發(fā)展核心素養(yǎng)視角下初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

黃 艷

(江蘇省張家港市錦豐初級(jí)中學(xué) 215625)

隨著新課程改革的深化，我們一線物理教師已經(jīng)對(duì)核心素養(yǎng)及物理核心素養(yǎng)有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，當(dāng)下的物理教學(xué)已經(jīng)發(fā)展為如何促進(jìn)核心素養(yǎng)落地階段.以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為抓手組織我們的物理課堂教學(xué)能有效發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).本文借助于具體教學(xué)案例就該話題談幾點(diǎn)筆者的思考.

1 正確理解創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

正確理解創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵是促進(jìn)核心素養(yǎng)在初中物理課堂落地的重要保障.何為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)兀縿?chuàng)新實(shí)驗(yàn)是否就是拿出與教材不一樣的實(shí)驗(yàn)、或者用新的技術(shù)對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)呢？

“創(chuàng)新”所包含的元素很多，不能片面的認(rèn)為是技術(shù)上的改進(jìn)(如DIS傳感器實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)).筆者認(rèn)為，創(chuàng)新更深層次的應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)處理的方式上的完善與改進(jìn)，創(chuàng)新的目的在于讓我們的物理實(shí)驗(yàn)操作更簡(jiǎn)便、更節(jié)能；讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為精確；讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變得更為直觀等等.

如果僅僅是圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“快”，那勢(shì)必弱化實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中物理教學(xué)中的授知、啟思、育人的功能，筆者認(rèn)為，在創(chuàng)新之前應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生自己根據(jù)所學(xué)的物理規(guī)律和原有的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)去猜想和設(shè)計(jì)，哪怕設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)很粗陋，不要緊，這是創(chuàng)新的起點(diǎn)，盡可能地借助于學(xué)生的思路與設(shè)計(jì)展現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)做法的全貌，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生頭腦中原有的認(rèn)知表象并表征出來(lái).然后引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)微處入手思考替代法、改進(jìn)點(diǎn)等等，實(shí)現(xiàn)思維和認(rèn)知的多維度發(fā)展.

在很多學(xué)生眼中，他們并不理解科學(xué)觀察的意義，在他們看來(lái)，觀察就是看看而已，這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤且片面的.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，首先應(yīng)該是站在研究物理知識(shí)層面的“科學(xué)觀察”，應(yīng)該有著非常鮮明的科學(xué)性，學(xué)生必須要用科學(xué)化的視角來(lái)分析和研究相關(guān)現(xiàn)象，這種觀察首先是多感官的，即學(xué)生不是簡(jiǎn)單地用視覺(jué)來(lái)采集信息，他們還需要結(jié)合聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)等多維度地分析某些現(xiàn)象.

2 注重實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可以是分組實(shí)驗(yàn)，也可是演示實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新.其中最為簡(jiǎn)單對(duì)于學(xué)生物理觀念、物理情感培養(yǎng)的創(chuàng)新是實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新.拿演示實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，我們很多教師在教學(xué)伊始開(kāi)門(mén)見(jiàn)山：同學(xué)們，老師前面給大家準(zhǔn)備了……下面來(lái)觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)，看能觀察到哪些現(xiàn)象……，這樣的實(shí)驗(yàn)開(kāi)場(chǎng)，能夠有效激活學(xué)生的物理思維，給他們耳目一新的感覺(jué)么？筆者認(rèn)為效果很一般，如果我們注意實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)方式上的創(chuàng)新，往往可以從一開(kāi)始就給學(xué)生一種帶著問(wèn)題思考，帶著問(wèn)題去搜索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的意識(shí)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就充滿著期待，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察和探究熱情就會(huì)更為飽滿，體驗(yàn)和收獲會(huì)更多.

