核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初中物理演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)案例探究

摘 要：在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芪龑W(xué)生的注意力，也能幫助學(xué)生加深對(duì)物理概念和實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解和掌握，能化抽象知識(shí)點(diǎn)為具體，化枯燥為生動(dòng)，把研究的物理現(xiàn)象清楚地展示在學(xué)生面前，能引導(dǎo)學(xué)生觀察，并讓學(xué)生進(jìn)行思考。一線教師應(yīng)深入研究演示實(shí)驗(yàn)，通過改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，提高演示實(shí)驗(yàn)可視性和情境性，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);初中物理;演示實(shí)驗(yàn)

目前，物理演示實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效率偏低，一方面，現(xiàn)用教材中演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與現(xiàn)有的演示實(shí)驗(yàn)器材不配套，另一方面，演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后跟不上演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)裝置在設(shè)計(jì)上存在缺陷影響到實(shí)驗(yàn)的效果，不能滿足物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，教師忽略了學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力較差，科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)探究能力得不到有效的培養(yǎng)。

隨著教育部發(fā)布關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見實(shí)施，一線教師的物理教師越來越重視演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)。筆者立足教學(xué)實(shí)情探索符合發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的物理演示實(shí)驗(yàn)，從物理演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)入手，深度研究演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，將傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代新興科技進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，切實(shí)增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的趣味性和吸引力，鼓勵(lì)師生自制演示實(shí)驗(yàn)教具和做課外實(shí)驗(yàn)，讓師生在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究中深刻領(lǐng)會(huì)物理實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷概念建構(gòu)或探索規(guī)律的完整過程，促進(jìn)學(xué)生相應(yīng)能力的發(fā)展，讓學(xué)生在演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過程中認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)的價(jià)值及其與生活、社會(huì)、科技的聯(lián)系，逐漸使學(xué)生成為創(chuàng)新型、復(fù)合型人才，使學(xué)生養(yǎng)成終身發(fā)展所需的必備品格與關(guān)鍵能力。

一、 改進(jìn)物理演示實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)變學(xué)生物理觀念

物理演示實(shí)驗(yàn)是為了展示物理觀念，揭示物理過程的發(fā)生，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思考、并配合教學(xué)內(nèi)容而由教師操作示范的實(shí)驗(yàn)，它是物理教學(xué)中最富有活力的部分。通過演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，可以簡單生動(dòng)地把抽象復(fù)雜的物理概念、規(guī)律生動(dòng)直觀地展示在學(xué)生面前，幫助學(xué)生在物理觀念和物理知識(shí)之間建立聯(lián)系，使學(xué)生理解運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);使物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華;從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題。有效落實(shí)“物理觀念”的培養(yǎng)。

案例1：電磁感應(yīng)現(xiàn)象

1. 原型實(shí)驗(yàn)：把條形磁體插入（撥出）螺線管，觀察靈敏電表計(jì)的指針變化。

缺點(diǎn)：這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)不夠新穎，不能給學(xué)生眼前一亮的感覺。

2. 改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)器材：兩個(gè)線圈、兩條彈簧、兩根條形磁體、兩個(gè)帶鉤貼、兩個(gè)支架、紅藍(lán)導(dǎo)線各一根、兩個(gè)透明玻璃瓶。

（2）組裝器材：用兩根導(dǎo)線連接兩個(gè)線圈形成并聯(lián)，把兩個(gè)線圈放在玻璃瓶上，在兩個(gè)支架上分別掛兩條彈簧，分別在兩條磁體相反的磁極兩端上貼穩(wěn)兩個(gè)鉤。

