核心素養(yǎng)背景下對初中物理實驗教學(xué)的思考

湯國軍

(江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星瀾學(xué)校 215121)

實驗教學(xué)是初中物理教學(xué)的核心組成部分，離開了實驗初中物理教學(xué)將寸步難行.在不同的教育理念與教育背景之下，對實驗及實驗教學(xué)的理解是不同的.課程改革之前的初中物理教學(xué)中，實驗教學(xué)的目的是為了讓學(xué)生更好的掌握物理概念或者規(guī)律；課程改革的過程中，實驗教學(xué)多了一項功能，這就是其成為科學(xué)探究的關(guān)鍵要素，于是實驗教學(xué)的目的除了幫學(xué)生建構(gòu)物理學(xué)科知識之外，還支撐著學(xué)生物理學(xué)習(xí)的方式；課程改革已經(jīng)推進(jìn)了二十多年，眼下的階段被稱為課程改革進(jìn)入了深水區(qū)，在這樣的背景之下，核心素養(yǎng)的概念被提了出來.于是初中物理教師就面臨著一個新的課題：在核心素養(yǎng)的背景之下，在初中物理教學(xué)之中，對實驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)有什么樣的新的理解？帶著這個問題，筆者結(jié)合日常的實驗教學(xué)進(jìn)行了深度思考，取得了一些新的認(rèn)識.再次總結(jié)出來與同行分享.

一、核心素養(yǎng)對初中物理實驗教學(xué)提出的新要求

從歷史銜接的角度來看，筆者將研究的視角放在課程改革的這段視域當(dāng)中.這是一個前后銜接的階段，對實驗教學(xué)的理解既能承上又能啟下.關(guān)于實驗教學(xué)與核心素養(yǎng)之間的關(guān)系，一般認(rèn)為實驗教學(xué)與實驗探究是初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方式，物理教學(xué)中有效組織實施實驗探究，能促進(jìn)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升.同時也有人認(rèn)為，科學(xué)探究(其核心就是實驗探究)是一種學(xué)習(xí)科學(xué)知識、發(fā)展科學(xué)思維、形成科學(xué)態(tài)度的手段和途徑，也有利于物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等素養(yǎng)的培養(yǎng).需要注意的是，這樣的認(rèn)識是建立在對實驗教學(xué)與核心素養(yǎng)關(guān)系梳理的基礎(chǔ)之上，并不意味著實驗教學(xué)就能夠自然促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的高效養(yǎng)成.因此筆者認(rèn)為，在核心素養(yǎng)的背景之下，要對初中物理實驗教學(xué)的新要求進(jìn)行認(rèn)真梳理，只有抓住了這些新的要求，才能在實驗教學(xué)的過程中真正做到提綱契領(lǐng)、綱舉目張.

筆者通過努力，梳理了這樣的三條認(rèn)識：一是實驗教學(xué)設(shè)計時應(yīng)當(dāng)有明確的物理學(xué)科核心素養(yǎng)要素；二是實驗教學(xué)實施時應(yīng)當(dāng)有明確的物理學(xué)科核心素養(yǎng)脈絡(luò)；三是實驗教學(xué)評價時應(yīng)當(dāng)有明確的物理學(xué)科核心素養(yǎng)指標(biāo).

這三條認(rèn)識分別從實驗教學(xué)的設(shè)計、實施與評價三個角度，提出了在核心素養(yǎng)的背景之下對實驗教學(xué)的優(yōu)化思路.這個思路本質(zhì)上是將實驗教學(xué)與核心素養(yǎng)的關(guān)系進(jìn)一步明確，即只是后者實現(xiàn)的途徑，后者是前者努力的目標(biāo).

二、從物理核心素養(yǎng)的落地談初中物理實驗教學(xué)

基于上面三條認(rèn)識，教師就可以在物理學(xué)和核心素養(yǎng)的環(huán)境之下，著手研究初中物理實驗教學(xué).這里需要提醒的是，實驗教學(xué)的主體是學(xué)生，核心素養(yǎng)是學(xué)生的核心素養(yǎng)，因此實驗教學(xué)不能離開學(xué)生這個關(guān)鍵角色.在實驗教學(xué)中要強調(diào)從原點開始，從學(xué)生出發(fā)，注重體驗過程，以喚醒學(xué)生的“主體意識”，這樣才能促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng).

例如，在“壓強”概念的教學(xué)中，要通過“壓力的作用效果”建立起壓強的概念，就需要通過實驗讓學(xué)生認(rèn)識兩點：一是壓力的作用效果有哪些？二是壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)？

傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師的思路往往是這樣的：給出壓力的概念——讓學(xué)生知道壓力可以使物體發(fā)生形變——用壓力小桌完成實驗.從知識生成的角度來看，這樣的教學(xué)設(shè)計簡潔高效；從學(xué)生的角度來看，這樣的教學(xué)設(shè)計忽視了學(xué)生的認(rèn)知，無法解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，因而建立起來的壓強概念實際上并不牢固.筆者在優(yōu)化教學(xué)設(shè)計的時候，一方面思考學(xué)生已經(jīng)掌握了的相關(guān)知識，另一方面思考實驗在此過程中能夠發(fā)揮著作用，當(dāng)然不能忽視的一點，就是這樣的教學(xué)過程可以培育學(xué)生的哪些物理學(xué)科核心素養(yǎng).

