立足核心素養(yǎng)優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)
——關(guān)于初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的研究

王夢(mèng)佳

(南京市寧海中學(xué)分校,江蘇 南京 210003)

為不斷提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)和今后的自然科學(xué)探究學(xué)習(xí)提供支持,教師需高度重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).基于物理學(xué)科育人目標(biāo),針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法進(jìn)行改革創(chuàng)新,打造全新的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,挖掘初中生的物理學(xué)習(xí)潛能.

1 初中物理學(xué)科核心素養(yǎng)構(gòu)成要素

為不斷提升初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平,教師應(yīng)當(dāng)立足學(xué)科核心素養(yǎng),持續(xù)優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式.為達(dá)到學(xué)科核心素養(yǎng)育人要求,教師必須明確物理學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)成要素,如科學(xué)知識(shí)與物理觀念、科學(xué)方法與科學(xué)思維、應(yīng)用知識(shí)與實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度.為助力初中生物理綜合學(xué)習(xí)實(shí)力的提升,教師開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),應(yīng)當(dāng)契合學(xué)生的真實(shí)學(xué)情與教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案不斷優(yōu)化完善,提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性與靈活性,引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)中培養(yǎng)核心素養(yǎng)[1].

2 核心素養(yǎng)視域下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略探討

2.1 以“光的直線傳播”為例,實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略詳解

“光的直線傳播”是蘇科版八年級(jí)物理上冊(cè)第三章《光現(xiàn)象》的重要教學(xué)內(nèi)容.基于適宜的物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)引導(dǎo),可有效豐富學(xué)生對(duì)光現(xiàn)象的認(rèn)知,為初中生后續(xù)學(xué)習(xí)平面鏡、光的反射、光的折射、透鏡、凸透鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等光學(xué)知識(shí)提供有力支持.由此可見,“光的直線傳播”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性.為達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo),教師需立足于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的育人要求,對(duì)“光的直線傳播”實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)方案進(jìn)行合理優(yōu)化,具體教學(xué)策略如下.

2.1.1物理學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè),落實(shí)物理核心素養(yǎng)

在教學(xué)時(shí),為落實(shí)物理核心素養(yǎng)的育人要求,教師可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)特定的物理學(xué)習(xí)情境,使學(xué)生結(jié)合自己的親身經(jīng)歷對(duì)光現(xiàn)象進(jìn)行直觀的理解思考,如林間的光柱、旗桿的影子、明亮的圓月、舞臺(tái)的彩色燈光、發(fā)光的螢火蟲、照明的燈飾等.教師在教學(xué)引導(dǎo)過程中,應(yīng)當(dāng)使學(xué)生將生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效遷移,并對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理的點(diǎn)撥啟發(fā),降低本節(jié)物理內(nèi)容的學(xué)習(xí)難度,增加物理知識(shí)學(xué)習(xí)的趣味性,保證學(xué)生后續(xù)物理實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)的有效性.

2.1.2學(xué)生分組探究總結(jié)規(guī)律,深化物理核心素養(yǎng)

為有效深化初中生的物理學(xué)科核心素養(yǎng),教師可指導(dǎo)學(xué)生以小組合作的方式,進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),進(jìn)而得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.在學(xué)生開展物理實(shí)驗(yàn)前,準(zhǔn)備相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教具,如加少量牛奶的水溶液、小玻璃磚、激光筆、手電筒、小噴霧器、橘黃色的果凍等[2].

在探究實(shí)驗(yàn)開展前,教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行大膽猜想:光線在不同介質(zhì)中傳播的路徑會(huì)不會(huì)發(fā)生變化?學(xué)生為了驗(yàn)證自己的猜想,動(dòng)手進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)探究.如圖1所示為光在不同介質(zhì)中的傳播示意圖.通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生發(fā)現(xiàn),光在空氣、水、果凍中的傳播路徑都是直線.

為引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行舉一反三的思考,教師可組織學(xué)生制備不同濃度的糖水,并利用木棒攪拌糖水,當(dāng)糖水沒有達(dá)到均勻狀態(tài)時(shí),學(xué)生對(duì)光穿過糖水的路徑進(jìn)行觀察記錄,接著在糖水充分?jǐn)嚢柽_(dá)到均勻狀態(tài)后,繼續(xù)對(duì)光穿過糖水的路徑進(jìn)行觀察記錄.通過對(duì)先后觀察記錄的內(nèi)容比較,教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納思考,光在同種均勻介質(zhì)中是沿著直線傳播的,但介質(zhì)不均勻時(shí),則會(huì)影響光的傳播路徑.在物理實(shí)驗(yàn)探究實(shí)踐過程中,學(xué)生可提出問題,并解決相關(guān)問題,促使學(xué)生的問題解決能力、合作學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考能力、實(shí)驗(yàn)探究能力均得到質(zhì)的提升,實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的育人目標(biāo).