（3）實(shí)驗(yàn)過程：在兩個(gè)彈簧掛兩條條形磁體，使磁極相反，先用手把左側(cè)的條形拉入線圈中，然后放手，上方彈簧把左側(cè)條形磁體拉上，在重力和彈力作用下，左側(cè)條形磁體在線圈中上下切割磁感線，同時(shí)閉合線圈中產(chǎn)生電流，右側(cè)線圈也有電流，使線圈產(chǎn)生磁場，磁場與條形磁體相互排斥作用，使條形磁體往上運(yùn)動(dòng)，在重力和彈力作用下，右側(cè)條形磁體在線圈中上下切割磁感線，使線圈產(chǎn)生電流，左側(cè)線圈也有電流，線圈產(chǎn)生磁磁極，磁極與條形磁體相互排斥，在重復(fù)性的能量轉(zhuǎn)化，重復(fù)進(jìn)行電磁感應(yīng)和電流磁應(yīng)。對(duì)此演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)后，演示效果更直觀形象，同時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置更簡單方便，學(xué)生對(duì)此演示實(shí)驗(yàn)很感興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的積極性，激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的好奇心，培養(yǎng)了學(xué)生的物理觀念。

二、 改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

教師本著演示實(shí)驗(yàn)操作簡單化、實(shí)驗(yàn)材料生活化、實(shí)驗(yàn)制作低成本化等原則加以改進(jìn)，切實(shí)增強(qiáng)了演示實(shí)驗(yàn)的趣味性和吸引力，開闊了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生的觀察能力和理解能力。引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)方案，充分發(fā)揮了學(xué)生自己的主觀能動(dòng)性，并讓每個(gè)學(xué)生能參與演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)和原理的表述能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，潛移默化中培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。

案例2：液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系

1. 原型實(shí)驗(yàn)：在同一瓶中鉆三個(gè)孔，a孔在上，b孔在下，c孔最下，裝滿水后，觀察哪個(gè)孔噴的水最遠(yuǎn)，液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)的演示實(shí)驗(yàn)，部分教師采用一個(gè)大礦泉水瓶子鉆三個(gè)不同高度的孔，把水倒入瓶子里，觀察水三個(gè)孔子射出水的遠(yuǎn)近，通過射出水的遠(yuǎn)近來說明壓強(qiáng)的大小與液體珠深度有關(guān)。

缺點(diǎn)：三個(gè)孔同時(shí)流出水，學(xué)生不能快速地觀察到實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，水就流完了，同時(shí)學(xué)生出現(xiàn)混亂，不容易使學(xué)生分析出錯(cuò)誤的原因。

2. 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)器材：一支大功率綠光激光筆、兩個(gè)透明礦泉水瓶、一根透明管、一個(gè)鐵架臺(tái)支架、一把一米刻度尺。

（2）器材組裝：將兩個(gè)透明礦泉水瓶口用膠水粘住來增加水的深度，在礦泉水瓶下方鉆一個(gè)孔，將一根透明管插入瓶孔，并用熱熔膠密封好，用試管夾夾穩(wěn)激光筆，在透明管口豎直下方放一把一米刻度尺。

（3）實(shí)驗(yàn)過程：把礦泉水瓶子放在講臺(tái)上，調(diào)整激光筆，使光束從礦泉水瓶一側(cè)穿過透明管中心，快速裝滿水，此時(shí)可以清晰地看到一束綠光從另一側(cè)射入水中進(jìn)入白色的觀察到水流出管的水是綠色，光在水中形成的不斷反射，隨著水深度減少，瓶子里射出這條綠水慢慢變短，可以從一米刻度尺中可以看到示數(shù)，讓生觀察的瓶子里射出綠水也變慢慢變近的原因是水的深度減小。

三、 改進(jìn)物理演示實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生科學(xué)探究能力

演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)是國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要內(nèi)容，也是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要途徑，演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)需要師生進(jìn)行前期的精心設(shè)計(jì)、協(xié)同合作、反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)更新，這樣可極大地提高師生的動(dòng)手能力、思維能力、自主探究能力及創(chuàng)新能力，使師生的許多奇思妙想在演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與自制創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)中得以產(chǎn)生和實(shí)現(xiàn)，從有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