分析表明：正在學(xué)習(xí)壓力之前已經(jīng)學(xué)過了力的概念，而且通過大量的運用，學(xué)生已經(jīng)知道了壓力屬于彈力的一種，而既然力的效果是使物體發(fā)生形變、改變物體的運動狀態(tài)，那壓力的作用效果自然也是這兩者.于是在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，自然就會產(chǎn)生一個問題：為什么不用物體運動狀態(tài)的改變來衡量壓力的作用效果呢？在學(xué)習(xí)的過程中學(xué)生還會產(chǎn)生一個問題：同樣一個力壓在軟硬不同的兩個物體之上，形變程度是不一樣的，這明顯是“壓力作用效果不一樣”，為什么偏偏要說壓力作用效果與被壓的物體無關(guān)呢？(這實際上是一個錯誤的前概念.)

這些問題都是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自然會產(chǎn)生的問題，對這些問題的回答不宜回避，而應(yīng)當(dāng)通過實驗的設(shè)計來化解學(xué)生的疑問.于是筆者設(shè)計了這樣的實驗教學(xué)過程：

實驗1：首先幫學(xué)生回憶力的作用效果(具體略)，然后演示兩種情形：物體在壓力的作用下發(fā)生形變；物體在壓力的作用下運動狀態(tài)發(fā)生改變.

此時學(xué)生建立起來的關(guān)于壓力作用效果的兩種認(rèn)識是均衡的.然后教師再演示幾種情形：在壓力的作用下粉筆斷成兩半；在壓力的作用下課本發(fā)生彎曲；在壓力的作用下肌肉發(fā)生凹陷……這些都是隨手可做的小實驗.在做這些小實驗的基礎(chǔ)上，通過圖片向?qū)W生展示生活中因為壓力而產(chǎn)生的好的一面，如萬噸水壓機，以及不好的一面如路面被破壞、橋梁垮塌、車輛碰撞變形等情形.通過這些信息的輸入，學(xué)生就會認(rèn)識到壓力使物體發(fā)生形變這種更為常見的情形，因此值得研究.

這實際上是一個無形的引導(dǎo)過程，同時也是物理觀念中的“相互作用”觀念的滲透；這些例子的列舉，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力(分析與綜合)，這也就對應(yīng)著物理學(xué)和核心素養(yǎng)中的相關(guān)要素.

實驗2：在猜想壓力作用效果與哪些因素有關(guān)的過程中，為了校正學(xué)生的錯誤前概念.筆者設(shè)計了這樣一個實驗：同樣的一個鉤碼盒，分別壓在木板和海綿上，讓學(xué)生觀察不同的現(xiàn)象.在學(xué)生說出錯誤的判斷結(jié)果之后，反問學(xué)生：海綿形變更加明顯，是不是就可以認(rèn)為壓在海綿上的作用效果更明顯？這里就需要梳理一個邏輯關(guān)系(對應(yīng)的正是物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維)：物體的形變反映了壓力的作用效果，衡量壓力作用效果的時候，選用硬度相同的物體來比較才是科學(xué)的；同時，從邏輯上來看，“壓力的作用效果”只與壓力(施力物體)的要素有關(guān)，而不會與受力物體有關(guān).事實證明，通過這樣的實驗加上邏輯梳理，就能夠有效的矯正學(xué)生的錯誤前概念.

實驗3：利用控制變量法設(shè)計壓力小桌實驗.

這個實驗在傳統(tǒng)教學(xué)中重視程度較高，核心在于控制變量法的運用，由于學(xué)生已經(jīng)具有了一定的先前經(jīng)驗，加上這部分內(nèi)容的教學(xué)教師往往是得心應(yīng)手，因此此處不再贅述.

三、實驗教學(xué)促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)落地的思考

大量的教學(xué)實踐表明，實驗教學(xué)既是物理學(xué)科核心素養(yǎng)落地的重要途徑，同時又是核心素養(yǎng)的重要組成部分.通過實驗教學(xué)來促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落地，最關(guān)鍵的需要教師在教學(xué)的過程中進(jìn)行理論與實踐的整合.

理論的研究包括核心素養(yǎng)理論的學(xué)習(xí)以及對教材的理解，精致解讀教材，豐富探究過程能有效促使學(xué)生在原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上獲得知識的提升和能力的發(fā)展，學(xué)生解讀教材文本的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)將物理觀念與探究目標(biāo)相聯(lián)系，同時學(xué)生在探究活動中能夠發(fā)展其解決問題、思考問題的能力，能正確地認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，促進(jìn)核心素養(yǎng)的落地.而從實踐的角度來看，積極踐行核心素養(yǎng)背景下實驗教學(xué)的思考，然后付諸于教學(xué)實踐，同時進(jìn)行有效的教學(xué)反思，就可以在積累經(jīng)驗的同時提升教學(xué)經(jīng)驗，并將教學(xué)經(jīng)驗化為后續(xù)教學(xué)的智慧.

總而言之，核心素養(yǎng)背景下的實驗教學(xué)需要賦予新的內(nèi)涵，優(yōu)化實驗設(shè)計已讓物理學(xué)科核心素養(yǎng)得到更好的培養(yǎng)，是當(dāng)前每一個初中物理教師需要努力的方向.明確了這個方向，堅持理論與實踐的聯(lián)系，就可以保證核心素養(yǎng)落地的途徑是正確的、可行的.