鏡子粘在氣球上；把做好的東西放在陽(yáng)光能照射到鏡子的地方，移動(dòng)罐子，直到反射的光線投射到墻壁上；對(duì)著罐子開(kāi)口的一段說(shuō)話、唱歌；觀察墻上的光線，你可以發(fā)現(xiàn)自己發(fā)出的聲音使反射光線發(fā)生了位置移動(dòng)。這種現(xiàn)象極大地引起了學(xué)生探究學(xué)習(xí)的興趣，繼續(xù)深挖下去，他們會(huì)明白：聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的，它們的振動(dòng)會(huì)引起介質(zhì)有節(jié)奏地振動(dòng)，使周?chē)目諝猱a(chǎn)生疏密變化，這就產(chǎn)生了聲波，罐子上的橡皮筋吸收了聲波的振動(dòng)后開(kāi)始振動(dòng)，從而引起小鏡子也發(fā)生振動(dòng)，由此造成了墻上發(fā)射光線的移動(dòng)。

組織開(kāi)展小實(shí)驗(yàn)，是提高學(xué)生探究能力的好方法。學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)、向老師咨詢、查閱書(shū)本雜志等方式收集資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，將探究的結(jié)果寫(xiě)成研究報(bào)告或科普小論文，在全班交流，實(shí)驗(yàn)在生活中的延伸，開(kāi)拓了學(xué)生探究的渠道，提高了學(xué)生收集處理信息、科學(xué)猜想、動(dòng)手探究、討論交流等能力。

四、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，物理教學(xué)應(yīng)注重與生產(chǎn)、生活實(shí)際及時(shí)代發(fā)展的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和正確的世

界觀。

小實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的有效補(bǔ)充，也是學(xué)生模仿科學(xué)家進(jìn)行探究的重要方式。規(guī)范的操作，細(xì)致、有序的觀察，有利于學(xué)生科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中像科學(xué)家那樣進(jìn)行規(guī)范化操作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所發(fā)生的現(xiàn)象，必須經(jīng)過(guò)細(xì)致觀察，才會(huì)發(fā)現(xiàn)細(xì)微之處，有助于發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)規(guī)律，細(xì)致和有序地觀察，是進(jìn)行科學(xué)研究起碼的要求，能訓(xùn)練學(xué)生從小養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真研究科學(xué)的態(tài)度。例如：在研究《熱空氣和冷空氣》的實(shí)驗(yàn)中，如果學(xué)生從開(kāi)始的時(shí)候不細(xì)心觀察，就只能看到熱空氣上升，而不能注意到熱空氣上升之后，又慢慢地沿著瓶壁下落到底部。長(zhǎng)期的注意培養(yǎng)，學(xué)生就能夠形成良好的觀察習(xí)慣和認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)態(tài)度。

有的小實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生合作完成，這就產(chǎn)生了領(lǐng)導(dǎo)者與被領(lǐng)導(dǎo)者，在不同的實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)學(xué)生承擔(dān)的角色不同，活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)不同的角色轉(zhuǎn)換，自己體驗(yàn)到管理者的艱辛，產(chǎn)生對(duì)管理者的理解，從而使學(xué)生內(nèi)心道德情感碰撞，感覺(jué)自己不是局外人，而是實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的主人翁，學(xué)生的主體意識(shí)增強(qiáng)，主人翁責(zé)任感就會(huì)油然而生。在合作過(guò)程中，學(xué)生切身認(rèn)識(shí)到完成一項(xiàng)任務(wù)不是個(gè)人可以做好的，必須和別人合作，一起共同努力才有可能取得成功，而自己的所有行動(dòng)必須和其他成員協(xié)調(diào)，自己的利益和他人、集體的利益是一致的，那么學(xué)生對(duì)他人和集體的責(zé)任感就清晰了。

注：“初中物理課外小實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)利用研究”課題組。endprint