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

摘 要：如何促進核心素養(yǎng)在初中物理課堂落地？對于初中物理教學(xué)而言不可缺失了創(chuàng)新實驗教學(xué)，借助于實驗創(chuàng)新這一重要抓手，不僅可以幫助學(xué)生形成正確的物理觀念，還有助于科學(xué)思維和實驗探究素養(yǎng)的發(fā)展.

關(guān)鍵詞：初中物理;核心素養(yǎng);創(chuàng)新實驗;實驗設(shè)計

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2022）02-0115-03

作者簡介：黃艷（1982.3-），女，本科，中小學(xué)一級教師，從事初中物理教學(xué)研究.

隨著新課程改革的深化，我們一線物理教師已經(jīng)對核心素養(yǎng)及物理核心素養(yǎng)有了較為深刻的認識，當下的物理教學(xué)已經(jīng)發(fā)展為如何促進核心素養(yǎng)落地階段.以創(chuàng)新實驗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筆者的思考.

1 正確理解創(chuàng)新實驗

正確理解創(chuàng)新實驗的內(nèi)涵是促進核心素養(yǎng)在初中物理課堂落地的重要保障.何為創(chuàng)新實驗?zāi)兀縿?chuàng)新實驗是否就是拿出與教材不一樣的實驗、或者用新的技術(shù)對教材實驗進行改進呢？

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

如果僅僅是圖實驗教學(xué)的“快”，那勢必弱化實驗教學(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)律和原有的實驗經(jīng)驗去猜想和設(shè)計，哪怕設(shè)計的實驗很粗陋，不要緊，這是創(chuàng)新的起點，盡可能地借助于學(xué)生的思路與設(shè)計展現(xiàn)傳統(tǒng)實驗做法的全貌，充分調(diào)動學(xué)生頭腦中原有的認知表象并表征出來.然后引導(dǎo)學(xué)生從細微處入手思考替代法、改進點等等，實現(xiàn)思維和認知的多維度發(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，觀察就是看看而已，這種認識是錯誤且片面的.創(chuàng)新實驗，首先應(yīng)該是站在研究物理知識層面的“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)生不是簡單地用視覺來采集信息，他們還需要結(jié)合聽覺、嗅覺、觸覺等多維度地分析某些現(xiàn)象.

2 注重實驗呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新

創(chuàng)新實驗可以是分組實驗，也可是演示實驗的創(chuàng)新.其中最為簡單對于學(xué)生物理觀念、物理情感培養(yǎng)的創(chuàng)新是實驗呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新.拿演示實驗來說，我們很多教師在教學(xué)伊始開門見山：同學(xué)們，老師前面給大家準備了……下面來觀察一個實驗，看能觀察到哪些現(xiàn)象……，這樣的實驗開場，能夠有效激活學(xué)生的物理思維，給他們耳目一新的感覺么？筆者認為效果很一般，如果我們注意實驗呈現(xiàn)方式上的創(chuàng)新，往往可以從一開始就給學(xué)生一種帶著問題思考，帶著問題去搜索實驗現(xiàn)象的意識，學(xué)生對實驗現(xiàn)象就充滿著期待，學(xué)生的實驗觀察和探究熱情就會更為飽滿，體驗和收獲會更多.

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，筆者首先沒有讓學(xué)生看演示實驗，而是讓學(xué)生齊聲高唱《我和我的祖國》，提出問題聲音是怎么產(chǎn)生的呢？帶著問題，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，理解聲源是振動的物體，深切感受到振動與聲音之間的關(guān)系.在此基礎(chǔ)上提出新的問題，那么歌聲又是怎么傳出去的呢？如果我們站在月球上唱歌，大家還能聽到這樣的歌聲么？將學(xué)生的思維點引向是否需要介質(zhì)上.當然，由于學(xué)生剛剛涉及到物理，有部分學(xué)生認為需要介質(zhì)、有部分同學(xué)認為不需要介質(zhì)，到底需不需要呢？此時，帶著這個問題搬出“鐘罩實驗”，同時在實驗過程中放慢抽氣的實驗過程，讓學(xué)生感受到聲音越來越弱.反思聲音越來越弱的原因，然后再次生成問題，如果抽成真空會如何呢？由此總結(jié)出聲音產(chǎn)生的原理和傳播的條件.

實驗呈現(xiàn)方式上的創(chuàng)新往往能夠有效刺激學(xué)生的感官，調(diào)動學(xué)生的思維，讓學(xué)生對物理知識的理解更為深刻，促進知識內(nèi)化和核心素養(yǎng)提升.

