運(yùn)用物理實驗教學(xué)，提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)力

林琳

【摘要】文章基于物理核心素養(yǎng)視域，探討在初中物理教學(xué)中發(fā)揮物理實驗的操作性、綜合性與實踐性特點(diǎn)，提升初中生物理學(xué)習(xí)動力、毅力與能力的教學(xué)策略，意在通過對初中生物理學(xué)習(xí)力的針對性培養(yǎng)，進(jìn)一步完善初中物理實驗教學(xué)的結(jié)構(gòu)與模式，更好地助推初中生物理核心素養(yǎng)的提升。

【關(guān)鍵詞】初中物理；物理實驗；實驗教學(xué)；物理學(xué)習(xí)力

學(xué)習(xí)力是人學(xué)習(xí)動力、毅力與能力的集中體現(xiàn)。在初中物理教學(xué)中，學(xué)生的物理學(xué)習(xí)力主要表現(xiàn)在是否具備高漲的物理學(xué)習(xí)熱情、堅韌不拔的物理學(xué)習(xí)毅力、舉一反三的物理學(xué)習(xí)能力等方面。就當(dāng)前初中生的物理學(xué)習(xí)總體情況來看，多數(shù)學(xué)生均存在學(xué)習(xí)動力不足或?qū)W習(xí)毅力不堅韌的問題。在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的初中物理教學(xué)實踐中，為切實改善學(xué)生學(xué)習(xí)低效化、表面化的現(xiàn)狀，筆者以物理實驗教學(xué)為突破口，探討提升初中生物理學(xué)習(xí)力的有效策略。

一、借助趣味物理實驗現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣

學(xué)習(xí)動力，是學(xué)生提高自身物理學(xué)習(xí)力，實現(xiàn)由淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)過渡的前提條件［1］。在初中物理實驗教學(xué)中，為提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)動力，教師可以以激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動學(xué)生對未知世界的好奇心與求知欲為出發(fā)點(diǎn)，將更多趣味性元素引入具體的實驗操作過程中，以引人入勝、耐人尋味的實驗現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生主動探究科學(xué)奧秘和科學(xué)原理的欲望與熱情，以此讓學(xué)生的物理學(xué)習(xí)動力得到持續(xù)增長，進(jìn)而實現(xiàn)從被動接受到主動探究的自然轉(zhuǎn)化。

例如，在教學(xué)人教版初中物理教材八年級上冊“汽化和液化”一課時，為引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識“沸騰”“沸點(diǎn)”等物理概念，教師可為學(xué)生演示“紙鍋燒水”這一趣味物理實驗，以實驗中“水沸騰，但紙鍋不燃燒”的神奇物理現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生思維層面上的“波瀾”，激發(fā)學(xué)生探究個中奧秘與原理的興趣。

首先，教師可播放“用金屬鍋燒水，使鍋中水沸騰”的視頻，以學(xué)生熟悉的生活場景吸引學(xué)生的目光，調(diào)動學(xué)生的感官。之后，教師可從上述生活情境中抽象出啟發(fā)性教學(xué)問題，如“如何從物理學(xué)的角度規(guī)范描述‘水開了這一生活現(xiàn)象？‘水開了有怎樣的特點(diǎn)？如果在‘水開了之后，持續(xù)加熱鍋中的水，水的溫度會持續(xù)升高嗎？”教師以問題活化學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生從已有生活經(jīng)驗與原有認(rèn)知出發(fā)，用更為規(guī)范的語言描述水沸騰的特點(diǎn)，使其初步感知到“沸騰”是液體內(nèi)部與表面同時發(fā)生的劇烈汽化現(xiàn)象，并對水沸騰時的溫度以及水沸騰后溫度的變化情況產(chǎn)生求知欲。屆時，教師便可順勢向?qū)W生滲透沸點(diǎn)的概念，使學(xué)生認(rèn)識到，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃。

其次，教師可親自為學(xué)生演示用紙鍋燒水的物理實驗。第一，取一張光滑的牛皮紙，將其折疊成一個方形的紙盒，用曲別針或訂書釘固定住，確保裝水時水不會漏出；第二，將少量染色的清水傾倒在紙鍋內(nèi)；第三，用支架固定紙鍋，將點(diǎn)燃的酒精燈置于紙鍋之下，進(jìn)行加熱，直至紙鍋中的水沸騰，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)沸騰的物理概念描述紙鍋中水的狀態(tài)與特征。由此，學(xué)生便會發(fā)現(xiàn)，紙鍋中的水“開了”，但由紙做成的鍋卻并未燃燒，從而充分活躍思維，萌生出“為什么紙鍋不會燃燒？紙的著火點(diǎn)是多少？水沸騰后的溫度難道不會上升嗎？水的沸騰是吸熱現(xiàn)象還是放熱現(xiàn)象？”等問題。

