科學(xué)探究實驗 發(fā)展核心素養(yǎng)

陳加晉

【摘 要】初中物理的核心素養(yǎng)是學(xué)生在初等物理教育過程中逐步構(gòu)建的，是滿足于個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力;是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，即基本知識與基本技能、社會責(zé)任與創(chuàng)新能力等方面的綜合。物理學(xué)科的基本知識與基本技能是科學(xué)探究與實踐發(fā)展的產(chǎn)物。作為初中生，物理實驗更能激發(fā)學(xué)生在物理知識構(gòu)建過程中的潛能，讓他們從理論性的邏輯推理中解放出來，讓物理理論在實踐中自然而生，真正做到了學(xué)以致用。本文即從融入物理實驗發(fā)展核心素養(yǎng)角度，談?wù)剬Τ踔形锢韺嶒灲虒W(xué)實踐的思考。

【關(guān)鍵詞】物理實驗;學(xué)科素養(yǎng);實踐

作為一線教師都清楚，對于初中學(xué)生來說，對物理基本理論的認(rèn)知過程比較抽象，很多物理概念與原理難以想象，但是，進(jìn)行物理實驗，不但能夠?qū)⒊橄蟮睦碚撔蜗蠡?，而且還能達(dá)到內(nèi)化物理知識的目的。物理實驗過程能幫助學(xué)生從表入微地構(gòu)建物理思維能力，并使其創(chuàng)新能力也得到發(fā)展。下面筆者就以探究凸透鏡成像的規(guī)律為案例來闡明物理實驗在教學(xué)中的地位。

1.進(jìn)行物理實驗，是一勞永逸、提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的過程

作為探究凸透鏡成像規(guī)律的物理實驗，從知識與技能方面來說，可以幫助學(xué)生理解凸透鏡成像的規(guī)律;從學(xué)生對知識的認(rèn)知過程來說，可以讓學(xué)生在探究活動中，初步獲得猜想與假設(shè)的能力;可以在探究活動讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的全過程和方法;同時，還可以讓學(xué)生根據(jù)凸透鏡成像現(xiàn)象歸納科學(xué)規(guī)律，內(nèi)化為自身的學(xué)科素養(yǎng)。毋容置疑，通過凸透鏡成像實驗，可以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的求真欲望，并迸發(fā)出探索自然成像的現(xiàn)象、揭示日常生活中相關(guān)的物理學(xué)奧秘，在觀察、制作乃至實驗探究等科學(xué)實踐活動中陶冶自己的情操。所以，進(jìn)行物理實驗，是提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)得天獨厚的方式。

2.創(chuàng)設(shè)實驗情境，是激發(fā)興趣、提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的過程

物理實驗對于物理核心素養(yǎng)的提升是一脈相承的。在實際教學(xué)過程中，作為初中一線的物理教師，物理實驗在教學(xué)實踐過程中是必需的，這是提升學(xué)生的核心素養(yǎng)的有效途徑。初中物理教材從物理思想的角度進(jìn)行一系列探究課題，不同程度地體現(xiàn)了物理實驗方面的內(nèi)容，其目的在于更好地體現(xiàn)物理的核心素養(yǎng)。比如，“探究凸透鏡成像的規(guī)律”，筆者在課堂上是這樣創(chuàng)設(shè)相關(guān)實驗的：

【案例1】用實驗情境導(dǎo)入新知。

[師]（出示一部手機）哪位同學(xué)會使用手機照相，請舉手！

（將手機調(diào)成拍照模式交給學(xué)生）請你給一位××同學(xué)先拍一張全身像，再拍一張較大的半身像。請其他同學(xué)注意觀察手機與被照的××同學(xué)的距離是怎樣變化的。

（學(xué)生拍照后，筆者用手機同步助手上傳兩張照片，并展現(xiàn)在電子白板的大屏幕上。）

[師]同學(xué)們，你們看到的這兩張不同身高的照片，在剛才的拍照過程中是改變什么引起的呢？

[生]被照的同學(xué)與手機之間的距離發(fā)生了變化。

[師]請同學(xué)們再做兩個實驗。拿起你們手中較大的凸透鏡，先靠近課本看書上的字，再伸直手臂看電子白板，觀察兩次成像的情況。

（學(xué)生實驗結(jié)束后，讓學(xué)生舉手回答這兩次觀察到的現(xiàn)象及結(jié)果。）

[師]同學(xué)們剛才所作的實驗是凸透鏡兩次成像不同，這是什么原因造成的呢？

[生]是物體到凸透鏡的距離不同。

【創(chuàng)設(shè)目的】用學(xué)生親歷實驗過程，通過實驗現(xiàn)象的變化產(chǎn)生興趣，激發(fā)對物理知識探究的求真欲望，這也為下一步課堂的展開提供了和諧的氛圍。

3.進(jìn)行實驗探究，是驅(qū)動潛能、提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的過程