2.1.3實(shí)驗(yàn)探究中質(zhì)疑思考解決問題,升華核心素養(yǎng)

為使抽象的物理概念具象化,輔助學(xué)生進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)思考,教師應(yīng)當(dāng)啟發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中質(zhì)疑批評(píng),并思考問題的解決路徑,助力學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的升華.為此,教師可鼓勵(lì)學(xué)生思考“如何畫出光的傳播路徑與方向”,由于光線是看得見摸不著的特殊物質(zhì),在引導(dǎo)學(xué)生畫出光的傳播路徑時(shí),教師可滲透理想模型法,使學(xué)生基于特定的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景,畫出光線的傳播路徑與方向.

為此,教師引導(dǎo)學(xué)生利用激光筆照射混有色素的水溶液,使激光筆的光線傳播路徑在水溶液中清晰可見,接著學(xué)生可基于水溶液中的直觀現(xiàn)象畫出光的傳播路徑,以及光的傳播方向,使學(xué)生可視化、具象化地思考“光的直線傳播”,保證學(xué)生對(duì)本節(jié)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)的質(zhì)量[3].

2.2 以“摩擦力”為例,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略詳解

通過對(duì)蘇科版初中物理“摩擦力”教材內(nèi)容分析可知,該小節(jié)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)研究重點(diǎn),主要是探究摩擦力大小的影響因素,引導(dǎo)學(xué)生猜想思考探究滑動(dòng)摩擦力大小的各種影響因素.基于核心素養(yǎng)育人要求,在對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)方案進(jìn)行優(yōu)化完善時(shí),基于猜想、假設(shè)、設(shè)計(jì)、實(shí)踐、分析、總結(jié)的教學(xué)思路,引導(dǎo)初中生掌握“控制變量法”這種探究方法.在物理實(shí)驗(yàn)探究中,基于控制變量進(jìn)行科學(xué)探究、小組合作、數(shù)據(jù)分析、實(shí)例剖析,助力初中學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成.

2.2.1生活現(xiàn)象剖析,靈動(dòng)引入新課內(nèi)容

為調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)探究積極性,教師應(yīng)當(dāng)契合學(xué)生的真實(shí)生活,靈活創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的學(xué)習(xí)思考情境,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象進(jìn)行剖析,從而有效引出新課內(nèi)容.如教師請(qǐng)每一位學(xué)生將自己的手掌用力按壓在桌子上,適當(dāng)?shù)貎A斜手臂,并做出向前推的動(dòng)作,感受這個(gè)動(dòng)作帶給自己的感覺,以此作為“摩擦力”新課內(nèi)容引出的切入口.

為豐富初中生的物理思維想象力,教師需展示準(zhǔn)備好的課件,將生活中更多關(guān)于摩擦力的實(shí)例進(jìn)行收集,如在移動(dòng)重物時(shí),可利用滑板車省下很多力氣;汽車輪胎表面的花紋凹槽設(shè)計(jì),能夠幫助汽車獲得更好的抓地力,避免汽車出現(xiàn)側(cè)滑現(xiàn)象.在課件展示后,教師為學(xué)生預(yù)留一定的思考時(shí)間,使學(xué)生對(duì)摩擦力產(chǎn)生自己的理解認(rèn)知,辯證地分析摩擦力的好處與壞處.

2.2.2拋出物理問題,引發(fā)學(xué)生討論思考

為輔助學(xué)生進(jìn)行摩擦力的實(shí)驗(yàn)探究,教師應(yīng)當(dāng)組織學(xué)生開展針對(duì)性的活動(dòng),并拋出相關(guān)的物理問題,引發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論思考.為此,教師可組織學(xué)生利用廢舊的牙刷,開展摩擦力實(shí)踐活動(dòng).通過將牙刷的刷毛與桌面緊密接觸,用力推動(dòng)或拉動(dòng)牙刷,觀察在拉動(dòng)與推動(dòng)牙刷時(shí),刷毛彎曲方向的變化.基于簡(jiǎn)單的物理實(shí)驗(yàn)操作,引發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考:牙刷運(yùn)動(dòng)的方向與刷毛彎曲的方向具有怎樣的關(guān)系?牙刷與桌面產(chǎn)生了怎樣的摩擦力?通過隨堂物理實(shí)驗(yàn)的探究,使學(xué)生能夠?qū)⑸顚?shí)例與物理知識(shí)進(jìn)行融合,培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng),并為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)滑動(dòng)摩擦力相關(guān)知識(shí)做鋪墊.