最后，教師可引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中與液體沸騰有關(guān)的文字描述。一方面，進(jìn)一步提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的專注度，讓學(xué)生通過閱讀教材上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z言文字表述，對液體沸騰的概念建構(gòu)起更為規(guī)范與完善的整體認(rèn)知；另一方面，讓學(xué)生在尋找與挖掘問題答案的過程中，鍛煉和強(qiáng)化觀察能力、理解記憶能力以及判斷分析能力，提升物理學(xué)習(xí)力［2］。

二、發(fā)揮小組合作學(xué)習(xí)優(yōu)勢，提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)毅力

學(xué)生的物理學(xué)習(xí)毅力，泛指學(xué)生具有的能夠積極應(yīng)對物理學(xué)習(xí)問題與障礙的穩(wěn)定情緒，能夠主動調(diào)適自身物理學(xué)習(xí)方法與思路的學(xué)習(xí)意志以及能夠克服不良學(xué)習(xí)心態(tài)，進(jìn)而樹立和培養(yǎng)為自身發(fā)展而學(xué)目標(biāo)的終身學(xué)習(xí)意識和習(xí)慣［3］。但由于初中生正值情緒波動大、自我意識高漲的青春期，這就使得學(xué)生在實際的物理學(xué)習(xí)過程中，往往會受到自身成長發(fā)育特點(diǎn)的影響而產(chǎn)生負(fù)面學(xué)習(xí)情緒，進(jìn)而對其學(xué)習(xí)毅力的穩(wěn)定性、持久性造成不良影響。

基于這一認(rèn)識，教師利用物理實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)毅力時，便可發(fā)揮小組合作學(xué)習(xí)模式的團(tuán)結(jié)互助優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生以合作學(xué)習(xí)的形式開展物理實驗操作活動，讓學(xué)生在合作設(shè)計物理實驗方案、協(xié)作解決物理實驗問題的過程中獲得豐富而深刻的物理學(xué)習(xí)體驗感；在共同解決一個又一個問題與障礙的過程中體會到成功的喜悅，獲得學(xué)習(xí)自信心的增強(qiáng)，進(jìn)而養(yǎng)成堅毅的學(xué)習(xí)品質(zhì)與獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

例如，在人教版初中物理教材八年級上冊“凸透鏡成像的規(guī)律”一課中，教師在組織學(xué)生圍繞課題“探究凸透鏡成像的規(guī)律”展開探究性物理實驗活動時，便可科學(xué)組建物理實驗小組，并通過搭建教學(xué)支架的方式，促使學(xué)生開展合作探究學(xué)習(xí)。

第一，實驗預(yù)設(shè)前期。教師可設(shè)計指向?qū)W情分析的學(xué)習(xí)任務(wù)單（表1），讓學(xué)生自主完成。

在學(xué)生自主完成上述學(xué)習(xí)任務(wù)單后，教師就可從任務(wù)完成度、作答正確度與說明規(guī)范度等幾個方面對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評價與評分，并按照分?jǐn)?shù)由高至低的順序?qū)W(xué)生劃分為甲、乙、丙三個層次，以甲∶乙∶丙=2∶3∶2的比例組建物理實驗小組，組織學(xué)生以小組合作的形式開展本次實驗活動。這樣，一方面，學(xué)生能夠通過自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)單，感知到物理光學(xué)知識之間的邏輯關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)溫故知新［4］；另一方面，可保證物理實驗小組劃分的合理性、科學(xué)性與動態(tài)性。

第二，實驗開展中期。教師可圍繞“探究凸透鏡成像的規(guī)律”這一主題，設(shè)置核心教學(xué)問題“照相機(jī)、投影儀與放大鏡均是用凸透鏡成像的，但三者成像的特點(diǎn)各不相同。你們能否對凸透鏡成像的規(guī)律提出基于事實與科學(xué)證據(jù)的假設(shè)猜想，并設(shè)計與之相對應(yīng)的物理實驗方案驗證猜想呢？”學(xué)生在小組內(nèi)圍繞實驗課題展開探討與交流，在小組成員的互幫互助下完成物理實驗方案（表2）的設(shè)計和物理實驗活動的開展，有助于養(yǎng)成堅韌的學(xué)習(xí)意志與學(xué)習(xí)毅力。

第三，實驗總結(jié)終期。教師可在各組學(xué)生根據(jù)自主擬定的物理實驗方案完成本次物理實驗活動后，組織學(xué)生開展一次物理實驗結(jié)論研討會，向?qū)W生提出與本次實驗結(jié)論分析、物理規(guī)律歸納有關(guān)的教學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生以組內(nèi)交流、組間探討的方式展開分析與論證。比如，在什么情況下，凸透鏡成實像？在什么情況下，凸透鏡成虛像？在怎樣的條件下，凸透鏡成縮小的實像與放大的虛像？是否存在縮小虛像或放大實像的情況？

