初中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對學(xué)生物理核心素養(yǎng)培育探析

吳毛順

（安徽師范大學(xué)出版社，安徽 蕪湖 241002）

0 前言

自2014 年教育部便發(fā)布了關(guān)于“核心素養(yǎng)”基本概念的《關(guān)于全面深化課程改革，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》。在學(xué)生廣闊的學(xué)習(xí)道路上，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)對學(xué)生有著重要的意義，良好的學(xué)科素養(yǎng)不僅對于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、整體學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)熟練度、綜合素質(zhì)有著有效的培養(yǎng)、提升，還能使教師的教學(xué)手段多樣化，推進(jìn)教學(xué)進(jìn)度。在初中物理教學(xué)中，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不可或缺的一部分， 特別是在新課改背景下，身為傳道授業(yè)解惑的初中物理教師更需要積極主動地響應(yīng)國家關(guān)于素質(zhì)教育的政策，在教學(xué)時科學(xué)合理安排設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生的物理核心素養(yǎng)得到有效培育。

1 關(guān)于初中物理核心素養(yǎng)的實(shí)質(zhì)

作為初中教育中緊密結(jié)合理論教育與實(shí)踐教育的一門重要學(xué)科——物理學(xué)科，不僅能夠彌補(bǔ)文科教育注重理論的瑕疵，還應(yīng)在學(xué)習(xí)中充分體現(xiàn)科學(xué)核心素養(yǎng)的訴求。初中物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要體現(xiàn)在四個方面：一是物理觀念，簡單地說，就是關(guān)于物理基本概念及規(guī)律，使學(xué)生形成運(yùn)動、力的相互作用、能量的轉(zhuǎn)換等的基本認(rèn)知。 二是科學(xué)思維，即對于活動的形成有著科學(xué)的認(rèn)識， 需要學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)的思維了解、處理事物和物質(zhì)、行為規(guī)范性、有效處理問題等。三是科學(xué)探究， 要求學(xué)生提升自身的物理探究能力，學(xué)生需要主動學(xué)習(xí)，提出問題，使自身猜想假設(shè)形成問題，有效搜集信息并處理問題，并取得正確結(jié)論和有效解釋；并在此過程中，對如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)過程和結(jié)果展開交流、評價和反思，在科學(xué)探究中體驗(yàn)物理的樂趣。 四是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，需要學(xué)生從根本上認(rèn)識科學(xué)，對科學(xué)、社會、技術(shù)、環(huán)境間的關(guān)系有正確的認(rèn)知，做出正確的科學(xué)及情感行為。 日常物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐顯示，物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育有著不可替代的作用。

2 初中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培育策略

2.1 深入研究物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)原理，樹立學(xué)生物理學(xué)科觀念

初中物理課程的核心素養(yǎng)之一——物理觀念，即學(xué)生思想中經(jīng)過提煉和升華的物理知識及概念。物理實(shí)驗(yàn)原理是初中物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程及成果展現(xiàn)的來源。 實(shí)際的課堂教學(xué)中，物理教師應(yīng)該多利用多媒體的強(qiáng)大功能，播放幻燈片展示實(shí)驗(yàn)過程，給學(xué)生具體分析實(shí)驗(yàn)原理及步驟，使學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)原理有更具體的認(rèn)知，以利于親手設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而樹立自身的物理學(xué)科觀念。 例如，進(jìn)行“物體平拋運(yùn)動的研究”實(shí)驗(yàn)時，物理教師可以利用工具給學(xué)生模擬展示運(yùn)動，讓學(xué)生能夠直觀感受實(shí)驗(yàn)過程，結(jié)合專業(yè)講解，深入分析物理實(shí)驗(yàn)原理，使學(xué)生充分掌握物體運(yùn)動的實(shí)質(zhì)，進(jìn)而由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象著手分析知識、理解知識，從而樹立起物理核心素養(yǎng)中的物理觀念。

2.2 精細(xì)調(diào)整物理實(shí)驗(yàn)方案，樹立學(xué)生創(chuàng)新思維

初中物理課程的核心素養(yǎng)之一——科學(xué)思維，目的在于培養(yǎng)、提升學(xué)生的建構(gòu)模型、推理論證、探究質(zhì)疑、創(chuàng)新發(fā)展等各項(xiàng)科學(xué)綜合能力。 因?yàn)樵诔踔形锢碓O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，無論是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)還是實(shí)驗(yàn)裝置的安裝，均是思維的過程和產(chǎn)物。所以，教師在進(jìn)行初中物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時，可以從實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)著手，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)相關(guān)措施，重新制訂、選取相同原理、不同實(shí)驗(yàn)方案，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程的細(xì)節(jié)，精細(xì)調(diào)整物理實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、思考的性格，讓學(xué)生勇于質(zhì)疑并重視真理事實(shí)，從而形成科學(xué)的思維習(xí)慣，有效樹立創(chuàng)新思維。 例如，在進(jìn)行“影響滑動摩擦力大小的因素探究”的實(shí)驗(yàn)時，由于教材中講述的實(shí)驗(yàn)是在長木板上利用彈簧測力計(jì)拉動小木塊做勻速直線運(yùn)動，該實(shí)驗(yàn)方案有著彈簧測力計(jì)示數(shù)較難顯示穩(wěn)定、 不能精準(zhǔn)讀數(shù)，教師難以使木塊進(jìn)行勻速直線運(yùn)動等不足之處。 因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生不斷精細(xì)調(diào)整設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方案，比如將拉動小木塊改為拉動長木板，這樣不管長木板做什么樣的運(yùn)動，小木塊都會不變，處于靜止?fàn)顟B(tài)，如此成功解決了上述相關(guān)問題。由此，教師通過令學(xué)生親身感知實(shí)驗(yàn)過程， 進(jìn)而自行對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證，對不足點(diǎn)產(chǎn)生質(zhì)疑，有所創(chuàng)新，在過程中逐步掌握科學(xué)思維的有效方式，樹立創(chuàng)新思維。