3 研讀教材實驗創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計

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

如光的反射，教材中給出的實驗如圖1所示.

借助于圖1的實驗，讓光路在紙板上顯示光路，通過紙板沿著軸線的轉(zhuǎn)動，說明三線共面這一結(jié)論.教材的實驗設(shè)計與重要的結(jié)論相對應(yīng)，但是筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)，如果采用教材的實驗進行演示，實驗的可見度不是太高，相當一部分學(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，為了提高實驗的可視度，讓現(xiàn)象更為直觀，我們通常是在激光筆的前端綁上一個圓柱形玻璃棒，但是這樣創(chuàng)新后又會有新的問題出現(xiàn)，當紙板向前翻折時（向后翻折沒有問題）， 發(fā)現(xiàn)紙板B上也會出現(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，讓實驗現(xiàn)象的可視度增高，同時又能夠幫助學(xué)生樹立正確的物理觀念呢？

首先，對實驗裝置進行創(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)動激光筆來改變?nèi)肷涔獾姆较颍ㄈ肷浣牵?，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，可以將實驗裝置進一步改進如圖2所示.

借助于2個鐵架臺（圖2中標為1）固定大功率激光筆（圖2中標為2）和透明塑料板（圖2中標為5）、另外，還需要平面鏡（圖2中標為4）、強磁鐵2個（圖2中標為3）、用細線（圖2中標為6）和鐵質(zhì)小螺帽來記錄入射點、入射光線、反射光線.這樣的實驗創(chuàng)新能夠?qū)⒐饴贰肮潭ㄏ聛怼?，借助于量角器就可以進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，而且教材的整個思路也符合學(xué)生認知、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，實驗的創(chuàng)新不僅讓實驗現(xiàn)象變得更為直觀，而且對于后續(xù)折射的研究也打下了基礎(chǔ).

4 聯(lián)系生活，發(fā)展實踐意識

核心素養(yǎng)的落地一定是有利于學(xué)生將來的生產(chǎn)、生活實踐的，實踐意識的發(fā)展是核心素養(yǎng)落地的一個重要指標.我們的創(chuàng)新實驗也應(yīng)該注重這個環(huán)節(jié)，因為能夠和生活實踐聯(lián)系到一起是創(chuàng)新思維運用的體現(xiàn)，而這個層次的創(chuàng)新甚至可能是信手捏來的小實驗，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，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)生來一個一個小巧的實驗，筆者在這節(jié)課的教學(xué)時，首先用手指蘸些水在黑板上畫了一個大大的笑臉，然后帶著學(xué)生看了一會，笑臉消失了（液態(tài)的水跡沒了）.提出問題，水怎么沒有了？是水分子的憑空消失么？帶著這個問題將學(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，教師將一個正在播放音樂的MP3放在玻璃罩中，然后通過閥門將內(nèi)部的空氣逐漸抽出來，隨著空氣的抽出，MP3所播放的音樂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，這時教師要允許學(xué)生圍繞實驗現(xiàn)象進行觀察和討論，對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驗和觀察，學(xué)生會通過MP3的電子屏看到：音樂并沒有停止播放，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，教師可以在學(xué)生的關(guān)注下打開通氣閥門，學(xué)生會聽到進氣聲，且聽到音樂聲重新傳出來，這是學(xué)生的思維迅速打開：聲音的傳輸需要介質(zhì)，它在真空中無法傳輸.

正如，夸美紐斯在《大教學(xué)論》一書中寫到：“一切都是從感官開始的.”我們的創(chuàng)新實驗教學(xué)應(yīng)該注重學(xué)生的感官感知，實驗方案的設(shè)計應(yīng)該以能夠調(diào)動學(xué)生的思維，激活學(xué)生的物理認知表象為目的，讓物理規(guī)律的探究變得更為直觀，思維點的邏輯性變得更嚴謹、更有條理，讓學(xué)生的探究意識和實踐意識得到充分的發(fā)展，最終通過實驗現(xiàn)象的觀察和思考，將實驗從具象化的現(xiàn)象抽象為簡潔、科學(xué)的規(guī)律表象，在獲得結(jié)論的同時，感受到我們在教學(xué)過程中的那種精益求精的科學(xué)態(tài)度與責任，感受創(chuàng)新意識發(fā)展帶來的核心素養(yǎng)的提升.

參考文獻：

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[責任編輯：李 璟]

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