案例3：光在同種均勻介質(zhì)和不均勻介質(zhì)路徑

1. 原型演示實(shí)驗(yàn)：在長方形玻璃缸中裝滿水，部分老師會(huì)選擇在玻璃缸一側(cè)放入濃鹽水，然后，大功率激光筆從側(cè)面射入水中，觀察發(fā)光在液體中的傳播路徑。

缺點(diǎn)：由于濃鹽水很快會(huì)往下沉，擴(kuò)散速度很快，學(xué)生沒有辦法觀察到實(shí)驗(yàn)過程，導(dǎo)致演示實(shí)驗(yàn)效果較差。

2. 改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)器材：一支大功率綠光激光筆、長方形玻璃缸、調(diào)制好的硫代硫酸鈉溶液、一個(gè)漏斗、一根膠管。

（2）器材組裝：將長方形玻璃缸放在講臺(tái)上，在玻璃缸中裝滿水，用膠管套漏斗。

（3）實(shí)驗(yàn)過程：在玻璃缸右側(cè)放入帶膠管的漏斗，使膠管端口接近玻璃缸底部，往漏斗中倒入調(diào)制好的硫代硫酸鈉溶液，慢慢抽出漏斗，過30秒鐘后，等到硫代硫酸鈉溶液小局部的擴(kuò)散后，用激光筆從左側(cè)上方開始慢慢往下移動(dòng)，射入液體中，觀察到光在上半部分液體中沿直線傳播，繼續(xù)往下移動(dòng)激光筆照射液體中時(shí)，會(huì)清晰地觀察到光束發(fā)生了彎曲，發(fā)生彎曲的地方正是剛才倒入硫代硫酸鈉溶液的地方，通過來回的幾次對(duì)比現(xiàn)象，學(xué)生可以觀察到光在同種均勻介質(zhì)和不均勻介質(zhì)路徑，實(shí)驗(yàn)效果比較明顯，因此，可以說明光的傳播路徑是有條件的，光在同種均勻介質(zhì)是沿直線傳播的。此演示實(shí)驗(yàn)著眼于引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究能力，促使學(xué)生對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行融合，幫助學(xué)生逐漸形成終身學(xué)習(xí)能力。

四、 改進(jìn)物理演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任

在課堂教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生在原有演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，有效地組織學(xué)生開展好基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和拓展性實(shí)驗(yàn)，注重加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)與多學(xué)科融合教育，豐富演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施形式，在綜合運(yùn)用觀察、觀測(cè)、模擬、體驗(yàn)、設(shè)計(jì)、制作、調(diào)查等多種演示實(shí)驗(yàn)方式的基礎(chǔ)上，切實(shí)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性和吸引力，提高演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果。從而真正提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐素養(yǎng)、問題解決能力，真正培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。

案例4：探究水的沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系

1. 原型演示實(shí)驗(yàn)：先用注射器給正在沸騰的水打氣加壓，觀察水是否還能繼續(xù)沸騰。緊接著，用注射器

對(duì)剛停止沸騰的水抽氣減壓，觀察水能否重新沸騰。當(dāng)教師用注射器給燒瓶內(nèi)正在沸騰的水打氣加壓時(shí)，學(xué)生會(huì)觀察到正在沸騰的水停止了沸騰，學(xué)生會(huì)提出疑問：水停止沸騰是由于增大燒瓶內(nèi)的氣壓導(dǎo)致水的溫度降低，還是水的溫度保持不變？當(dāng)教師用注射器給燒瓶內(nèi)正在沸騰的水抽氣減壓時(shí)，學(xué)生會(huì)觀察到剛停止沸騰的水重新沸騰，此時(shí)學(xué)生會(huì)提出疑問：水重新沸騰是由于減小燒瓶內(nèi)的氣壓導(dǎo)致水的溫度上升，還是水的溫度保持不變？