由此一來，學(xué)生在問題的驅(qū)動下自主開展物理實驗探究，不僅能夠總結(jié)歸納出本次物理實驗的結(jié)論，得到物理學(xué)習(xí)毅力的鍛煉強(qiáng)化，而且在與小組成員共同處理和解決物理實驗中遇到的種種問題的過程中，也會切身認(rèn)識與感知到自身在物理學(xué)習(xí)中的主體作用，進(jìn)而樹立起為自我發(fā)展而學(xué)的物理學(xué)習(xí)目標(biāo)與科學(xué)探究意志，提高物理學(xué)習(xí)效率與物理核心素養(yǎng)。

三、深挖生活教育理念本質(zhì)，提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力

在核心素養(yǎng)視域下，初中生所需具備的物理學(xué)習(xí)能力主要體現(xiàn)在“學(xué)以致用”與“推陳出新”兩個維度上［5］。在實際開展初中物理實驗教學(xué)時，教師可聚焦物理學(xué)科源于生活、服務(wù)于生活的本質(zhì)內(nèi)涵，積極融合陶行知生活教育理念，將與現(xiàn)實生活息息相關(guān)的元素、資源與工具融入實驗操作過程中，為學(xué)生提供更多動手動腦的機(jī)會，讓學(xué)生通過開展物理實驗活動，形成善于、好于、樂于從物理學(xué)的角度上思考和觀察現(xiàn)實世界的創(chuàng)新應(yīng)用意識。

例如，教學(xué)人教版初中物理教材八年級下冊“壓強(qiáng)”一課時，教師便可從生活與物理的角度組織學(xué)生開展“探究影響壓力作用效果因素”的物理實驗活動。

首先，教師可用圖釘與軟木塞這兩個常見的生活物品為學(xué)生做物理演示實驗，以實驗中“圖釘尖端能夠輕易插入軟木塞；圖釘末端難以嵌入軟木塞”的現(xiàn)象啟迪學(xué)生的思維，誘導(dǎo)學(xué)生對影響壓力作用效果的因素提出“壓力的作用效果或許與物體的受力面積有關(guān)”的假設(shè)。

其次，在學(xué)生對壓力的作用效果提出假設(shè)后，教師便可引導(dǎo)學(xué)生將背帶寬度各不相同的書包作為主要實驗材料，圍繞假設(shè)展開體驗式的物理實驗活動。一是用刻度尺等測量長度的工具，測量小組組員書包背帶的長度與寬度，根據(jù)書包背帶的形狀，應(yīng)用相似圖形的面積計算公式，計算書包背帶在人背部上的受力面積，并按照受力面積由大到小的順序，依次為書包進(jìn)行編號；二是將語、數(shù)、英、數(shù)、理、化等課本依次放入背帶寬度各不相同的書包內(nèi)，小組組員輪流背上書包，記錄不同編號書包對自己肩背部的壓力作用效果；三是統(tǒng)合小組的體驗情況與實驗數(shù)據(jù)，判斷哪一種書包對自身的壓力作用效果更強(qiáng)烈；四是總結(jié)歸納實驗活動經(jīng)驗，得出影響壓力作用效果因素的實驗結(jié)論。在這一過程中，學(xué)生能夠通過背上重量相等、背帶寬度各不相同的書包，更為深刻與切實地感知到物體受力面積大小對壓力作用效果的直接影響，即在壓力相等的情況下，受力面積越小，壓力作用效果越強(qiáng)；受力面積越大，壓力作用效果越弱。

最后，教師可鼓勵學(xué)生結(jié)合從本次體驗式物理實驗活動中得知的結(jié)論與原理，設(shè)計更符合中學(xué)生需求的背包，讓學(xué)生在運(yùn)用物理知識解決現(xiàn)實生活問題、設(shè)計創(chuàng)意發(fā)明的過程中，對物理學(xué)科的實用價值構(gòu)建起更為直觀深刻的認(rèn)知，進(jìn)而實現(xiàn)對物理知識及其經(jīng)驗方法的學(xué)以致用與創(chuàng)新應(yīng)用。

結(jié)語

總而言之，實驗是初中物理課程中必不可少的關(guān)鍵教學(xué)組成部分，具有綜合性突出、實踐操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。在學(xué)科核心素養(yǎng)視域下的初中物理教學(xué)實踐中，教師可立足物理實驗教學(xué)的特點(diǎn)與優(yōu)勢，對初中生的物理學(xué)習(xí)力進(jìn)行針對性的培養(yǎng)與訓(xùn)練，讓學(xué)生在學(xué)物理知識、做物理實驗的過程中，實現(xiàn)物理學(xué)習(xí)品質(zhì)的穩(wěn)定進(jìn)階與物理核心素養(yǎng)的穩(wěn)步提升。

【參考文獻(xiàn)】

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