科學探究實驗 發展核心素養

陳加晉

【摘 要】初中物理的核心素養是學生在初等物理教育過程中逐步構建的，是滿足于個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力;是學生在物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，即基本知識與基本技能、社會責任與創新能力等方面的綜合。物理學科的基本知識與基本技能是科學探究與實踐發展的產物。作為初中生，物理實驗更能激發學生在物理知識構建過程中的潛能，讓他們從理論性的邏輯推理中解放出來，讓物理理論在實踐中自然而生，真正做到了學以致用。本文即從融入物理實驗發展核心素養角度，談談對初中物理實驗教學實踐的思考。

【關鍵詞】物理實驗;學科素養;實踐

作為一線教師都清楚，對于初中學生來說，對物理基本理論的認知過程比較抽象，很多物理概念與原理難以想象，但是，進行物理實驗，不但能夠將抽象的理論形象化，而且還能達到內化物理知識的目的。物理實驗過程能幫助學生從表入微地構建物理思維能力，并使其創新能力也得到發展。下面筆者就以探究凸透鏡成像的規律為案例來闡明物理實驗在教學中的地位。

1.進行物理實驗，是一勞永逸、提升學生物理核心素養的過程

作為探究凸透鏡成像規律的物理實驗，從知識與技能方面來說，可以幫助學生理解凸透鏡成像的規律;從學生對知識的認知過程來說，可以讓學生在探究活動中，初步獲得猜想與假設的能力;可以在探究活動讓學生體驗科學探究的全過程和方法;同時，還可以讓學生根據凸透鏡成像現象歸納科學規律，內化為自身的學科素養。毋容置疑，通過凸透鏡成像實驗，可以激發學生對科學的求真欲望，并迸發出探索自然成像的現象、揭示日常生活中相關的物理學奧秘，在觀察、制作乃至實驗探究等科學實踐活動中陶冶自己的情操。所以，進行物理實驗，是提升學生物理核心素養得天獨厚的方式。

2.創設實驗情境，是激發興趣、提升學生物理核心素養的過程

物理實驗對于物理核心素養的提升是一脈相承的。在實際教學過程中，作為初中一線的物理教師，物理實驗在教學實踐過程中是必需的，這是提升學生的核心素養的有效途徑。初中物理教材從物理思想的角度進行一系列探究課題，不同程度地體現了物理實驗方面的內容，其目的在于更好地體現物理的核心素養。比如，“探究凸透鏡成像的規律”，筆者在課堂上是這樣創設相關實驗的：

【案例1】用實驗情境導入新知。

[師]（出示一部手機）哪位同學會使用手機照相，請舉手！

（將手機調成拍照模式交給學生）請你給一位××同學先拍一張全身像，再拍一張較大的半身像。請其他同學注意觀察手機與被照的××同學的距離是怎樣變化的。

（學生拍照后，筆者用手機同步助手上傳兩張照片，并展現在電子白板的大屏幕上。）

[師]同學們，你們看到的這兩張不同身高的照片，在剛才的拍照過程中是改變什么引起的呢？

[生]被照的同學與手機之間的距離發生了變化。

[師]請同學們再做兩個實驗。拿起你們手中較大的凸透鏡，先靠近課本看書上的字，再伸直手臂看電子白板，觀察兩次成像的情況。

（學生實驗結束后，讓學生舉手回答這兩次觀察到的現象及結果。）

[師]同學們剛才所作的實驗是凸透鏡兩次成像不同，這是什么原因造成的呢？

[生]是物體到凸透鏡的距離不同。

【創設目的】用學生親歷實驗過程，通過實驗現象的變化產生興趣，激發對物理知識探究的求真欲望，這也為下一步課堂的展開提供了和諧的氛圍。

3.進行實驗探究，是驅動潛能、提升學生物理核心素養的過程

在學生興趣大開之時，可以讓學生回歸已學的“生活中的透鏡”知識，重溫凸透鏡在生活中的應用（如照相機、投影儀、放大鏡等），并給出兩個物理概念：“物距”和“像距”。學生閱讀這兩個概念后，說說概念的實質。

【案例2】（用電子白板展示）

[提出問題]凸透鏡所成像的大小、虛實、正倒可能與什么因素有關？

（經過學生的討論和歸納得出猜想，用電子白板進行展示）

[猜想]①可能與物距有關;②可能與凸透鏡的焦距有關。

[師]同學們的猜想很好，今天就讓你們通過實驗來研究一下凸透鏡所成的像與物距的關系，好嗎？

[設計實驗]（用電子白板展示）

（教師引導）因為需要用實驗探究凸透鏡成像的大小、虛實等與物距的關系，除了凸透鏡、刻度尺外，還需要什么器材？（學生看書：蠟燭、光屏）

（教師進一步引導）實驗時，刻度尺可以測量物距和像距，另外還需要觀察什么？（學生看書：觀察像的大小、虛實、正倒）

（教師進一步引導）要研究凸透鏡成像的大小、虛實、正倒與物距的關系，需要控制的物理量是什么？改變的物理量是什么？（學生看書：控制凸透鏡的焦距不變，改變物距的大小）。

通過小組交流討論，設計了一個實驗方案進行探究（學生討論后，請一位代表展示小組的設計方案，展示如下圖）。

學生展示實驗設計。強調欲在光屏中央得實像，需要將燭焰、凸透鏡、光屏的中心處于同一條直線上;可以先準確定位物距，再來回移動光屏，觀察光屏上獲得清晰的像時即可找到像距。

學生小組討論、設計實驗表格，并投影展示，然后由教師指導學生修改、補充完整：

測定數據記錄表

（教師引導）探究凸透鏡成像實驗的目的是確定凸透鏡所成的像與物距大小的關系。請各小組注意分工，由兩位組員進行實驗操作;一位成員填寫實驗表格，可以先將“物距”這一列按從大到小的順序設計好具體數值，然后，根據觀察到的現象記錄像的性質;所有成員都要仔細觀察實驗現象，最后分析成像規律。

根據實驗表格設計，每個小組必須完成6次實驗，教師參與小組實驗并巡回指導。

實驗結束后，學生展示實驗結果，并根據實驗結果分析、討論凸透鏡所成的像與物距的大小的規律。

[分析和結論]通過實驗可以得出凸透鏡成像的四條規律：（教師展示）

（1）像的大小：當u>2f時，成倒立、縮小的實像;當2f>u>f時，成倒立、放大的實像。

（2）像的虛實：當u>f時，成實像;當u

（3）凸透鏡所成的實像都是倒立的，虛像都是正立的。

（4）凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像變大。

最后，證明學生開始的猜想是正確的。

【創設目的】讓學生通過猜想、設計實驗方案、實驗探究，而后得出相關的物理結論，這是學生在實踐過程中逐步構建的物理知識體系，是為其個人終身發展的關鍵能力進行培養的過程，也是學生物理學科核心素養的提升渠道。

提升學生物理核心素養與課堂教學血肉相連，尤其是在具體化教學中，教師需要主動融入實驗教學這個理念，物理屬于自然學科，自然學科離不開實驗探究，只有讓學生在物理實驗的探究過程中得出相關的物理結論，才能在學習中潛移默化地獲得物理學科的專業素養。

總之，精彩的物理課堂教學是教師全身心地投入心血的過程，需要教師從物理核心素養的角度再次審視物理實驗，需要學生不拘一格地實踐物理規律，這才是在課堂教學中不斷提升學生物理核心素養的重要途徑。

【參考文獻】

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[3]陳喜.讓物理課堂“活”起來——“探究凸透鏡成像規律”的教學設計與思考[J].物理教學探討，2016，34（02）：30-32