比如，在和學(xué)生一起探究聲音產(chǎn)生的原理及傳播條件時(shí)，筆者首先沒(méi)有讓學(xué)生看演示實(shí)驗(yàn)，而是讓學(xué)生齊聲高唱《我和我的祖國(guó)》，提出問(wèn)題聲音是怎么產(chǎn)生的呢？帶著問(wèn)題，讓學(xué)生摸著自己的喉嚨再唱高潮部分，切身感受到自己的聲帶在有節(jié)奏地振動(dòng)，理解聲源是振動(dòng)的物體，深切感受到振動(dòng)與聲音之間的關(guān)系.在此基礎(chǔ)上提出新的問(wèn)題，那么歌聲又是怎么傳出去的呢？如果我們站在月球上唱歌，大家還能聽(tīng)到這樣的歌聲么？將學(xué)生的思維點(diǎn)引向是否需要介質(zhì)上.當(dāng)然，由于學(xué)生剛剛涉及到物理，有部分學(xué)生認(rèn)為需要介質(zhì)、有部分同學(xué)認(rèn)為不需要介質(zhì)，到底需不需要呢？此時(shí)，帶著這個(gè)問(wèn)題搬出“鐘罩實(shí)驗(yàn)”，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中放慢抽氣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生感受到聲音越來(lái)越弱.反思聲音越來(lái)越弱的原因，然后再次生成問(wèn)題，如果抽成真空會(huì)如何呢？由此總結(jié)出聲音產(chǎn)生的原理和傳播的條件.

實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)方式上的創(chuàng)新往往能夠有效刺激學(xué)生的感官，調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解更為深刻，促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化和核心素養(yǎng)提升.

3 研讀教材實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)

創(chuàng)新意識(shí)往往與批判精神相輔相成，為了尋找創(chuàng)新點(diǎn)，我們應(yīng)該深度研讀教材中的實(shí)驗(yàn)，分析教材給出實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展和核心素養(yǎng)落地的助力點(diǎn)，同時(shí)也要分析教材所給實(shí)驗(yàn)在操作上和學(xué)生理解上可能存在的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并思考如何優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新.

如光的反射，教材中給出的實(shí)驗(yàn)如圖1所示.

借助于圖1的實(shí)驗(yàn)，讓光路在紙板上顯示光路，通過(guò)紙板沿著軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明三線共面這一結(jié)論.教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與重要的結(jié)論相對(duì)應(yīng)，但是筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，如果采用教材的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示，實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度不是太高，相當(dāng)一部分學(xué)生觀察不到明顯的現(xiàn)象.創(chuàng)新的嘗試我相信大家都有，例如，為了提高實(shí)驗(yàn)的可視度，讓現(xiàn)象更為直觀，我們通常是在激光筆的前端綁上一個(gè)圓柱形玻璃棒，但是這樣創(chuàng)新后又會(huì)有新的問(wèn)題出現(xiàn)，當(dāng)紙板向前翻折時(shí)(向后翻折沒(méi)有問(wèn)題)， 發(fā)現(xiàn)紙板B上也會(huì)出現(xiàn)光束，也就是得不到三線共面的重要結(jié)論.

如何解決教材中出現(xiàn)的不足，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可視度增高，同時(shí)又能夠幫助學(xué)生樹(shù)立正確的物理觀念呢？

首先，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行創(chuàng)新，將圖1中的紙板去除，關(guān)上窗簾，借助于水霧(或煙霧)來(lái)代替紙板顯示光路，光源的選擇上改用較大功率的激光筆，學(xué)生能夠較為清晰的觀察到光的反射現(xiàn)象；然后，轉(zhuǎn)動(dòng)激光筆來(lái)改變?nèi)肷涔獾姆较?入射角)，學(xué)生能夠較為清晰地發(fā)現(xiàn)反射光線的方向(反射角)也隨之而發(fā)生改變.

為了量化反射角與入射角的關(guān)系，可以將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)一步改進(jìn)如圖2所示.

借助于2個(gè)鐵架臺(tái)(圖2中標(biāo)為1)固定大功率激光筆(圖2中標(biāo)為2)和透明塑料板(圖2中標(biāo)為5)、另外，還需要平面鏡(圖2中標(biāo)為4)、強(qiáng)磁鐵2個(gè)(圖2中標(biāo)為3)、用細(xì)線(圖2中標(biāo)為6)和鐵質(zhì)小螺帽來(lái)記錄入射點(diǎn)、入射光線、反射光線.這樣的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能夠?qū)⒐饴贰肮潭ㄏ聛?lái)”，借助于量角器就可以進(jìn)行定量研究入射光線、反射光線與鏡面的夾角為引入“法線”的概念做好鋪墊、打下基礎(chǔ).

