基于核心素養(yǎng)理念的初中物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)策略

文/ 陽(yáng)江市江城區(qū)教師發(fā)展中心 彭崇生

義務(wù)教育物理課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能有效地培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，而物理實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)操作，因此學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的興趣培養(yǎng)和訓(xùn)練顯得越來(lái)越重要。初中物理教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以采用各種教學(xué)策略，提高他們的實(shí)驗(yàn)興趣和操作能力，同時(shí)也要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感，提高學(xué)生整體核心素養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)情境，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣

興趣是最好的老師，學(xué)生有了良好的物理學(xué)習(xí)興趣，就有了學(xué)好物理的內(nèi)在動(dòng)力。青少年都有對(duì)周圍事物、現(xiàn)象的好奇心，而義務(wù)教育物理課程又充分體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，身邊處處有物理。教師應(yīng)該利用教材或身邊事例創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作的興趣。粵教滬科版物理八年級(jí)上冊(cè)第一章《走進(jìn)物理世界》，編者就是想通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，除了讓學(xué)生了解物理學(xué)就在身邊，怎樣學(xué)好物理外，更是安排了“測(cè)量長(zhǎng)度和時(shí)間和應(yīng)用”“嘗試科學(xué)探究”兩節(jié)內(nèi)容，正是利用學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題的方法。不少教師在教學(xué)本章時(shí)，采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，用刻度尺測(cè)量課本長(zhǎng)寬作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)。秒表讀法，鐘擺探究實(shí)驗(yàn)則以觀看視頻，或通過(guò)題海戰(zhàn)術(shù)，達(dá)到所謂的教學(xué)效果，學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣就這樣一點(diǎn)點(diǎn)被扼殺了。2021 年秋，我們要求課題組研究成員教師（省級(jí)課題：新中考背景下初中物理實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)與評(píng)價(jià)），采用除了課堂上開(kāi)展測(cè)量課本長(zhǎng)寬，課桌長(zhǎng)寬高，課本紙張厚度，液體體積的測(cè)量等實(shí)驗(yàn)外，還以作業(yè)及小組活動(dòng)的形式布置：識(shí)記自己的身上的“尺”（手指長(zhǎng)寬、一庹長(zhǎng)、一拃長(zhǎng)、一步長(zhǎng)等），家庭常用用具（帶來(lái)學(xué)校的水杯、碗、筷、書(shū)桌、床）的長(zhǎng)寬高、杯口直徑或周長(zhǎng)、容積，拓展性實(shí)驗(yàn)如在沒(méi)有量筒的情況下，家里湯勺的容積等；家到學(xué)校的距離等實(shí)驗(yàn)，并要求有條件的學(xué)生將實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄下來(lái)，與同學(xué)分享、交流，通過(guò)對(duì)比班實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)觀察、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)獲取生活經(jīng)驗(yàn)和物理知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣高漲，并迫切希望盡快有下一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，能在同學(xué)們展現(xiàn)自己。

二、開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)效率

在日常教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生個(gè)性及學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、興趣特點(diǎn)、綜合能力等因素，分設(shè)2 人或3、4人學(xué)習(xí)小組，采取以“優(yōu)劣互補(bǔ)、實(shí)力均衡”的分組原則，保證小組合作學(xué)習(xí)效果能夠充分發(fā)揮。在小組合作學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)主體，教師扮演引領(lǐng)者、組織者的角色，不僅需要維持好班級(jí)秩序、引導(dǎo)每位學(xué)生參與合作學(xué)習(xí)活動(dòng)，還要借助自身的經(jīng)驗(yàn)、學(xué)識(shí)，引領(lǐng)學(xué)生完成合作任務(wù)、突破教學(xué)重難點(diǎn)。只有在平常的學(xué)習(xí)過(guò)程中，小組成員通過(guò)長(zhǎng)期的交流、合作，形成默契，在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中才能發(fā)揮作用?；浗虦瓢婢拍昙?jí)上冊(cè)第十一章“測(cè)量滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)，就充分體現(xiàn)了小組合作實(shí)驗(yàn)的重要性。首先組裝滑輪組需要兩人配合，一個(gè)同學(xué)固定動(dòng)滑輪位置，另一同學(xué)穿繩；提升重物進(jìn)行測(cè)量時(shí)，也要密切配合。一個(gè)同學(xué)拉彈簧測(cè)力計(jì)，另一個(gè)同學(xué)測(cè)量重物、彈簧測(cè)力計(jì)提升的高度，配合好的小組，能在甲同學(xué)穩(wěn)定彈簧測(cè)力計(jì)后，迅速記下重物、繩末端位置A、B，當(dāng)甲同學(xué)勻速緩慢拉升重物至預(yù)設(shè)的A’時(shí)，即時(shí)記下繩末端B’位置，讀出h、s。相反，小組同學(xué)配合不好時(shí)，合作帶來(lái)的是不便和困惑，不是穿繩不進(jìn)是就繩穿在滑輪軸心上，在記錄A、A’和B、B’位置時(shí)，在重物位置穩(wěn)定時(shí)來(lái)不及記下來(lái)，反而在晃動(dòng)中記下位置或強(qiáng)行將重物拉至某個(gè)位置。當(dāng)配合好的小組完成了所有實(shí)驗(yàn)后，他們還在測(cè)量第一組實(shí)驗(yàn)。這就要求小組同學(xué)在認(rèn)真理解實(shí)驗(yàn)原理、步驟的前提下，通過(guò)平時(shí)的合作學(xué)習(xí)、交流、分享，在實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷的交流、相互配合，高效地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

