基于核心素養的初中物理實驗教學的創新與實踐探究

黃培成

(江蘇省蘇州高新區第一初級中學校,江蘇 蘇州 215004)

在核心素養視域下,教師們不能再像以前那樣單純地只給學生們出試卷,也不能進行單一的書面知識灌輸,而是要以正確的態度和方法對待教學工作,持續創新教育方法,全面拓展學生的素養和能力.特別是在物理實驗教學中,教師應當大力推進分工協作實驗進程,積極組織學生開展家庭實驗、生活化實驗,合理設置對比性實驗,鼓勵學生們改進物理實驗方案,從而助力初中生核心素養的發展.

1 物理實驗的困境

在物理實驗授課中,部分教師對工作的認知仍舊停留在傳授知識方面,過于片面地追求班級中的物理成績,缺乏對初中生能力的培養,最終導致“重結果、輕過程”的現象,忽視了初中生素養的發展.特別是遇到一些條件復雜的實驗,學生們往往難以親身去經歷、去體驗,從而喪失了鍛煉自己的機會.同時,受到班級授課制方面的一些影響,教師過于重視班級學情的均衡性,急于讓全班學生們快速掌握物理實驗,經常會把一些實驗數據和步驟向學生直接呈現,在這種狀態下,學生們就只能根據教師的步驟來開展實驗,從而喪失了主動探究的機會,失去了質疑和思考的機會,自身的核心素養也難以得到更深層次的發展.

2 基于核心素養的物理實驗教學實踐

2.1 分工協作實驗

要想突出初中生群體的核心素養,教師們就應當強調初中生群體的分工協作,監督他們在互相配合的狀態下完成學習任務.舉例來說,在學習《歐姆定律》時,針對“電阻”這部分內容的研究,就可以利用分工協作的方式,把班級中學生們均分為六個小組,并把每兩個小組設置為對照組,在分配組員時,最好要保障小組實力均衡,提升物理實驗的可行性.教師讓學生拋出問題,并要求學生完成相應的實驗.比如,有哪些因素會對電阻的大小造成實際影響?小組成員可以根據“導線材料”這一主題開展實驗,也可以根據“橫截面積”或者“導線長度”來開展實驗.當各位組員積極分工協作時,教師應當密切關注他們的配合情況,觀察他們的分工表現,并從實驗態度、實驗方法等方面對他們實施綜合性評價,這樣既能推進實驗進度,又能讓學生的素養得到提升,逐漸實現全面成長的目標.

2.2 巧用家庭實驗

物理實驗室是當前主要的實驗場所,然而,一些實驗要求較高,消耗的時間過長,很多大型的器材也不方便搬運,這就導致無法在實驗室完成.在這種情況下,教師應當靈活開展家庭實驗,完成相應的實驗任務,幫助初中生群體鍛煉實驗能力.同時,巧用家庭實驗,還可以讓學生們感受到物理來源于生活,體驗到物理知識在生活中的妙用,提升解決問題的能力.舉例來說,在學習“電能”和“家用電器”有關知識時,教師可以指導學生開展相關實驗,調查“家庭消耗電能”的影響因素有哪些.提前一個星期的時間,對學生家庭的電表數據進行記錄,并分析具體的影響因素.比如,通電時間因素,以及用電器數量因素,還有用電器的檔位因素,用電器種類因素等.這種家庭式的物理實驗,能擺脫學校實驗室的限制,讓學生們在生活中得到鍛煉,讓物理知識轉化為解決問題的能力,促進學生成長和核心素養的提升.

2.3 改進實驗方案

教師帶領班級學生進行實驗時,不能一味地照本宣科,而是要給學生們機會,讓他們對實驗方案進行改進,提高實驗的精確性和可操作性.舉例來說,在學習《壓強和浮力》章節時,教師可以指導學生探究“壓強”與流速之間的關系.向學生們展示漏斗和乒乓球的實驗,以此來證明“流速越大則壓強越小”的原理.當通過漏斗往下面吹氣時,漏斗內部的球體無法掉出來,此時有些學生們會產生質疑,他們認為漏斗和球體有可能全部是濕潤的,并且被一些水分粘連在一起,因而球體無法掉出來.借此機會,教師需要鼓勵這部分學生,使之保持敢于質疑的精神,與此同時,給班級學生設置一些實驗任務,讓他們改進實驗方案,重新再進行一次實驗.例如,讓學生反復檢查漏斗的干燥性,并且在不吹風的情況下,查看球體是否會落下,進而增加實驗的嚴謹性.當學生們完善實驗方案以后,再驗證“壓強”與流速的關系,并得出正確的實驗結論.

2.4 生活化實驗

教科書中的一些物理實驗通常與真實生活中的場景有關,教師應當引導學生回憶以前的生活,引導他們發現身邊的物理現象和自然現象,找到教材中所契合的知識點,安排與之有關的實驗任務,督促他們自主設計并完成實驗活動.當學生親身經歷一些自然現象后,他們往往會對此類物理實驗充滿興趣,從而保持高昂的實驗熱情.舉例來說,在學習《光的折射與透鏡》時,教師們應當以生活現象來導入實驗.當一個玻璃杯中裝滿清水,此時把一根筷子放進去,會發現什么情況呢?大部分學生通常會回答筷子變彎了.當筷子被拿出來后,它依然是原來的樣子.此時,教師可以導入“介質”與“折射”等概念.水與空氣被認為是不相同的兩種介質,當光線從空氣射進水里時,“折射”就發生了.當學生們掌握了這些基本原理與概念時,就可以鼓勵他們自主設計折射實驗,借助激光與水槽等元素,探究水槽底部所發生的光斑變化,得到折射定律結論,完成當堂實驗任務.

