基于提升核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化

薛勇琴 黃樹清

摘? ?要：隨著物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，初中物理教學(xué)迎來了巨大的挑戰(zhàn)。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)致力于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文以“探究光反射時(shí)的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)為例，介紹優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三個(gè)途徑，旨在提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)器材;光的反射

2017年新修訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，在前一輪課改“三維目標(biāo)”的基礎(chǔ)上，提出了“核心素養(yǎng)”。新一輪提出的“核心素養(yǎng)”可以更好地彌補(bǔ)過去教育中的不足，更適合當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，也更符合現(xiàn)在學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。物理學(xué)科核心素養(yǎng)由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個(gè)維度構(gòu)成。物理教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、使抽象的知識(shí)變得具體，是初中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，同時(shí)也是提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容，尤其是在提升學(xué)生科學(xué)思維與科學(xué)探究?jī)蓚€(gè)方面[ 1 ]。

筆者就以八年級(jí)人教版第四章第二節(jié)中“探究光反射時(shí)的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)為例，談?wù)勅绾蝺?yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促使學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)得到進(jìn)一步發(fā)展。

1? 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)器材，重視學(xué)生主體

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教的行為、學(xué)的行為都應(yīng)該圍繞發(fā)展學(xué)生個(gè)性需要和社會(huì)需求而開展。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生主要是扮演“配角”，由教師負(fù)責(zé)安排好實(shí)驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)，包括直接給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)中所需要的實(shí)驗(yàn)器材，這往往會(huì)導(dǎo)致學(xué)生感到枯燥，注意力無法集中，極大地阻礙了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，突出學(xué)生主體地位尤為重要?？梢韵扔蓪W(xué)生親自選取實(shí)驗(yàn)所需的器材，促使師生一同經(jīng)歷，體驗(yàn)原有實(shí)驗(yàn)器材的不足，從而引導(dǎo)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)器材，這樣不僅能實(shí)現(xiàn)自主，合作，還能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

在人教版初中物理教材中，“探究光反射時(shí)的規(guī)律”是第四章第二節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了光的直線傳播相關(guān)內(nèi)容，奠定了探究光的反射實(shí)驗(yàn)的知識(shí)基礎(chǔ)。

例如，在實(shí)驗(yàn)開始之前，教師讓學(xué)生自行思考并選取“探究光的反射規(guī)律”所需的實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生會(huì)根據(jù)上節(jié)課光的直線傳播的知識(shí)基礎(chǔ)，自然而然選取激光筆、平面鏡以及光屏進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

教師引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：“利用光屏很難觀察到反射光和入射光的位置”，如圖1所示。經(jīng)過學(xué)生的討論分析得出，光屏的作用是承接光路，因?yàn)楣饴吩诳諝庵袩o法明顯顯示出來。但是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光屏的效果也不是很明顯，所以應(yīng)該選取別的儀器替換掉光屏。

教師指出那能否讓光路在空氣中直接顯現(xiàn)出來，引發(fā)學(xué)生思考，之后教師給學(xué)生科普丁達(dá)爾效應(yīng)。只要在空氣中加入直徑小于可見光波長(zhǎng)的微粒，就能在空氣中看到光路。

此時(shí)教師引入噴霧儀，并向?qū)W生演示用噴霧呈現(xiàn)光路，如圖2所示。噴霧儀可以形成細(xì)微的水霧，光線就可以呈現(xiàn)在我們的立體空間當(dāng)中。

教材中的利用光屏呈現(xiàn)光路的方法，將光線局限在二維空間中，而且需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整光屏的位置，實(shí)驗(yàn)效率較為低下。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)器材，利用噴霧儀可以清楚地觀察到光線的位置，而且突破了二維平面的局限。實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與實(shí)驗(yàn)參與度。

與學(xué)生共同體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材的優(yōu)化過程，在真實(shí)場(chǎng)景中，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象引發(fā)思考，學(xué)生得以自己體驗(yàn)分析。在優(yōu)化器材的過程中學(xué)生主動(dòng)經(jīng)歷了思考、分析等思維過程，發(fā)展了分析思維。讓學(xué)生主動(dòng)融入，積極思考，主動(dòng)探究，注重學(xué)生的主體地位，有效地導(dǎo)向?qū)W生核心素養(yǎng)的提高。

2? 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，培育科學(xué)思維

在人教版八年級(jí)物理第四章第二節(jié)“光的反射”中，教材對(duì)于“探究光反射時(shí)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)安排如圖3所示[ 2 ]。