從學(xué)生的思維邏輯上看，學(xué)生對(duì)于“探究光的反射規(guī)律”這部分內(nèi)容是容易接受的，而且教材的整個(gè)思路也符合學(xué)生認(rèn)知、思維邏輯發(fā)展順序的，深入研究了“光線”的空間關(guān)系和“角”的等量關(guān)系，實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新不僅讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變得更為直觀，而且對(duì)于后續(xù)折射的研究也打下了基礎(chǔ).

4 聯(lián)系生活，發(fā)展實(shí)踐意識(shí)

核心素養(yǎng)的落地一定是有利于學(xué)生將來(lái)的生產(chǎn)、生活實(shí)踐的，實(shí)踐意識(shí)的發(fā)展是核心素養(yǎng)落地的一個(gè)重要指標(biāo).我們的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)也應(yīng)該注重這個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)槟軌蚝蜕顚?shí)踐聯(lián)系到一起是創(chuàng)新思維運(yùn)用的體現(xiàn)，而這個(gè)層次的創(chuàng)新甚至可能是信手捏來(lái)的小實(shí)驗(yàn)，但是卻能給學(xué)生較大的感官刺激.

例如，筆者在和學(xué)生研究蒸發(fā)時(shí)，與其領(lǐng)著學(xué)生回憶生活中的蒸發(fā)現(xiàn)象，呈現(xiàn)大量的圖片，還不如給學(xué)生來(lái)一個(gè)一個(gè)小巧的實(shí)驗(yàn)，筆者在這節(jié)課的教學(xué)時(shí)，首先用手指蘸些水在黑板上畫(huà)了一個(gè)大大的笑臉，然后帶著學(xué)生看了一會(huì)，笑臉消失了(液態(tài)的水跡沒(méi)了).提出問(wèn)題，水怎么沒(méi)有了？是水分子的憑空消失么？帶著這個(gè)問(wèn)題將學(xué)生的思維帶入液態(tài)向氣態(tài)的物態(tài)轉(zhuǎn)化，帶入蒸發(fā)現(xiàn)象的研究之中.

再比如指導(dǎo)學(xué)生研究聲音的傳播需要介質(zhì)時(shí)，教師將一個(gè)正在播放音樂(lè)的MP3放在玻璃罩中，然后通過(guò)閥門(mén)將內(nèi)部的空氣逐漸抽出來(lái)，隨著空氣的抽出，MP3所播放的音樂(lè)聲逐漸低沉至徹底消失.這一現(xiàn)象的發(fā)生極大地激起了學(xué)生觀察的興趣，這時(shí)教師要允許學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和討論，對(duì)需要走到近前觀察的同學(xué)，教師更要讓他們自由地參與實(shí)驗(yàn)和觀察，學(xué)生會(huì)通過(guò)MP3的電子屏看到：音樂(lè)并沒(méi)有停止播放，只是聲音的傳播受到了影響，這是什么原因?qū)е碌哪?？學(xué)生的疑惑更大，這時(shí)，教師可以在學(xué)生的關(guān)注下打開(kāi)通氣閥門(mén)，學(xué)生會(huì)聽(tīng)到進(jìn)氣聲，且聽(tīng)到音樂(lè)聲重新傳出來(lái)，這是學(xué)生的思維迅速打開(kāi)：聲音的傳輸需要介質(zhì)，它在真空中無(wú)法傳輸.

正如，夸美紐斯在《大教學(xué)論》一書(shū)中寫(xiě)到：“一切都是從感官開(kāi)始的.”我們的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該注重學(xué)生的感官感知，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)應(yīng)該以能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，激活學(xué)生的物理認(rèn)知表象為目的，讓物理規(guī)律的探究變得更為直觀，思維點(diǎn)的邏輯性變得更嚴(yán)謹(jǐn)、更有條理，讓學(xué)生的探究意識(shí)和實(shí)踐意識(shí)得到充分的發(fā)展，最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和思考，將實(shí)驗(yàn)從具象化的現(xiàn)象抽象為簡(jiǎn)潔、科學(xué)的規(guī)律表象，在獲得結(jié)論的同時(shí)，感受到我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中的那種精益求精的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，感受創(chuàng)新意識(shí)發(fā)展帶來(lái)的核心素養(yǎng)的提升.