例談核心素養(yǎng)理念下中學(xué)物理實驗創(chuàng)新設(shè)計與實踐

何臨紅

【內(nèi)容摘要】在核心素養(yǎng)理念的引領(lǐng)下，初中物理實驗教學(xué)更加注重探究性、實踐性、思維性。教師要改變“知識本位”的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，加強實驗理論、實驗材料、實驗過程、實驗載體的創(chuàng)新優(yōu)化，增強物理實驗課堂教學(xué)張力，促進學(xué)生物理綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng) ?中學(xué)物理 ?創(chuàng)新設(shè)計 ?教學(xué)實踐

物理實驗是推動學(xué)生多維度能力成長的有效教學(xué)途徑，對學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度等物理學(xué)科核心素養(yǎng)的塑造都有著重要意義。初中物理教師要加強實驗教學(xué)資源的開發(fā)和利用，以創(chuàng)造性的視角展開物理實驗的教學(xué)設(shè)計，使物理實驗教學(xué)內(nèi)容更加貼合學(xué)生心理認知特點，滿足不同學(xué)生獨特的物理實驗學(xué)習(xí)需求，促進學(xué)生個性化發(fā)展。

一、創(chuàng)新實驗理念，關(guān)注能力生成

初中物理學(xué)科的傳統(tǒng)教學(xué)理念中，更加強調(diào)實驗相關(guān)的物理知識講解，學(xué)生多是處于被動接受的學(xué)習(xí)地位，親自參與物理實驗的機會有限。教師要充分認識物理實驗獨特的教學(xué)價值，關(guān)注學(xué)生物理實驗?zāi)芰ι?，多?chuàng)設(shè)一些實踐性、開放性較強的物理實驗學(xué)習(xí)活動，提高物理實驗課堂的自由度，使學(xué)生能夠充分參與到物理實驗學(xué)習(xí)中，鍛煉學(xué)生動手能力和實驗思維的同時，還能幫助學(xué)生獲得更加直接、深刻的實驗學(xué)習(xí)體驗，引導(dǎo)學(xué)生物理知識體系準確建構(gòu)①。

教師立足學(xué)生實驗?zāi)芰A(chǔ)，對一些學(xué)生操作能力范圍內(nèi)的演示實驗進行改編，組織學(xué)生自主實驗或合作實驗，提高實驗教學(xué)的實踐性?！巴妼?dǎo)線在磁場中的受力”是人教版九年級《電動機》章節(jié)的演示實驗。從實驗操作難度來看，該實驗對具備電路實驗基礎(chǔ)的學(xué)生來說，操作難度并不大，而且實驗室的實驗裝置配備齊全，完全具備改編為探究實驗的條件。教師在課堂開始時，啟發(fā)學(xué)生回顧有關(guān)電流、磁現(xiàn)象、磁場的相關(guān)知識，提出探究學(xué)習(xí)課題，組織學(xué)生閱讀教材中的實驗內(nèi)容，以小組為單位進行探究實驗。從學(xué)生實驗過程的行為表現(xiàn)來看，雖然各小組會在電路組裝、電源選擇等方面出現(xiàn)一些問題，但都能通過合作學(xué)習(xí)進行解決，最終得出準確的實驗探究結(jié)果。教師根據(jù)實驗內(nèi)容特點進行改編設(shè)計，使學(xué)生的動手能力和探究能力得到了充分鍛煉，有利于學(xué)生“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

二、創(chuàng)新實驗材料，提升參與效度

對于一些操作難度較大、實驗器材較為有限的物理實驗，并不適合以分組實驗的形式進行展開，教師只能采取課堂統(tǒng)一演示的教學(xué)方式，一定程度上削弱了學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的參與效度，限制學(xué)生實驗學(xué)習(xí)效果。針對這一問題，教師可以對實驗材料加以創(chuàng)新，從日常生活中挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)素材，制作一些簡單的實驗教具，在保證實驗準確性的基礎(chǔ)上，用自制教具替換物理實驗中的部分材料，削弱物理實驗的操作難度，從而為學(xué)生親自進行實驗操作提供更多機會②。

學(xué)生的日常生活中，蘊含著廣闊的物理實驗教學(xué)的創(chuàng)新空間，教師要善用創(chuàng)造性思維，制作一些富有生活氣息的物理實驗器具。用音叉來驗證“聲音是由振動產(chǎn)生的”實驗課堂中，實驗室中音叉器材的數(shù)量有限，無法讓每個學(xué)生都能用音叉進行實驗。教師從學(xué)生生活入手，搜集了一些發(fā)聲時振動現(xiàn)象明顯的生活物品帶到課堂中，為學(xué)生提供了玩具小鼓、小鐵棒、琴弦、橡皮筋等實驗材料，讓學(xué)生用自己的方法，讓這些物品發(fā)出聲音，根據(jù)實驗現(xiàn)象，總結(jié)這些物品發(fā)聲時的共同特點。自主實驗內(nèi)容并沒有難度可言，學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗，很容易就能想出敲擊、撥動等不同的方法讓物品發(fā)聲，多組實驗材料的選擇，也讓學(xué)生得到了豐富的實驗感知體驗，學(xué)生在分析不同物體發(fā)聲時的共同特性的過程中，排除了無關(guān)因素的實驗影響，清晰的認識到發(fā)聲體的相同點是產(chǎn)生了振動，實現(xiàn)了物理概念的自然生成，也讓學(xué)生認識到物理知識在生活中的應(yīng)用價值。

