物理教學中要善于利用小實驗培養學生的核心素養

甄偉亮

（廣東省鶴山市第一中學，廣東 鶴山）

一、概念的界定

物理核心素養是指學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質。

小實驗是指學生利用身體與身邊的物體做實驗，其特點為器材來源于生活，容易得到，操作安全，簡潔、方便，能夠說明與物理學科相關的科學道理，幫助學生實現理論聯系實際的科學探究過程。

二、小實驗在核心素養養成中的應用例析

1.形成物理觀念

“物理觀念”是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華，是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。形成物理觀念的核心是從物理學視角應用已有知識探究或解釋相關實際問題，解決問題的關鍵是發現問題，問題越接近學生生活，學生的求知欲望就越強烈。例如，在“摩擦力”的教學中，筆者引導學生用手感受摩擦力，并定性研究影響滑動摩擦力的因素。

（1）建立概念

講授摩擦力時，讓學生用手壓著桌面向前移動。

提問：用手壓著桌面向前移動時有什么感覺？

學生：會明顯感覺到有阻力阻礙手向前移動。

教師：這個阻礙手向前移動的力叫摩擦力。與學生一起總結什么叫摩擦力。

（2）探索影響滑動摩擦的因素

提問：改變手壓桌面的力，你感覺到這種阻礙作用會有什么變化？

學生：手對桌面的壓力越大，阻力越大。

教師：上述現象說明了什么？

學生：說明摩擦力與壓力有關，壓力越大，所受的摩擦力也越大。

教師：用手在其他物體上滑動（比如書、衣服等），你有什么感覺？

學生：越粗糙的物體表面阻礙作用越大。

教師：說明什么？

學生：說明摩擦力也與接觸物體的表面性質有關。

再如，在“力的分解”教學時，可讓每個學生自己用一只手臂組成手臂三腳架來做實驗。具體做法：甲同學用右手或左手叉腰，使上臂大致呈水平，另一同學乙在肘關節處用力向上拉或向下壓，甲同學會立刻感受到下臂和上臂的受力情況，從而使學生能親身體會到力的作用效果是如何的。在課堂教學中，教師應用小實驗可以開闊教學視野，提高學生對物理的學習興趣，從有趣、有益到提升思維能力。

2.培養科學思維

“科學思維”是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式；是基于經驗事實構建理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法的內化。學習過程中對小實驗的解釋、分析和體驗就是科學思維的形成過程。例如，“動量定理”教學中，講完動量定理后，我們可以找幾個學生體驗沖力與作用時間的關系。具體做法是這樣的：找幾個學生站到講臺上（講臺較低，能保證身體不會受到傷害）。讓幾個同學從講臺上輕輕往下跳（讓初速度盡可能小），第一次跳下時腳盡可能不彎曲；第二次跳下時讓腳盡可能彎曲。要求學生體會兩次地面對腳的沖擊力。

學生：第一次感受地面對腳的作用力較大。

教師：跳下時若腳盡可能不彎曲，腳與地面的作用時間短。上面的現象說明了什么？

學生：人往下跳時，兩次人的動量變化相同，當腳著地不彎曲時作用時間短，地面對人的作用力大，當腳著地彎曲時作用時間長，地面對人的作用力小。

教師：請同學們注意，從高處往下跳，為了減少地面對腳的沖擊力，腳著地時，腳應可能彎曲，保證腳與地面有較長的作用時間，從而減少地面對腳的沖擊力，避免腳不受到傷害。

本實驗能夠使學生體驗地面對腳的沖擊力和作用時間的關系，引起學習興趣，促進對動量定理的理解，將現象內化成規律，從而形成科學思維方式。

又如，在“電磁感應”的教學中，筆者引導學生用身體模擬飛機水平飛行做飛機切割磁感線運動的實驗題：已知北半球地磁場的豎直分量向下，飛機在我國北京上空勻速巡航，機翼保持水平，飛行高度不變。由于地磁場的作用，金屬機翼上有電勢差。設飛行員左方機翼末端的電勢為U1，右方機翼末端的電勢為U2。

A、若飛機從西往東飛，U1比U2高。

B、若飛機從東往西飛，U2比U1高。

C、若飛機從北往南飛，U1比U2高。

D、若飛機從南往北飛，U2比U1高。

由于學生的立體感不強，許多學生碰到這道題時感到很難分析。若教師能引導學生利用自己的身體進行模擬實驗，易讓學生理解飛機飛行時切割磁感線的情景。具體做法如下：

模擬實驗：想象教室就處在北半球的某一水平面上空，讓每個學生都伸開雙手模擬機翼，然后右手伸向身前手掌向上，相當于磁感線垂直穿過手心，大拇指指向前方（飛機運動方向，就是切割磁感線運動方向），很容易發現，不論飛機怎么飛行，四指都是指向左方，從而說明左方末端的電勢U1比右方末端的電勢U2高，選A、C。通過小實驗，學生能夠以物理學視角認識物質、運動與相互作用、能量，解釋自然現象，從而形成樂于探索，善于觀察、分析、思考的學習品質，同時通過實驗思考培養學生嚴密的邏輯思維能力。

總之，在物理教學和學習中恰當地引入小實驗，可以巧妙突破教學難點，為學生建立物理概念、物理規律提供范例。它可以增強學生對物理的親近感；可以幫助學生理解與想象；可以就地取材，還可以使學生養成科學思維方式，學會從時間和空間等不同角度進行研究，為物理教學提供抓手，使學生認識到物理學習源于生活，達到提高物理核心素養的目的。