三、規(guī)范、細(xì)致操作實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度

實(shí)驗(yàn)操作必須規(guī)范、認(rèn)真細(xì)致，實(shí)驗(yàn)結(jié)論要基于事實(shí)為依據(jù)，要有克服困難的信心和決心，能總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)，分析失敗的原因，體驗(yàn)戰(zhàn)勝困難、解決問(wèn)題的喜悅，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，實(shí)事求是。如果出現(xiàn)一步錯(cuò)誤或者失誤所得出的結(jié)論就大不相同。在“測(cè)量滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，由于在提升重物時(shí)要求勻速緩慢，才能讓彈簧測(cè)計(jì)力讀數(shù)保持不變，因?yàn)橹匚铩椈蓽y(cè)力計(jì)與刻度尺也很難控制保證在同一平面上，怎樣做到勻速拉升？怎樣準(zhǔn)確記錄重物、彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離？教師可以用手機(jī)拍攝小組好的做法，出現(xiàn)錯(cuò)誤的做法，在平臺(tái)上展播，讓同學(xué)們交流分析總結(jié)，找出最佳方法。比如可以先標(biāo)記重物起始位置A，重物拉升位置A’，讓刻度尺盡量靠近彈簧測(cè)力計(jì)，讓彈簧測(cè)力計(jì)沿著豎直放置的刻度緩慢勻速拉升等。

科學(xué)態(tài)度還包含不迷信權(quán)威，敢于提出并堅(jiān)持基于證據(jù)的個(gè)人見(jiàn)解，勇于放棄或修正不正確的觀點(diǎn)。在一次某學(xué)校的教學(xué)視導(dǎo)中，一位教師要求學(xué)生測(cè)量一根棉線的直徑，方法是在鉛筆上纏繞20 圈，測(cè)長(zhǎng)20圈棉線的長(zhǎng)度L，棉線的直徑d＝L/20，在匯報(bào)、交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，發(fā)現(xiàn)同一批次棉線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果各不相同，教師以誤差問(wèn)題作為歸因不了了之。正確的做法是，教師應(yīng)該就實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同引導(dǎo)學(xué)生深入分析棉線受擠壓時(shí)的形變，纏繞時(shí)是否重疊等原因，再分析減小誤差的方法。通過(guò)每一次實(shí)驗(yàn)后的分享、交流、評(píng)估，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新意識(shí)。

四、 鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新

傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)，大多是教師先進(jìn)行演示，學(xué)生再按部就班進(jìn)行操作，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。部分學(xué)生不預(yù)習(xí)，到了實(shí)驗(yàn)室，甚至對(duì)原理不了解，生搬硬套教師的步驟，簡(jiǎn)單地完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)不知所以然，把實(shí)驗(yàn)看成是簡(jiǎn)單的作業(yè)，完成算數(shù)，失去了實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的達(dá)到理解物理知識(shí)，驗(yàn)證物理規(guī)律，解決問(wèn)題的目的。義務(wù)教育物理課程設(shè)置的實(shí)驗(yàn)，都具有代表性的，教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)整個(gè)章節(jié)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法和操作。教師通過(guò)這類方法去鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)上創(chuàng)新，將整章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，既培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維能力，還將整個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)完善的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，學(xué)會(huì)學(xué)以致用，最終提升綜合素質(zhì)。如在探究平面鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，為什么可以用薄玻璃片替換平面鏡？燃燒的蠟燭時(shí)間長(zhǎng)了后變短，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，可以用什么替代呢？實(shí)驗(yàn)前可否在蠟燭和像的位置區(qū)域畫(huà)線？對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否影響？每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，都對(duì)實(shí)驗(yàn)操作改進(jìn)、創(chuàng)新的要點(diǎn)給予學(xué)生部分提示，讓學(xué)生發(fā)散思考并結(jié)合一定的實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)進(jìn)行答題。通過(guò)此類方法，不僅深度考核了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解程度，更有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

五、拓展課外實(shí)驗(yàn)，豐富學(xué)生綜合實(shí)踐活動(dòng)

課外實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的延伸和補(bǔ)充，讓學(xué)生通過(guò)課外實(shí)驗(yàn)，利用生活中現(xiàn)有的素材進(jìn)行趣味實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的應(yīng)用。通過(guò)科學(xué)合理的課外實(shí)驗(yàn)，可以增加物理實(shí)驗(yàn)的有效性。初中物理教材中有很多適用于課外進(jìn)行的探究與實(shí)驗(yàn)，教師為了更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好物理，不應(yīng)該將物理課程只局限在課堂，還應(yīng)該延伸至課外。學(xué)習(xí)了光的折射后，同學(xué)們都知道了，在岸上，看見(jiàn)水中魚(yú)的位置比實(shí)際位置更淺。同樣道理，在岸邊看見(jiàn)河水的深度比實(shí)際深度淺。但“淺”多少？視角淺與哪些因素有關(guān)？因?yàn)榱x務(wù)教育階段物理課程對(duì)折射率及應(yīng)用不作要求，這時(shí)我們可以安排小組課外探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，如家庭實(shí)驗(yàn)可以用桶、盆裝水實(shí)驗(yàn)，視角深淺程度與離水面距離是否有關(guān)系？視角深淺程度與桶、盆的顏色是否有關(guān)系？與觀察者的視力是否有關(guān)系？如何控制實(shí)驗(yàn)變量？為了獲取更準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，可以在任課教師或家長(zhǎng)的陪同下，在游泳池中完成探究實(shí)驗(yàn)（深淺視差用實(shí)際深度1m, 視角深度h m 表述），通過(guò)這樣的課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，將物理學(xué)知識(shí)與生活緊密聯(lián)系，有效地促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究的發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用物理知識(shí)的有效途徑。在初中物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師首先要結(jié)合有趣、巧妙的問(wèn)題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；然后采取小組合作學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生突破重難點(diǎn)；學(xué)生在理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)步驟要領(lǐng)情況下，小組配合或獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，從而提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。