2.3 激發(fā)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)性，樹立學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)思維

初中物理的核心素養(yǎng)之一——科學(xué)探究，不僅是學(xué)生前進(jìn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)， 還是教師的有效教學(xué)方式之一。 它在學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時有著一定要求，既要學(xué)生主動提出物理問題， 產(chǎn)生思維—形成猜想—做出假設(shè)，根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)果并做出解釋，又要學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)的過程中有所交流、進(jìn)行評價和反思。所以，初中物理教師為了充分發(fā)揮設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對于學(xué)生物理核心素養(yǎng)培育的價值，在實(shí)際設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以盡可能進(jìn)行探索性的實(shí)驗(yàn)而不是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠有實(shí)際操作，進(jìn)行探索，從而發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理，總結(jié)出結(jié)果，使學(xué)生有一個提出問題、猜想、假設(shè)與質(zhì)疑、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、論證結(jié)論、交流合作的過程。 例如，“連接電路的方法”教學(xué)中的展示教學(xué)可轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿餍越虒W(xué)，物理教師可以就初中學(xué)生認(rèn)知水平不足、好奇心旺盛的特點(diǎn)，將探究性實(shí)驗(yàn)加入原有的實(shí)驗(yàn)中，利用實(shí)驗(yàn)類型的改變及探究實(shí)驗(yàn)的加入為學(xué)生提供一個自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，激發(fā)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的興趣。教師需要在教授學(xué)生具體的實(shí)驗(yàn)做法及相關(guān)技能的基礎(chǔ)上，引用經(jīng)典的物理實(shí)驗(yàn)使學(xué)生自主研究在實(shí)驗(yàn)過程中獲得實(shí)驗(yàn)方法，總結(jié)歸納，如控制變量法、比較法、轉(zhuǎn)換法、等效替代法等物理實(shí)驗(yàn)方法。 如歐姆定律應(yīng)用在測電阻實(shí)驗(yàn)中時，教師可以讓學(xué)生使用伏安法、半偏法等方法，加以引導(dǎo)，使學(xué)生進(jìn)行關(guān)于實(shí)驗(yàn)有關(guān)流程、步驟、做法的設(shè)計(jì)。 實(shí)驗(yàn)過程中，教師需要求學(xué)生采取不同方法、不同電路甚至不同器材完成實(shí)驗(yàn)，由此樹立學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)思維，培養(yǎng)、提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究素養(yǎng)。

2.4 將生活與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)聯(lián)系， 樹立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)與負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度

嚴(yán)謹(jǐn)及負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度是學(xué)生進(jìn)行一系列物理實(shí)驗(yàn)需要形成的重要素質(zhì)，學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)及實(shí)踐時能從根本上認(rèn)識科學(xué)，有效了解科學(xué)、社會、技術(shù)、環(huán)境間的關(guān)系，有著對環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。 初中課程的物理設(shè)計(jì)性教學(xué)中，不單實(shí)驗(yàn)的理念來源于生活，實(shí)驗(yàn)方式、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及安全等實(shí)驗(yàn)因素也來源于生活， 所以在設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)將生活因素考慮在內(nèi)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，為設(shè)計(jì)出的物理實(shí)驗(yàn)拓展深度。 實(shí)驗(yàn)器材的選取上，師生可以考慮到環(huán)境保護(hù)、廢物利用等；實(shí)驗(yàn)主題的選擇上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活中的知識與物理現(xiàn)象，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中認(rèn)識一些現(xiàn)象的物理本質(zhì)，從而樹立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。 例如，初中物理教師進(jìn)行與“溫度”有關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，教師可以提出“在不同溫度中放入冰塊，記錄液面位置、冰熔化的位置、分析液面變化”的相關(guān)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而提出與“全球氣候變暖，冰山融化”相關(guān)的問題，引發(fā)學(xué)生的思考，從而探究物理實(shí)驗(yàn)與社會、環(huán)境、技術(shù)的關(guān)系，培育學(xué)生責(zé)任意識等物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度素養(yǎng)。

3 結(jié)語

想要在初中物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中有效培育學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，教師必須將各項(xiàng)舉措認(rèn)真落實(shí)到每一個環(huán)節(jié)中。 教師作為教學(xué)的主導(dǎo)者，更應(yīng)該重視設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在物理核心素養(yǎng)培育中的價值，教師需要明確教學(xué)思路，認(rèn)清物理核心素養(yǎng)的實(shí)質(zhì)，科學(xué)合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。