缺點(diǎn)：教材中原型演示實(shí)驗(yàn)沒有顯示出燒瓶內(nèi)水溫度的變化情況，同時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)過程也沒有顯示出燒瓶內(nèi)氣壓變化情況，這使學(xué)生在觀察演示實(shí)驗(yàn)過程中沒有獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)氣壓影響水沸騰產(chǎn)生多個(gè)疑問。

2. 改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)裝置

（2）實(shí)驗(yàn)器材：平底燒瓶、橡膠塞，兩條20cm長的橡膠軟管、酒精燈、石棉網(wǎng)、醫(yī)用注射器500mL和30mL各一個(gè)、探頭數(shù)字溫度計(jì)、80℃熱水、紅色墨水。

（3）器材組裝：在橡膠塞中間鉆三個(gè)孔，分別在三個(gè)孔內(nèi)插入電子溫度計(jì)的探頭和兩根玻璃管，用熱熔膠把橡膠塞三個(gè)孔的縫密封好，在兩根膠管兩端口分別套住兩根玻璃管和兩個(gè)注射器，在白板上

用熱膠將30mL的注射器固定住，在注射器兩側(cè)用紅色線標(biāo)出，將紅色指針粘在注射器活塞推柄上，把探頭數(shù)字溫度計(jì)顯示屏固定在白板上。

（4）實(shí)驗(yàn)過程：在橡皮塞上鉆三孔，在三孔中分別裝入探頭數(shù)顯溫度計(jì)、玻璃管，用熱熔膠密封好橡皮塞上的三孔，以免因氣密性不好造成實(shí)驗(yàn)效果的不明顯或者失敗。分別用橡膠軟管套住500mL和30mL的注射器，把30mL注射器固定在白板上，并在注射器兩邊標(biāo)出紅色刻度，用紅色指針粘注射器活塞推柄上，通過紅色指針上下運(yùn)動(dòng)來顯示氣壓的變化。將探頭數(shù)顯溫度計(jì)固定在白板上，讓學(xué)生通過讀取示數(shù)知道瓶內(nèi)水的溫度。為了減少加熱的時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)的效率，將85℃的開水倒入燒瓶中，并滴入幾滴紅色墨水，提高實(shí)驗(yàn)的可視性。用酒精燈對(duì)平底燒瓶里的水進(jìn)行加熱，使其沸騰，并記下溫度（注意溫度計(jì)不要碰到平底燒瓶的瓶壁）。用注射器對(duì)瓶內(nèi)打氣減壓，觀察平底燒瓶中的現(xiàn)象，觀察此刻溫度計(jì)的示數(shù)，同時(shí)觀察氣壓變化情況。移走酒精燈，待水停止沸騰后

1分鐘左右，用500mL注射器對(duì)瓶進(jìn)行抽氣減壓，在向外抽氣的過程中，觀察平底燒瓶中的現(xiàn)象，觀察此刻溫度計(jì)的示數(shù)，同時(shí)，觀察30mL的注射器活塞推柄上紅色指針上下運(yùn)動(dòng)，顯示氣壓的變化情況，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程很感興趣，學(xué)生細(xì)心的觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，在數(shù)據(jù)分析中得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神，學(xué)生敢于動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。

總之，通過演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，使抽象枯燥的知識(shí)變得生動(dòng)有趣，增強(qiáng)了演示實(shí)驗(yàn)的趣味性，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新潛能，激勵(lì)了學(xué)生的好奇心，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行大膽地自制演示實(shí)驗(yàn)教具和演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。從而激發(fā)了學(xué)生探索物理知識(shí)的欲望，有效培養(yǎng)了學(xué)生的物理觀念，提升了學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力，正確地培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感，培養(yǎng)了學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃如金.利用日常生活用品改進(jìn)初中物理演示實(shí)驗(yàn)的可操作性案例研究[J].神州，2017（36）：71.

作者簡介：黃靈萬，廣東省清遠(yuǎn)市，廣東省清遠(yuǎn)市連山壯族瑤族自治縣民族中學(xué)。