三、創(chuàng)新實驗過程，滲透探究活動

無論是驗證型實驗還是探究型實驗，都是為了特定的物理教學(xué)目標服務(wù)的，教師既要注重實驗教學(xué)的實踐性，確保學(xué)生實驗課堂的學(xué)習(xí)體驗，還要提高實驗過程的思維性，啟發(fā)學(xué)生對實驗原理、實驗過程、實驗結(jié)果的深度思考。這要求教師要選擇合適的切入點，創(chuàng)新實驗教學(xué)過程，利用問題驅(qū)動、探究情境等多種教學(xué)手段，把實驗內(nèi)容相關(guān)的探究性學(xué)習(xí)活動有序滲透到課堂教學(xué)中，引發(fā)學(xué)生的認知沖突，激活學(xué)生物理學(xué)習(xí)思維，提升學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)的思維品質(zhì)③。

教師要為學(xué)生物理實驗的探究學(xué)習(xí)設(shè)置一定的思維梯度，利用必要的演示實驗和語言分析，幫助學(xué)生建立基本的理論體系，再適時切入探究學(xué)習(xí)活動，循序漸進的引導(dǎo)學(xué)生展開深度學(xué)習(xí)。“流體壓強與流速的關(guān)系”小節(jié)教學(xué)中，教師在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)實驗教學(xué)情境，把一張撲克牌沿長邊折疊出90°左右的夾角，放置在桌面上，凹進去的部分朝向桌面。教師向撲克牌下面的空間吹氣，可以發(fā)現(xiàn)撲克牌非但沒有被吹翻，反而更加牢固的停在桌面上。實驗演示結(jié)果與學(xué)生已有生活認知相沖突，學(xué)生的求知欲都被調(diào)動起來。此時教師再組織學(xué)生展開合作探究，用手邊的草稿本等材料設(shè)計與演示實驗相似的實驗內(nèi)容，觀察實驗現(xiàn)象是否與教師演示的相同，探究其中的物理規(guī)律。在問題驅(qū)動下，學(xué)生積極投入到實驗探究學(xué)習(xí)中，結(jié)合自主閱讀學(xué)習(xí)成果，準確建立“流速大的地方，流體壓強小”的概念認識，順利落實物理實驗教學(xué)的知識目標，培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。

四、創(chuàng)新實驗載體，拓寬認知視野

教師借助物理實驗直觀、具體的實驗現(xiàn)象，能夠引導(dǎo)學(xué)生建立實驗相關(guān)的物理概念、物理規(guī)律的表象認知，幫助學(xué)生把這些直接感知轉(zhuǎn)化為理性認知。但初中階段的物理實驗中，有部分實驗受限于操作難度、時空條件等因素，難以得到清晰可見的實驗現(xiàn)象。教師處理這部分實驗內(nèi)容時，可創(chuàng)新物理實驗教學(xué)載體，利用現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)備，輔助物理實驗的順利展開，提高物理實驗的說服力，拓寬學(xué)生物理認知視野。

例如，“光的折射”概念教學(xué)時，教師經(jīng)常用小棒和裝水的玻璃瓶進行的演示實驗，但由于教室內(nèi)學(xué)生觀察視角、觀察距離的差異，難以保證每個學(xué)生都能直觀觀察到實驗現(xiàn)象。教師借助投影儀設(shè)備，放大實驗現(xiàn)象，使教室中每個學(xué)生都能觀察到清晰、明顯的實驗現(xiàn)象。課堂總結(jié)環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實際，想一想生活中還存在哪些“光的折射”的生活現(xiàn)象，發(fā)散學(xué)生物理學(xué)習(xí)思維，鞏固學(xué)生課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的認知理解。課堂教學(xué)結(jié)束后，教師利用網(wǎng)絡(luò)平臺，把有關(guān)光的折射原理的實驗教學(xué)資源發(fā)布到學(xué)校網(wǎng)站或者班級的微信群中，供感興趣的學(xué)生課下學(xué)習(xí)，豐富學(xué)生物理知識面，加深學(xué)生物理知識的理解。通過信息技術(shù)教學(xué)手段有效應(yīng)用，把“光的折射”概念教學(xué)貫穿于課堂內(nèi)外，為學(xué)生提供了多元化的概念認知素材，拓展了學(xué)生對折射現(xiàn)象的認知深度和廣度，提高了實驗教學(xué)的實效性。

教師要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念中過度依賴教材的教學(xué)方式，在利用好教材中有效的實驗教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，還要積極探索、大膽創(chuàng)新，嘗試把更多新穎、高效的物理實驗教學(xué)模式應(yīng)用到課堂當(dāng)中，豐富物理實驗教學(xué)資源，為學(xué)生物理知識生成和物理能力成長搭建多元化的實驗學(xué)習(xí)平臺，不斷提高學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生得到全方面、多維度的成長與發(fā)展。

【注釋】

① 周繼升. 讓創(chuàng)新思維能力在物理實驗教學(xué)中萌發(fā)[J]. 教育藝術(shù)，2018（06）：53-55.

② 官秀平. 初中物理實驗教學(xué)方法的創(chuàng)新思路分析[J]. 江西教育，2019（08）：77-79.

③ 鄭武官. 指向核心素養(yǎng)的生活化創(chuàng)新物理實驗研究[J]. 名師在線，2020（02）：16-18.

【本文為貴州省教育科學(xué)規(guī)劃課題《核心素養(yǎng)理念下中學(xué)物理創(chuàng)新實驗設(shè)計與實踐的案例研究——以都勻地區(qū)為例》（課題編號：2017B009）研究成果之一?！?/p>

（作者單位：貴州省都勻市教育局教育科學(xué)研究中心）