巧借自制教具提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)

呂艷麗

根據(jù)維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)理論”，教學(xué)應(yīng)著眼于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，為學(xué)生提供略帶有難度的任務(wù)，這樣不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，還能最大限度地發(fā)揮其潛能。我們的教學(xué)不能僅僅滿足于引領(lǐng)學(xué)生獲得知識(shí)，還要兼顧在學(xué)習(xí)過(guò)程中提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。何為物理學(xué)科的核心素養(yǎng)？用幾個(gè)詞來(lái)概括就是：理性、探究、合作、實(shí)踐、創(chuàng)新、責(zé)任，這些都是適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)需要的必備品格和關(guān)鍵能力。心理學(xué)研究表明：學(xué)習(xí)的內(nèi)容與學(xué)生的生活背景越貼近，挑戰(zhàn)性就越強(qiáng)，學(xué)生的興奮度就越高，思維能力就越強(qiáng)。

那如何為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種這樣的情境呢？首先是利用學(xué)生身邊的實(shí)驗(yàn)裝置，讓他們?cè)谕瓿烧５膶W(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，老師適當(dāng)點(diǎn)撥，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置的不足，然后想辦法去解決這個(gè)不足，解決的過(guò)程就是一個(gè)創(chuàng)新、實(shí)踐的過(guò)程。我以初中物理教學(xué)中的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)（斜面測(cè)速實(shí)驗(yàn)裝置）的改進(jìn)為例，談?wù)剬W(xué)生在自制教具的過(guò)程中對(duì)核心素養(yǎng)的提升。

一、 通常的學(xué)生實(shí)驗(yàn)：斜面測(cè)速

初中物理教學(xué)中，有一個(gè)重要的分組實(shí)驗(yàn)：探究物體從斜面頂端滑下時(shí)速度的變化規(guī)律。通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)室配備的器材，學(xué)生們來(lái)進(jìn)行這樣的操作：取一個(gè)1m長(zhǎng)的木板和一個(gè)小木塊組裝成坡度較小的斜面，在斜面的中點(diǎn)處放置一個(gè)金屬塊，當(dāng)小車從斜面頂端自由釋放時(shí)，開表計(jì)時(shí)，當(dāng)撞擊到中點(diǎn)處的金屬塊時(shí)，停止計(jì)時(shí)，這樣就能測(cè)出小車在前半段路程中所用的時(shí)間;然后，再將金屬塊放置到斜面的最底端（終點(diǎn)）處，再次讓同一小車從斜面的頂端自由滑下時(shí)開表計(jì)時(shí)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到底端時(shí)停止計(jì)時(shí)，這樣就測(cè)出了小車全程所用的時(shí)間，然后根據(jù)相應(yīng)的路程和時(shí)間，計(jì)算出上下兩段路程對(duì)應(yīng)的平均速度，從而得出小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度變化規(guī)律。按照以往的教學(xué)，本節(jié)的任務(wù)就完成了。但若能借題發(fā)揮，就能在完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)兼顧提升學(xué)生的核心素養(yǎng)了。

二、 引領(lǐng)學(xué)生針對(duì)已有資源，交流、評(píng)估，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

師：在經(jīng)歷速度測(cè)量的過(guò)程中，你們感到哪些環(huán)節(jié)上不易操作？

生1：小車沿木板滑下時(shí)容易偏離木板，多次操作浪費(fèi)時(shí)間。

生2：在完全相同的條件下，我和同桌測(cè)得時(shí)間不一樣，不知道誰(shuí)的測(cè)量結(jié)果正確。

生3：小車正向撞擊金屬塊時(shí)聲音比較大，能提醒計(jì)時(shí)，但偏著撞擊金屬塊時(shí)，聲音很小，會(huì)錯(cuò)過(guò)計(jì)時(shí)。

生4：要測(cè)量小車后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，必須要讓小車運(yùn)動(dòng)兩次，比較麻煩。

生5：要測(cè)量后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，需要測(cè)出小車分別從斜面頂端自由運(yùn)動(dòng)到底端和運(yùn)動(dòng)到中點(diǎn)所用的時(shí)間，然后相減得出后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，因?yàn)槔现貜?fù)做，那么每次小車從斜面的頂端運(yùn)動(dòng)到底端的時(shí)間會(huì)相同嗎？

