探究物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 強(qiáng)化核心素養(yǎng)培養(yǎng)

潘振江

隨著素質(zhì)教育的深入推進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生初中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)越來(lái)越被廣大教師所重視。初中物理知識(shí)邏輯性與實(shí)踐性強(qiáng)，展開實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)更利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。作為教師，應(yīng)當(dāng)積極轉(zhuǎn)變觀念，在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中引入生活實(shí)例并深入解析實(shí)驗(yàn)原理，強(qiáng)化發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，完成知識(shí)、技能與情感等目標(biāo)。

一、深入解析實(shí)驗(yàn)原理

學(xué)生學(xué)好初中物理知識(shí)的前提，是具備一定的物理觀念，以全面了解物理規(guī)律與概念。物理實(shí)驗(yàn)探究與操作是為了將實(shí)驗(yàn)原理直觀化，教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可利用多媒體等輔助教學(xué)設(shè)備，向?qū)W生動(dòng)態(tài)展示實(shí)驗(yàn)中涉及的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與相互作用等知識(shí)，幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)原理，以此強(qiáng)化物理觀念。

比如，在《光的反射》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可利用多媒體播放城市圖片等教學(xué)素材，引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望。在實(shí)驗(yàn)觀察中利用多媒體進(jìn)行光傳播演示與運(yùn)動(dòng)講解，讓學(xué)生通過(guò)直觀觀察與實(shí)驗(yàn)原理剖析，對(duì)可逆光路等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象理解更加透徹，繼而培養(yǎng)學(xué)生物理觀念。尤其是在鏡面反射或漫反射等實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，可利用多媒體等輔助教學(xué)設(shè)備，通過(guò)對(duì)平行光反射方向的虛線處理與注解，可幫助學(xué)生快速理解光反射知識(shí)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)原理，從而提高學(xué)習(xí)成效。

在解析物理實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生多視角審視、組合實(shí)驗(yàn)板塊。比如，力學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊是由驗(yàn)證機(jī)械能量守恒與力的合成分解、牛頓第二定律等實(shí)驗(yàn)組成的新實(shí)驗(yàn)板塊。角度不同也可以將實(shí)驗(yàn)板塊有效劃分，如驗(yàn)證型或測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，按照或不按照?qǐng)D像處理數(shù)據(jù)等劃分方式。實(shí)驗(yàn)板塊劃分，拓展了學(xué)生思考空間，求解物理實(shí)驗(yàn)原理的過(guò)程更加直觀，更利于實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)成效的提升。

除此之外，引導(dǎo)學(xué)生深入解析實(shí)驗(yàn)原理，還有利于引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決的過(guò)程中增強(qiáng)綜合能力，包括學(xué)習(xí)信心與觀察能力等。比如，在《物質(zhì)的比熱容》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生了解比熱容概念后，可讓學(xué)生通過(guò)查找資料等方式，了解到生活中銅、干泥土等物質(zhì)的比熱容，借此讓學(xué)生理解比熱容的理論知識(shí)。

二、有效創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案

創(chuàng)新與科學(xué)思維是學(xué)生應(yīng)具備的學(xué)科核心素養(yǎng)，體現(xiàn)在質(zhì)疑與科學(xué)推理論證等能力方面?？茖W(xué)思維貫穿實(shí)驗(yàn)全程，包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)裝置等，都是科學(xué)思維教育因素。對(duì)此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中可引導(dǎo)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)優(yōu)化或是制定實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)改進(jìn)措施等活動(dòng)中來(lái)。

比如，《汽化與液化》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案存在以下弊端，首先是受氣候環(huán)境等因素影響，熱水降溫較為迅速，反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)無(wú)法展開，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察不全面，不利于達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的;其次，塑料袋的結(jié)實(shí)度差，為了避免塑料袋爆裂，塑料袋的膨脹效果不明顯，視覺沖擊力與實(shí)驗(yàn)影響力不足。第三，塑料袋的彈性低，開口處不易密封。師生觀察并總結(jié)實(shí)驗(yàn)不足之處后，通過(guò)小組討論或獨(dú)立思考，提出了以下整改措施：（1）采用酒精燈持續(xù)加熱方式，使水的溫度持續(xù)保持在酒精沸點(diǎn)上。（2）將塑料袋更換為氣球，通過(guò)氣球的膨脹變化，帶給學(xué)生視覺沖擊，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與積極性。相對(duì)于原實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，更利于實(shí)驗(yàn)的反復(fù)演示。除此之外，通過(guò)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)條件等教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力，有利于學(xué)生創(chuàng)新思維與科學(xué)物理觀念的養(yǎng)成。因此，我們圍繞科學(xué)與社會(huì)、環(huán)境等學(xué)科知識(shí)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)學(xué)生展開物理研究與成果應(yīng)用，有利于學(xué)生可持續(xù)發(fā)展與資源節(jié)約等意識(shí)的提升。讓學(xué)生通過(guò)獨(dú)立思考與小組討論，制定出最佳的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中，幫助其養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)思維與敢于質(zhì)疑的精神，有利于其物理思維品質(zhì)提升。