在學(xué)生興趣大開之時，可以讓學(xué)生回歸已學(xué)的“生活中的透鏡”知識，重溫凸透鏡在生活中的應(yīng)用（如照相機、投影儀、放大鏡等），并給出兩個物理概念：“物距”和“像距”。學(xué)生閱讀這兩個概念后，說說概念的實質(zhì)。

【案例2】（用電子白板展示）

[提出問題]凸透鏡所成像的大小、虛實、正倒可能與什么因素有關(guān)？

（經(jīng)過學(xué)生的討論和歸納得出猜想，用電子白板進(jìn)行展示）

[猜想]①可能與物距有關(guān);②可能與凸透鏡的焦距有關(guān)。

[師]同學(xué)們的猜想很好，今天就讓你們通過實驗來研究一下凸透鏡所成的像與物距的關(guān)系，好嗎？

[設(shè)計實驗]（用電子白板展示）

（教師引導(dǎo)）因為需要用實驗探究凸透鏡成像的大小、虛實等與物距的關(guān)系，除了凸透鏡、刻度尺外，還需要什么器材？（學(xué)生看書：蠟燭、光屏）

（教師進(jìn)一步引導(dǎo)）實驗時，刻度尺可以測量物距和像距，另外還需要觀察什么？（學(xué)生看書：觀察像的大小、虛實、正倒）

（教師進(jìn)一步引導(dǎo)）要研究凸透鏡成像的大小、虛實、正倒與物距的關(guān)系，需要控制的物理量是什么？改變的物理量是什么？（學(xué)生看書：控制凸透鏡的焦距不變，改變物距的大?。?/p>

通過小組交流討論，設(shè)計了一個實驗方案進(jìn)行探究（學(xué)生討論后，請一位代表展示小組的設(shè)計方案，展示如下圖）。

學(xué)生展示實驗設(shè)計。強調(diào)欲在光屏中央得實像，需要將燭焰、凸透鏡、光屏的中心處于同一條直線上;可以先準(zhǔn)確定位物距，再來回移動光屏，觀察光屏上獲得清晰的像時即可找到像距。

學(xué)生小組討論、設(shè)計實驗表格，并投影展示，然后由教師指導(dǎo)學(xué)生修改、補充完整：

測定數(shù)據(jù)記錄表

（教師引導(dǎo)）探究凸透鏡成像實驗的目的是確定凸透鏡所成的像與物距大小的關(guān)系。請各小組注意分工，由兩位組員進(jìn)行實驗操作;一位成員填寫實驗表格，可以先將“物距”這一列按從大到小的順序設(shè)計好具體數(shù)值，然后，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象記錄像的性質(zhì);所有成員都要仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，最后分析成像規(guī)律。

根據(jù)實驗表格設(shè)計，每個小組必須完成6次實驗，教師參與小組實驗并巡回指導(dǎo)。

實驗結(jié)束后，學(xué)生展示實驗結(jié)果，并根據(jù)實驗結(jié)果分析、討論凸透鏡所成的像與物距的大小的規(guī)律。

[分析和結(jié)論]通過實驗可以得出凸透鏡成像的四條規(guī)律：（教師展示）

（1）像的大?。寒?dāng)u>2f時，成倒立、縮小的實像;當(dāng)2f>u>f時，成倒立、放大的實像。

（2）像的虛實：當(dāng)u>f時，成實像;當(dāng)u

（3）凸透鏡所成的實像都是倒立的，虛像都是正立的。

（4）凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像變大。

最后，證明學(xué)生開始的猜想是正確的。

【創(chuàng)設(shè)目的】讓學(xué)生通過猜想、設(shè)計實驗方案、實驗探究，而后得出相關(guān)的物理結(jié)論，這是學(xué)生在實踐過程中逐步構(gòu)建的物理知識體系，是為其個人終身發(fā)展的關(guān)鍵能力進(jìn)行培養(yǎng)的過程，也是學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升渠道。

提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)與課堂教學(xué)血肉相連，尤其是在具體化教學(xué)中，教師需要主動融入實驗教學(xué)這個理念，物理屬于自然學(xué)科，自然學(xué)科離不開實驗探究，只有讓學(xué)生在物理實驗的探究過程中得出相關(guān)的物理結(jié)論，才能在學(xué)習(xí)中潛移默化地獲得物理學(xué)科的專業(yè)素養(yǎng)。

總之，精彩的物理課堂教學(xué)是教師全身心地投入心血的過程，需要教師從物理核心素養(yǎng)的角度再次審視物理實驗，需要學(xué)生不拘一格地實踐物理規(guī)律，這才是在課堂教學(xué)中不斷提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要途徑。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]陳喜.讓物理課堂“活”起來——“探究凸透鏡成像規(guī)律”的教學(xué)設(shè)計與思考[J].物理教學(xué)探討，2016，34（02）：30-32