生6：斜面的坡角不好調(diào)節(jié)，要么太大，要么太小，還不穩(wěn)固。

師：你們能否把這6個(gè)問(wèn)題進(jìn)行梳理后分類，從而使問(wèn)題的解決更有針對(duì)性呢？

學(xué)生們經(jīng)過(guò)討論，歸納為四個(gè)方面，一是小車滑下時(shí)容易偏離斜面;二是坡角調(diào)節(jié);三是因?yàn)槁牭阶矒袈曈?jì)時(shí)，人聽聲的反應(yīng)誤差太大，且聲音時(shí)大時(shí)小，計(jì)時(shí)有時(shí)相當(dāng)不準(zhǔn)確;四是聽撞擊聲計(jì)時(shí)，要測(cè)量后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，需要讓小車運(yùn)動(dòng)兩次，操作復(fù)雜不易理解。所以，能不能把兩次運(yùn)動(dòng)改為一次運(yùn)動(dòng)且依次就能測(cè)出前半段、后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間？

在老師的引導(dǎo)下，同學(xué)們經(jīng)過(guò)交流和討論，梳理出了存在的問(wèn)題，為下一步解決問(wèn)題作好了鋪墊。

三、 針對(duì)當(dāng)前器材不足的問(wèn)題，合作、創(chuàng)新、實(shí)踐，制定出符合自己意愿的作品

經(jīng)過(guò)全班討論，同學(xué)們將6個(gè)問(wèn)題分成了三類，第1個(gè)問(wèn)題是偏離軌道問(wèn)題;第6個(gè)問(wèn)題是坡角調(diào)節(jié)問(wèn)題;其余的4個(gè)問(wèn)題都是關(guān)于“聽聲計(jì)時(shí)”的，若要解決這4個(gè)問(wèn)題，就要改變聽聲計(jì)時(shí)的方案。接下來(lái)，全班分組討論并制定出相應(yīng)的解決方案，時(shí)間是一個(gè)周。很快，小組2中的一個(gè)學(xué)生家里裝修，看到了L型鋁合金窗框的下腳料，立刻想到可將兩條鋁合金窗框并列固定在長(zhǎng)木板上，組成一個(gè)導(dǎo)軌，用鋼球代替小車，當(dāng)鋼球在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，解決了偏離軌道問(wèn)題。小組3中的一個(gè)同學(xué)把家里的健身球拿來(lái)了，使得第1個(gè)問(wèn)題得到徹底解決。小組4中的同學(xué)曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里有升降架，和斜面組合在一起可解決問(wèn)題6。但同學(xué)們對(duì)“聽聲計(jì)時(shí)”的問(wèn)題一直沉默著，當(dāng)我們講到《聲的世界》時(shí)，談到在百米賽跑時(shí)，計(jì)時(shí)員看煙計(jì)時(shí)比聽聲計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確得多，這個(gè)問(wèn)題立即觸發(fā)了學(xué)生的靈感，好幾個(gè)學(xué)生都想到把“聽聲計(jì)時(shí)”改為“看光計(jì)時(shí)”，當(dāng)鋼球運(yùn)動(dòng)到中點(diǎn)或終點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)接通電路使燈泡發(fā)光，看到燈泡發(fā)光就停止計(jì)時(shí)。同學(xué)們集思廣益，針對(duì)當(dāng)前器材不足的問(wèn)題，大家共同合作、創(chuàng)新、實(shí)踐，最終制定出了符合意愿的教具作品。

四、 自制教具的深遠(yuǎn)意義和廣闊前景

在自制教具的過(guò)程中，學(xué)生們有了將自己的見解公開與他人交流，并主動(dòng)與他人合作，有了敢于提出與別人不同見解的意識(shí)，有敢于放棄或修正自己的錯(cuò)誤觀點(diǎn)的意識(shí)。過(guò)程中，還大大提升了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力、應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度以及組合創(chuàng)新的實(shí)踐能力。總之，自制教具成了培養(yǎng)師生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、推進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。目前，已引領(lǐng)學(xué)生自制教具16類，學(xué)生們善于把生活用品組合到實(shí)驗(yàn)教具中，為自制教具打開了思路，又把新材料、新技術(shù)“嫁接”到傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教具中，還可把以信息技術(shù)為代表的新技術(shù)融入到自制教具中，從而在信息采集、視角轉(zhuǎn)化、內(nèi)容呈現(xiàn)、精準(zhǔn)控制等方面展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)?？梢?，自制教具前景廣闊，意義深遠(yuǎn)。