三、循序展開實(shí)驗(yàn)過(guò)程

學(xué)生展開自主實(shí)驗(yàn)，有利于實(shí)驗(yàn)研究能力提升。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要提出與假設(shè)問(wèn)題，并對(duì)結(jié)論作出解釋，最后圍繞研究結(jié)果展開交流反思。為確保學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，教師應(yīng)以探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式逐步取代以往的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，讓學(xué)生經(jīng)歷獨(dú)立思考與動(dòng)手操作等親身體驗(yàn)。

比如，在《光的直線傳播》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)后可鼓勵(lì)學(xué)生自主展開趣味小實(shí)驗(yàn)。教師給出趣味實(shí)驗(yàn)主題，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用不同實(shí)驗(yàn)方法展開自主實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程等方案，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成果分享與總結(jié)評(píng)價(jià)，以切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究能力。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，借助教師提供的實(shí)驗(yàn)素材，設(shè)計(jì)出了神奇分身術(shù)、海市蜃樓等趣味實(shí)驗(yàn)。學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的展開，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)自主構(gòu)建與技能提升，更利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)。再如，在《直線運(yùn)動(dòng)》教學(xué)中，教師改變傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，以探索性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ秸归_教學(xué)。根據(jù)學(xué)生認(rèn)知特征，在以往實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增設(shè)了探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生展開自主實(shí)驗(yàn)提供機(jī)會(huì)。教師給出“研究勻速直線運(yùn)動(dòng)物體的快慢情況”等自主實(shí)驗(yàn)主題后，要求學(xué)生自主記錄路程與時(shí)間等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)觀察，得出初步結(jié)論，最后綜合分析收集數(shù)據(jù)，逐步探索實(shí)驗(yàn)原理，并能夠得出規(guī)律性結(jié)論。自主實(shí)驗(yàn)是復(fù)雜煩瑣的過(guò)程，涉及問(wèn)題提出與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集、分析理論等環(huán)節(jié)，教師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)引導(dǎo)與鼓勵(lì)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利展開。

四、多維呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

貼近生活的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，更利于學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)與科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成。教師在生活化的實(shí)驗(yàn)研究教學(xué)中，無(wú)論是教學(xué)理念，還是實(shí)驗(yàn)方法與細(xì)節(jié)改進(jìn)等，都應(yīng)當(dāng)與生活實(shí)踐靠攏，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)維度不斷拓展，引發(fā)學(xué)生思考物理學(xué)科知識(shí)與技術(shù)、環(huán)境等領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)系，最終強(qiáng)化科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

比如，在《靜電現(xiàn)象》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師引用“帶電的報(bào)紙”等生活中的實(shí)驗(yàn)素材，能夠幫助學(xué)生全面意識(shí)到靜電的用途與概念性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理思維自然過(guò)渡，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)也能夠輕松攻克。融進(jìn)生活化元素的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，確保了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性與生動(dòng)性，更能夠引起學(xué)生情感共鳴。

生活化的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，主要涉及以下幾方面：（1）樹立生活化教學(xué)理念，創(chuàng)設(shè)符合實(shí)際的生活情境，引導(dǎo)學(xué)生有效學(xué)習(xí)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容在現(xiàn)實(shí)生活中的用途，以及給我們生活帶來(lái)的便利，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。（2）創(chuàng)設(shè)生活化教學(xué)情境。情境教學(xué)依托學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)展開，而學(xué)習(xí)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活越貼近，學(xué)生學(xué)習(xí)效果就越理想，對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)等寶貴學(xué)習(xí)資源的利用率就越高。比如，在《杠桿》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可讓學(xué)生操作鑷子與筷子、天平、定滑輪等生活物件，并提出“杠桿原理在生活中的應(yīng)用”與“應(yīng)用杠桿原理的目的”“杠桿支點(diǎn)一定是中心點(diǎn)嗎”等問(wèn)題，讓學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，解答教師提出的問(wèn)題，最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作與研究得出杠桿原理規(guī)律。（3）運(yùn)用物理知識(shí)解決生活中的問(wèn)題。受教學(xué)形式與內(nèi)容等特征影響，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更利于培養(yǎng)學(xué)生理論實(shí)踐綜合能力。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)從生活化的問(wèn)題入手，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用。

核心素養(yǎng)培養(yǎng)貫穿物理教學(xué)全程，尤其是在實(shí)驗(yàn)研究教學(xué)中。為有效培養(yǎng)學(xué)生物理觀念與創(chuàng)新思維等核心素養(yǎng)，教師應(yīng)當(dāng)積極擔(dān)當(dāng)組織者與引導(dǎo)者角色，提高學(xué)生主體地位，讓學(xué)生在動(dòng)手操作等親身體驗(yàn)中，學(xué)習(xí)更多、更全、更加實(shí)用的物理知識(shí)。除此之外，教師要合理運(yùn)用自主實(shí)驗(yàn)與生活化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方法，幫助學(xué)生掌握更多學(xué)習(xí)方法與思維方式。

（作者單位：江蘇省常熟市孝友中學(xué)）

（責(zé)任編輯 曉寒）