在探究思考滑動(dòng)摩擦力的作用點(diǎn)、方向、大小時(shí),教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)探究,如圖2所示為滑動(dòng)摩擦力的實(shí)驗(yàn)示意圖.在實(shí)驗(yàn)操作過程中,首先,學(xué)生需要確保木板始終處于水平狀態(tài);其次,在拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí),需要保證測(cè)力計(jì)與木板處于平行狀態(tài);最后,在拉動(dòng)過程中,應(yīng)當(dāng)保證木材做勻速直線運(yùn)動(dòng).基于該物理實(shí)驗(yàn)探究的引導(dǎo),促使學(xué)生形成合作學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)素養(yǎng),達(dá)到深化物理學(xué)科核心素養(yǎng)的預(yù)期教學(xué)目標(biāo)[4].

圖2 滑動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)示意圖

2.2.3梳理物理猜想,合作設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)

在學(xué)生進(jìn)行滑動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)探究時(shí),可發(fā)現(xiàn)不同小組成員測(cè)量的數(shù)據(jù)存在差異,教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行大膽猜想,并合作設(shè)計(jì)全新的物理實(shí)驗(yàn)探究方案.通過對(duì)學(xué)生的猜想進(jìn)行總結(jié)可知,主要集中于以下方面:其一,滑動(dòng)摩擦力的大小與物體接觸面積是否有關(guān);其二,滑動(dòng)摩擦力大小是否與物體運(yùn)動(dòng)速度相關(guān);其三,物體接觸面產(chǎn)生的壓力是否對(duì)滑動(dòng)摩擦力大小有影響;其四,物體接觸面的粗糙程度對(duì)滑動(dòng)摩擦力大小的影響.學(xué)生進(jìn)行小組討論過程中,教師需要進(jìn)行合理的點(diǎn)撥啟發(fā),使學(xué)生能夠打破思維約束,從全新的視角切入,保證物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性與科學(xué)性.

2.2.4動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作,收集實(shí)驗(yàn)詳細(xì)數(shù)據(jù)

基于控制變量法的實(shí)驗(yàn)思想指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作實(shí)驗(yàn)探究.為保證后續(xù)滑動(dòng)摩擦力物理實(shí)驗(yàn)分析的科學(xué)性,教師需指導(dǎo)學(xué)生收集詳細(xì)數(shù)據(jù)信息.在合理的小組分工下,明確實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),保證實(shí)驗(yàn)操作的嚴(yán)謹(jǐn)性、數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性,進(jìn)而有效鍛煉學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)合作能力、探究能力和觀察能力,使學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)探究意識(shí).

2.2.5分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),歸納推理物理規(guī)律

滑動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成整理歸納后,教師需要引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并得出相關(guān)的物理規(guī)律.通過學(xué)生的交流討論,歸納推理出滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、壓力大小有著一定關(guān)系,當(dāng)接觸面越粗糙時(shí),接觸面產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力則越大.而接觸面間的壓力越大時(shí),產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力越大.基于物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析與推理思考,有效提升學(xué)生的歸納總結(jié)能力與分析能力,為學(xué)生后續(xù)的物理課程內(nèi)容學(xué)習(xí)提供有力支持.

2.2.6反思實(shí)驗(yàn)過程,評(píng)價(jià)總結(jié)物理實(shí)驗(yàn)

為有效挖掘?qū)W生的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)潛能,教師需引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行反思,評(píng)價(jià)總結(jié)物理實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)可優(yōu)化的環(huán)節(jié)以及出現(xiàn)的錯(cuò)誤,為學(xué)生今后開展物理實(shí)驗(yàn)積累經(jīng)驗(yàn),助力初中生物理實(shí)驗(yàn)綜合學(xué)習(xí)能力的不斷提升.

綜上,筆者以初中物理教學(xué)為例,重點(diǎn)闡述了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革創(chuàng)新路徑,旨在說明物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的迫切性與必要性.為滿足新時(shí)代初中生的物理學(xué)習(xí)要求,教師應(yīng)當(dāng)秉持創(chuàng)新理念,靈活整合實(shí)驗(yàn)教育資源,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)方式,啟發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中創(chuàng)造新知,不斷提升學(xué)生物理學(xué)科綜合學(xué)習(xí)水平.