2.5 對比性實驗

在物理實驗的授課過程中,無論是對物理現象進行觀察,還是對實驗現象進行思考,都需要借助對比性的實驗來探索實驗規律,感知事物特征.實驗的結果和實驗的條件之間存在哪些關聯性,通常都需要通過對比才能獲知真相.舉例來說,在學習《物態變化》時,可以設置“液化”主題的實驗活動,并利用對比方式來探究真理,解決真實生活中的實際問題.在實驗之前,需要準備適量的金屬筷子,準備一些打火機和電壓力鍋,保障班級學生都能擁有足夠數量的器材來開展對比性實驗.指導學生設置常規組,并利用未加熱的金屬筷子開展實驗,而對照組則使用加熱過的金屬筷子開展相同的實驗.在電壓力鍋工作以后,把兩組實驗中所用的筷子分別放置在熱氣流上面,并觀察這兩組實驗筷子.在仔細對比與思考的過程中,學生們會啟動發散性思維,培養觀察能力,從而促使其核心素養持續升華.經過仔細觀察可以發現,那些加熱過后的實驗筷子,它們表面會冒出很多水珠,并呈現向下滴落的狀態,此時,水蒸氣和溫度之間的聯系,以及液化現象的原理,都可以被學生們輕松掌握.為了讓學生們形成學以致用的意識,教師還可以引導他們聯想一些生活現象,找到生活中的物理知識.如,冬天時玻璃窗會出現一些霧氣,這種現象也可以用物理原理來解釋.

2.6 信息技術教學

在物理實驗內容中,雖然大部分都是相對容易操作的實驗,但是也存在一些危險系數高的實驗,或者存在一些條件較為苛刻的實驗,而且,學校實驗室通常處于實驗器材短缺的狀態,這也給實驗活動造成了一定困難,此時,利用信息技術開展實驗教學,既是一項創新性的舉措,也是一個解決實驗困難的辦法.舉例來說,在學習“熱機的效率”時,實施“燃油內燃機”有關的實驗存在困難,這時就可以利用信息技術來克服困難完成實驗.借助信息化設備向學生展示內燃機的真實工作過程,展示排氣與壓縮的詳細過程,以及展示做功的具體過程.在生動而詳細的動畫展示中,學生們更有可能快速掌握“熱機效率”的所有知識,高效突破學習難點.此外,教師還應當注意信息技術的使用方式,優化多媒體課件的展示效果,保障學生們獲得最理想的實驗學習質量.例如,在學習《力與運動》章節時,在學習“慣性”有關知識時,教師可以設計幾個3～5秒的微視頻,簡短而有力地展示慣性實驗.如,公交車啟動時,人們普遍會出現后仰的動作,而公交車突然剎車時,人們則會隨之出現前傾的動作.這樣的短視頻可以插入到PPT課件中,確保實驗教學的連貫性,使得學生們保持高度的注意力.同時,借助他們短時記憶力強的特點,讓他們迅速掌握“慣性”的定義,掌握“運動與力”之間的規律.

2.7 創新教學理念

物理教師要想創新實驗教學,就必須要擁有創新性的教學理念,以此來指導整個實驗教學過程,要想在實驗教學中發展核心素養,教師必須要保持開放的心態,探索一種創新的教學方法.在實驗活動的整個規劃過程中,要強調每一位學生的參與程度,在實驗進程中,鼓勵每一位學生表達自身的質疑,勇敢闡述自己的想法,為核心素養發展營造一個良好的人文環境.在實驗器材方面,積極鼓勵他們發明更好用的實驗器材.舉例來說,在學習《力》這一章節內容時,在設計“摩擦力”有關實驗時,就可以允許他們自主設計工具,優化實驗器材,制造一些摩擦力各不相同的滑板,這對于他們理解摩擦效果有著關鍵作用,對于他們啟發探究精神有著推動作用,對于增強核心素質也非常有效.

此外,教師們應當意識到,讓學生們學會解題和實驗,只是教育工作中的一部分,而讓他們煥發求知欲,學會提出問題,嘗試著分析問題,也是教育工作中的關鍵一環,更是提升核心素質的重要一環.例如,在《物質的物理屬性》章節授課中,在開展“測定密度”物理實驗時,就必須要啟發他們的思維,鍛煉分析問題能力,其中,不同的固體密度不同,不同的液體也有各不相同的密度,采用哪些方法來完成測量實驗,這是一項非常艱巨的任務.如,對大石塊的固體密度展開測量時,量筒通常無法發揮作用,經過反復思考與摸索,學生們共同探討出一個對策:先排開液體的體積,再來分析固體的體積,這時實驗難題就迎刃而解了.還有,在《電路初探》章節中,電學實驗中的“電路連接”是一個難點,教師可為他們設計差異性強的測量對象,可把15歐姆的電阻改成200歐姆.測量小燈泡所具有的額定功率時,可以把它改成發光二極管,新穎的實驗環境和數據,有助于他們素養的發展.

總而言之,對物理實驗進行創新,優化物理實驗活動,是培育初中生群體核心素養的關鍵途徑.借助對比性實驗,依托生活化實驗,巧用家庭實驗,都能讓初中生群體得到能力鍛煉,重視分工協作實驗,關注實驗方案優化,這些措施也可以啟發他們的思維與智慧,升華初中生群體的核心素養.同時,創新實驗教學理念,合理利用信息技術開展實驗,也能有效升級學生們的認知結構,助力他們實現核心素養的提升.