基于核心素養的初中物理低成本實驗探索

核心素養的低成本實驗要求教師具備的核心素養，是教師言傳身教、潛移默化地促進學生科學素養的提升。作為教學主導，教師應具備扎實的專業知識、不斷更新的教育理念和“信手拈來”的低成本實驗制作。每每想起“知識全還給老師您了，學費能否還給我”諸如此類戲言，我不禁深思：物理課程的價值是什么呢？大教育家馮·勞厄說過：教育給予我的是當所有學過的都忘后所留下的東西。物理研究的內容和規律可能隨時間流失而遺忘，然而研究的思想方法、解決能力等將長期支持著學生終身發展的人格品質和關鍵能力的物理素養以及動手、協作、自主探究、競爭與創新的能力素養，是永遠不會還給老師。本文以“神奇的眼睛”為例，談低成本實驗的探索，尋求學生核心素養的培養。

一、變廢為寶，知識貼近生活，化抽象為直觀。

物理是以實驗為主的科學，學生對探究的專注度直接影響到物理知識體系的構建。尤其是初中物理知識與概念的建構，需要學生在設計探究中獲得。手持技術或傳感器DIS等高大上的數字化實驗為教學增色不少。與成本高且操作難度大的它們相比，低成本實驗有成本低與智慧高的優點：貼近學習者，源于生活，讓學生體會到物理隨處可見。低成本教具是利用廢棄、低廉的材料設計的用于實驗探究的器具。朱正元教授提倡“瓶瓶罐罐當器材，拼拼湊湊真實驗”、李政道博士指出“師生設計制作的教具，總比買來的用得順手”。

例：眼睛的成像原理及調節，教材以圖片呈現，看遠處，晶狀體折光弱、焦距長。相反，折光強，焦距短。作為規律課：“神奇的眼睛”。部分老師采用不同焦距的凸透鏡，模擬眼球；有些老師用透明水瓶，擠壓變焦，二者各有缺陷，前者無法連續變焦，后者成像模糊且難以收集。

本實驗：取長、寬各為16cm、3cm透明塑料片，膠好定型圖2a，彈性薄膜做底，裝適量水。將光照到水透鏡，光線會聚于“視網膜”上，模擬眼球視遠處（圖2b）；將三線光調成微發散光，擠壓水透鏡使凸起，光線會聚于“視網膜”，模擬眼球視近物。實現連續調焦，得出凸透鏡曲率越大，會聚能力越強，焦距越小；反之，會聚能力越弱，焦距越大。

圖2c，水透鏡會聚強，焦距短，遠物成像在視網膜前，視物模糊，即近視，遠物無法清晰成像在視網膜。圖2d，水透鏡會聚弱，焦距短，近物成像在視網膜后，即遠視，模擬屈光度不夠，近物無法清晰成像在視網膜。

通過教師主導、學生自主設計制作的連續變焦水透鏡，模擬眼球成像直觀明了。低成本實驗利于釋疑解惑，消除了學生畏難心理，于仿真情境建構知識。相反，填鴨灌輸、講實驗、假探究，學生無法思考“可能存在問題”，長期重復訓練不能達到發展問題意識和提高探究能力，不能促進真正理解科學探究的精髓。物理核心素養要求學生參與低成本實驗設計、真探究。

二、師生互補，能力起于自主，變被動為主動。

低成本自制實驗器具濃縮了制作者精華，是無可替代的。縱觀近些年中考以及實驗技能競賽，自主設計的實驗探究越來越多。教師利用低成本自制教具進行教學，學生的問題解決能力、創新與競爭能力、自主探究能力將有效提高。低成本實驗提高課堂教學實效，提升學生核心素養。

教學中，用透鏡模擬晶狀體，改變物距模擬遠近不同的物體，要使清晰成像在視網膜，需更換不同焦距的凸透鏡，移動“視網膜”到“晶狀體”的距離，其與眼睛視物的實際相左，探究難度大，實效差，且焦距變化不連續，給教與學帶來大麻煩。筆者與學生制作水透鏡替代玻璃透鏡，通過改變水透鏡的曲率，改變焦距。它改進了原有的器材不足，實現連續變焦。

水透鏡制作：氣門芯鉆入PVC管些許，膠牢封閉。圓形橡膠薄膜與PVC管雙面膠牢。注：兩面薄膜拉伸黏膠程度一致。將注射器、膠管、氣門芯如圖組裝好，往里面注水、排氣，確保水透鏡充滿水，無氣泡。注射器注水或吸水，實現連續變焦（圖3）。低成本教學具制作，學生參與興致高，獲取結論有別于以往的假探究、填鴨灌輸，有利于發展學生核心素養。

三、總結

核心素養的低成本實驗要求教師具備良好的核心素養，通過言傳身教，潛移默化地促進學生科學素養的提升。學生在求索未知世界、建構知識、能力發展等過程中，離不開教師對事物的解析、引領示范，離不開適時啟發和引導。它融入教師對事物發展的理解、個人情感、態度、價值觀。作為主導者，教師必備高超理論知識，不斷自我更新的教育理念和信手拈來的低成本實驗。隨處可見的壇壇罐罐，都可帶給學生極大的沖擊。這種出自師生之手制作的教具，對學生的科學素養提升、未來自我追求和發展將大有裨益。學生不再說：知識還給老師了。核心素養的低成本實驗探索要求教師更新教學觀，以學生核心素養的提升為目標，關注學生知識建構。

（作者單位：廈門市翔安第一中學）