例如，“法線的引入”是探究光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn)中重要的一環(huán)。課程標(biāo)準(zhǔn)要求“了解法線、反射角、入射角等含義”其中法線的引入對(duì)于學(xué)生比較抽象，而教材中在直接給出法線概念，這種編排缺乏實(shí)驗(yàn)輔助，學(xué)生無法體會(huì)引入法線的必要性，不利于學(xué)生的理解消化。

而且，教材中的實(shí)驗(yàn)編排是先探究反射角和入射角的大小關(guān)系，之后再探究三線是否共面。這不符合學(xué)生的認(rèn)知構(gòu)建，沒有遵循認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生是無法理解為何實(shí)驗(yàn)最后要探究三線共面，這樣會(huì)阻礙了學(xué)生科學(xué)思維的提高。因此應(yīng)該調(diào)整優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)此進(jìn)行突破，符合初中生認(rèn)識(shí)客觀世界的特點(diǎn)，提升科學(xué)思維。

因此，筆者將實(shí)驗(yàn)重新進(jìn)行編排，如圖4所示。

本實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)置為：首先實(shí)驗(yàn)前引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，辨識(shí)事實(shí)，形成自己的思考;接著通過實(shí)驗(yàn)探究反射光所在的位置，從三維空間縮小到二維平面，為了確定該平面，由此引入法線概念，加深學(xué)生理解物理現(xiàn)象背后的本質(zhì);然后為了進(jìn)一步確定出反射光所在的位置，從而引入反射角與入射角概念，通過一步步的引導(dǎo)促進(jìn)學(xué)生不斷深入思考;最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，促使學(xué)生進(jìn)一步鞏固實(shí)驗(yàn)，思維得到不斷發(fā)展。

通過實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中體會(huì)到引入法線、反射角和入射角概念的必要性，親身經(jīng)歷反射光的位置從三維空間縮小到二維平面，再從二維平面到確定位置的實(shí)驗(yàn)過程，使學(xué)生從觀察到逐步深入探究，思維不斷進(jìn)階，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，從而進(jìn)一步發(fā)展提高學(xué)生的核心素養(yǎng)

3? 設(shè)置問題環(huán)節(jié)，提高探究能力

教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，應(yīng)先根據(jù)具體的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確定問題的設(shè)置環(huán)節(jié)。合理的問題設(shè)置可以幫助學(xué)生的認(rèn)識(shí)逐漸深入提高，使學(xué)生在有序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的同時(shí)，掌握學(xué)習(xí)方法，形成主動(dòng)探究意識(shí)，提高探究能力。

例如，在本次探究光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，教師可圍繞以下提出的3個(gè)問題，幫助引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

問題1：通過觀察，若已知一條入射光，能否快速判斷出反射光的位置？

學(xué)生通過觀察光的反射現(xiàn)象，進(jìn)行思考討論。教師可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行大膽的猜想并引導(dǎo)學(xué)生可以用實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行探究。

由此，引入本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹疤骄抗獾姆瓷湟?guī)律”。

問題2：我們知道光的反射是發(fā)生在整個(gè)空間中的，空間是由無數(shù)個(gè)平面組成的，那反射光是在那個(gè)平面或者哪幾個(gè)平面呢？

根據(jù)問題2，學(xué)生通過不斷改變?nèi)肷涔獾奈恢眠M(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，最后得出一條入射光對(duì)應(yīng)一條反射光，而且反射光和入射光始終在同一平面。為了確定該平面，由此引入法線的概念以及光路圖模型。

問題3：平面是由無數(shù)條直線組成的，那能否進(jìn)一步將反射光的位置縮小呢？

為了更好的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生依據(jù)已有的數(shù)學(xué)幾何知識(shí)，提出可引入角度來解決。從而自然而然的引入入射角和反射角概念。之后，學(xué)生通過探究角度關(guān)系，進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究。經(jīng)過探究得到反射角等于入射角。至此，確定出反射光所在的位置。學(xué)生在教師引導(dǎo)下，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究得到的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)歸納，得到光的反射定律。

循序漸進(jìn)的問題設(shè)置，促使學(xué)生的思維火花不斷激發(fā)碰撞，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，形成主動(dòng)探究的意識(shí)，穩(wěn)步提高實(shí)驗(yàn)探究能力，落實(shí)核心素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

4? 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中物理教學(xué)中充當(dāng)著特別重要的角色。優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠讓學(xué)生自主參與到實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生不斷地思考，不斷深入實(shí)驗(yàn)，有效地提升了科學(xué)思維與探究能力，從而達(dá)到發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻(xiàn)：

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