物理教學(xué)中要善于利用小實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

甄偉亮

（廣東省鶴山市第一中學(xué)，廣東 鶴山）

一、概念的界定

物理核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)。

小實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生利用身體與身邊的物體做實(shí)驗(yàn)，其特點(diǎn)為器材來源于生活，容易得到，操作安全，簡潔、方便，能夠說明與物理學(xué)科相關(guān)的科學(xué)道理，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)探究過程。

二、小實(shí)驗(yàn)在核心素養(yǎng)養(yǎng)成中的應(yīng)用例析

1.形成物理觀念

“物理觀念”是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。形成物理觀念的核心是從物理學(xué)視角應(yīng)用已有知識(shí)探究或解釋相關(guān)實(shí)際問題，解決問題的關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)問題，問題越接近學(xué)生生活，學(xué)生的求知欲望就越強(qiáng)烈。例如，在“摩擦力”的教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生用手感受摩擦力，并定性研究影響滑動(dòng)摩擦力的因素。

（1）建立概念

講授摩擦力時(shí)，讓學(xué)生用手壓著桌面向前移動(dòng)。

提問：用手壓著桌面向前移動(dòng)時(shí)有什么感覺？

學(xué)生：會(huì)明顯感覺到有阻力阻礙手向前移動(dòng)。

教師：這個(gè)阻礙手向前移動(dòng)的力叫摩擦力。與學(xué)生一起總結(jié)什么叫摩擦力。

（2）探索影響滑動(dòng)摩擦的因素

提問：改變手壓桌面的力，你感覺到這種阻礙作用會(huì)有什么變化？

學(xué)生：手對桌面的壓力越大，阻力越大。

教師：上述現(xiàn)象說明了什么？

學(xué)生：說明摩擦力與壓力有關(guān)，壓力越大，所受的摩擦力也越大。

教師：用手在其他物體上滑動(dòng)（比如書、衣服等），你有什么感覺？

學(xué)生：越粗糙的物體表面阻礙作用越大。

教師：說明什么？

學(xué)生：說明摩擦力也與接觸物體的表面性質(zhì)有關(guān)。

再如，在“力的分解”教學(xué)時(shí)，可讓每個(gè)學(xué)生自己用一只手臂組成手臂三腳架來做實(shí)驗(yàn)。具體做法：甲同學(xué)用右手或左手叉腰，使上臂大致呈水平，另一同學(xué)乙在肘關(guān)節(jié)處用力向上拉或向下壓，甲同學(xué)會(huì)立刻感受到下臂和上臂的受力情況，從而使學(xué)生能親身體會(huì)到力的作用效果是如何的。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)用小實(shí)驗(yàn)可以開闊教學(xué)視野，提高學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣，從有趣、有益到提升思維能力。

2.培養(yǎng)科學(xué)思維

“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式；是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)構(gòu)建理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化。學(xué)習(xí)過程中對小實(shí)驗(yàn)的解釋、分析和體驗(yàn)就是科學(xué)思維的形成過程。例如，“動(dòng)量定理”教學(xué)中，講完動(dòng)量定理后，我們可以找?guī)讉€(gè)學(xué)生體驗(yàn)沖力與作用時(shí)間的關(guān)系。具體做法是這樣的：找?guī)讉€(gè)學(xué)生站到講臺(tái)上（講臺(tái)較低，能保證身體不會(huì)受到傷害）。讓幾個(gè)同學(xué)從講臺(tái)上輕輕往下跳（讓初速度盡可能?。谝淮翁聲r(shí)腳盡可能不彎曲；第二次跳下時(shí)讓腳盡可能彎曲。要求學(xué)生體會(huì)兩次地面對腳的沖擊力。

學(xué)生：第一次感受地面對腳的作用力較大。

教師：跳下時(shí)若腳盡可能不彎曲，腳與地面的作用時(shí)間短。上面的現(xiàn)象說明了什么？

學(xué)生：人往下跳時(shí)，兩次人的動(dòng)量變化相同，當(dāng)腳著地不彎曲時(shí)作用時(shí)間短，地面對人的作用力大，當(dāng)腳著地彎曲時(shí)作用時(shí)間長，地面對人的作用力小。

教師：請同學(xué)們注意，從高處往下跳，為了減少地面對腳的沖擊力，腳著地時(shí)，腳應(yīng)可能彎曲，保證腳與地面有較長的作用時(shí)間，從而減少地面對腳的沖擊力，避免腳不受到傷害。

本實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生體驗(yàn)地面對腳的沖擊力和作用時(shí)間的關(guān)系，引起學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)對動(dòng)量定理的理解，將現(xiàn)象內(nèi)化成規(guī)律，從而形成科學(xué)思維方式。

又如，在“電磁感應(yīng)”的教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生用身體模擬飛機(jī)水平飛行做飛機(jī)切割磁感線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)題：已知北半球地磁場的豎直分量向下，飛機(jī)在我國北京上空勻速巡航，機(jī)翼保持水平，飛行高度不變。由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢差。設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端的電勢為U1，右方機(jī)翼末端的電勢為U2。

A、若飛機(jī)從西往東飛，U1比U2高。

B、若飛機(jī)從東往西飛，U2比U1高。

C、若飛機(jī)從北往南飛，U1比U2高。

D、若飛機(jī)從南往北飛，U2比U1高。

由于學(xué)生的立體感不強(qiáng)，許多學(xué)生碰到這道題時(shí)感到很難分析。若教師能引導(dǎo)學(xué)生利用自己的身體進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，易讓學(xué)生理解飛機(jī)飛行時(shí)切割磁感線的情景。具體做法如下：

模擬實(shí)驗(yàn)：想象教室就處在北半球的某一水平面上空，讓每個(gè)學(xué)生都伸開雙手模擬機(jī)翼，然后右手伸向身前手掌向上，相當(dāng)于磁感線垂直穿過手心，大拇指指向前方（飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方向，就是切割磁感線運(yùn)動(dòng)方向），很容易發(fā)現(xiàn)，不論飛機(jī)怎么飛行，四指都是指向左方，從而說明左方末端的電勢U1比右方末端的電勢U2高，選A、C。通過小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠以物理學(xué)視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量，解釋自然現(xiàn)象，從而形成樂于探索，善于觀察、分析、思考的學(xué)習(xí)品質(zhì)，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)思考培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力。

總之，在物理教學(xué)和學(xué)習(xí)中恰當(dāng)?shù)匾胄?shí)驗(yàn)，可以巧妙突破教學(xué)難點(diǎn)，為學(xué)生建立物理概念、物理規(guī)律提供范例。它可以增強(qiáng)學(xué)生對物理的親近感；可以幫助學(xué)生理解與想象；可以就地取材，還可以使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維方式，學(xué)會(huì)從時(shí)間和空間等不同角度進(jìn)行研究，為物理教學(xué)提供抓手，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)習(xí)源于生活，達(dá)到提高物理核心素養(yǎng)的目的。