基于核心素養的初中物理演示實驗改進案例

【摘 要】本文以粵滬版“光世界巡行”演示實驗的改進為例，將前沿科技的成果融入演示實驗，提高演示實驗的啟發性、可視性、情境性，從而激發學生探索求知的欲望。通過改進演示實驗，可以幫助學生自主建構物理觀念，提升學生的科學思維能力和科學探究能力，培養學生的科學態度和責任感。

【關鍵詞】初中物理;核心素養;演示實驗;改進案例

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）16-0112-02

初中是學生學習物理的起步階段，演示實驗對學生將來的物理學習具有重要引導作用，能幫助學生理解物理概念和定律、牢固掌握物理知識，還能培養學生的觀察能力、思維能力、探索精神。然而，在演示實驗教學中，部分教師缺乏創新性，導致演示實驗教學難以培養學生的創新能力，因此，教師要有針對性地對演示實驗裝置及設計等進行改進，將前沿科技成果融入演示實驗，著力提升學生的觀察能力、動手實踐能力、創新思維能力，培養學生的興趣愛好、創新精神、科學素養和意志品質。下面以粵滬版八年級物理上冊“光世界巡行”演示實驗的改進為例，闡述如何優化演示實驗的效果，培養學生的核心素養。

1? ?加強演示實驗的啟發性，培養學生的物理觀念

在演示光的作用時，很多教師會拿出手電筒照射天花板，將其作為演示實驗來談光的作用，使學生會感覺演示實驗平淡無奇，難以激起好奇心，更談不上從中受到啟發。因此，將科技與生活相結合，對常識性的演示實驗進行改進，使實驗過程既直觀又充滿啟發性，學生觀察實驗現象后能快速、準確地了解物理現象，得出初步結論，從而使學生從物理學視角形成關于物質、能量的基本認識，培養學生的物理觀念[1]。

演示實驗一：光能發電。

實驗器材：一塊光伏發電板、控制器、LED燈、鋰

電池。

實驗過程：教師準備好實驗器材，引導學生把實驗器材的導線連接好，把光伏發電板放在陽臺上，接著關好門窗。過一會兒，學生觀察到LED燈微微亮了起來，此時，教師提問：是什么讓LED燈亮了？學生回答說：是太陽光的能量轉變為電能，LED燈通電之后就會亮起來。

設計意圖：教師結合現有科技，將演示實驗改進得更加生活化、易實踐、易入手，多學科、多形式、多渠道地培養學生的創造力，讓學生親自體驗光能發電的過程，在實驗中注重科普性和趣味性，啟發學生對知識進行拓展與延伸，從而培養學生的物理思維。

2? ?加強演示實驗的可視性，培養學生的科學思維

光的傳播路徑比較抽象，而教材所提供的演示實驗在設計上有許多缺陷，會影響實驗效果，不能滿足開展演示實驗的教學要求。因此，為了提高演示實驗的可視性，讓學生觀察到演示實驗的最佳效果，教師應立足于學生核心素養的培養，對相應實驗裝置進行改進，注重演示實驗的可視性。同時，教師在演示實驗時，應提高演示實驗的可見度，使用的儀器要大一些，演示桌的高度要適當，要保證全班學生都能看清楚實驗現象，充分發揮演示實驗的效果[2]。

演示實驗二：光在同種不均勻介質中的傳播。

實驗器材：長方體玻璃水缸（長100cm、寬30cm、高50cm）、清水、調制好的濃海波溶液、漏斗、軟管、大功率激光筆。

實驗過程：在透明玻璃水缸中倒入適量清水，用軟管套住漏斗，把軟管的一端插入玻璃水缸底部，通過漏斗將海波溶液緩慢注入玻璃水缸底部，有效避免濃海波溶液和清水混合在一起。靜置30秒左右，玻璃水缸的下方是黏稠的海波溶液，上方是清水，用大功率激光筆從玻璃水缸邊緊貼照射，當光束照射到上方的清水時，可以清晰地看到光線在水中是直線傳播的，當照射到下方黏稠的海波溶液時，可以清晰地看到光的傳播路徑發生了

彎曲。

設計意圖：通過提高光的傳播路徑的可視性，可以有效吸引學生的注意力，促進學生掌握科學的思維方法，提高學生的思維能力，加深學生對光在同種均勻介質和不均勻介質的傳播路徑的理解，同時，激活學生的質疑意識和改進意識，從而發展學生的科學思維。

3? ?加強演示實驗的情境性，培養學生的科學探究能力

以小孔成像演示實驗為例，如果按教材進行演示實驗操作，學生會覺得索然無味。因此，為了幫助學生進一步理解小孔成像現象，教師可以利用身邊的簡易材料對小孔成像實驗進行改進和創新。教師可以在演示實驗中創設一些真實情境，讓學生在情境中發現問題，觀察到小孔成像的變化，特別是成像的大小、倒立等對比，使學生產生認知沖突，自覺將原有的知識經驗與想象，同當前真實的實驗情境進行對比，從而突破原有知識或經驗的框架，領悟所學物理知識的內涵和外延，進而激發學生繼續進行科學探究的興趣。同時，教師還可以引導學生觀察生活中的自然現象，運用所學知識去解決一些實際問題，提高學生對自然現象的觀察能力、對實際問題的解決能力，讓演示實驗凸顯學生的主體地位，從而培養學生的科學探究能力。

演示實驗三：小孔成像。

實驗器材：A字形LED燈板、一節黑色塑料管（長50cm、直徑20cm）、一節黑色塑料管（長50cm、直徑16cm）、一塊黑色紗布、帶有小孔的黑色圓形塑料板、膠水。

實驗過程：在黑色塑料管（長50cm、直徑20cm）的中間位置鋸開一個口，插入A字形LED燈板，對接好兩節黑色塑料管，把帶有小孔的黑色圓形塑料板放在中間，用黑色紗布包住黑色塑料管的一端，用膠水粘好。為了增強實驗的情境性、可見性和可操作性，可以選擇在比較暗的實驗室進行實驗。當啟動A字形LED燈板，學生能清楚地觀察到黑色紗布上倒立的A字像，同時，在同側也可以看到倒立的A字像。通過拉動黑色塑料管調節距離，學生能觀察到像的大小在發生變化。

設計意圖：經過改進的小孔成像演示實驗，能夠讓學生在真實情境中提出物理問題，并對問題進行猜測和假設，能加深學生對小孔成像原理的理解，并基于實驗結論和邏輯發表自己的見解，能引導學生設計實驗探究方案，培養學生的科學探究能力。

4? ?利用前沿科技成果改進演示實驗，培養學生的科學態度與責任感

隨著科學技術的發展，演示實驗要與時俱進，充分運用現代科學技術的新成果改進演示實驗，重視學生物理知識體系的構建與應用，將培養學生的核心素養作為教學目標。這樣才能激發學生關心、參與科技創新實踐的熱情，培養學生的創新精神和動手實踐能力，引導學生勇于實踐，向學生普及科學知識，培養學生的科學精神與科學態度，提升學生的科學素養。

演示實驗四：向光太陽能。

實驗器材：減速電機、光敏電阻、太陽能電池板、鋰電池、膠水、TDA2822模塊、大功率手電筒。

實驗過程：先讓學生展示第一個演示實驗中的太陽能燈，讓學生說出這個燈在設計上存在的缺陷。學生可能會說，一般太陽能電池板的朝向是固定的，而太陽的位置在變化，無法保證太陽光始終垂直于太陽能電池板，從而使得光能轉換效率降低。接著，教師可以展示一款自動向光的太陽能路燈，向學生演示并講解其設計原理、制作過程及應用。當在比較暗的實驗室里，用大功率手電筒照射太陽能電池板，當手電筒的光照角度發生變化時，學生能看到太陽能路燈也隨著光的移動而發生轉動。學生對此感到很新奇，每個學生都想體驗一下，想了解其中的奧秘。教師可以向學生說明這種太陽能路燈是利用光敏電阻來感應光向，TDA2822模塊能控制轉向，使光敏電阻可以感應光向的變化并轉動太陽能電池板，讓太陽光能直射在太陽能電池板上，提高了太陽能的轉換效率。

設計意圖：通過“向光太陽能”的演示實驗，讓學生置身科技情境中，有助于提高學生的發散思維與解決問題的能力，能夠培養學生的觀察能力、思維能力、創新精神，幫助學生將所學知識內化，以形成正確的科學態度和責任感。同時，實驗過程也提高了學生熱愛自然、保護環境、節約能源的意識。

總之，通過演示實驗的改進，讓學生深刻領會物理實驗的本質內涵，引導學生經歷概念建構或探索定律的完整過程，促進學生相應能力的發展，讓學生在實驗改進過程中認識物理演示實驗與生活、社會、科技的聯系，能逐漸將學生培養為創新型、實用型人才，使學生養成終身發展所需的必備品格與關鍵能力。

【參考文獻】

[1]滕涌波.初中物理演示實驗如何促進課堂教學[J].實驗教學儀器，2011（9）.

[2]吳志明.核心素養導向的初中物理教學實踐策略[J].物理教師，2019（3）.

【作者簡介】

黃靈萬（1983～），男，壯族，廣西巴馬人，本科，中學一級教師。研究方向：物理教育教學研究。