核心素養視角下的初中物理實驗活動設計研究

蔡景珠

(福建省晉江市新僑中學,福建 晉江 362216)

初中教育學科核心素養濃縮了素質教育和以人為本理念對學生的要求,核心素養主要內容包括物理觀念、科學思維、探究精神以及物理態度.初中物理實驗一直是教學的重點難點,一方面讓學生在實驗過程中觀察現象是學生“悟理”的主要過程,另一方面實驗過程晦澀復雜,學生理解起來有一定難度.而將核心素養融入到實驗活動中可以降低學生理解難度,將一些實驗現象和結果生動直觀地展示給學生,幫助學生準確掌握物理核心知識.

1 核心素養視角下初中物理實驗活動設計原則

1.1 互動性原則

物理實驗活動是一個特別強調師生互動和生生互動的學習過程,學習期間,師生會出現多個維度的交互.以往實驗教學中教師主講加學生觀看的形式,已經不能滿足培養學生核心素養的現實要求,因此,教師在實驗活動設計上需要堅持互動性原則,重視實驗過程中生生互動和師生互動,如通過情境創設、問題引導、合作學習等方式,讓學生真切感受到來自物理學科的魅力和樂趣[1].

1.2 自主性原則

傳統實驗活動中學生按照教師的指導要求,完成各項實驗操作,整個實驗活動中學生缺乏深度思考,對眾多實驗概念也沒有真正理解,這些都不利于學生核心素養的提升.因此,教師需要在實驗活動設計上堅持自主性原則,圍繞以學生為本的理念,通過對學生基礎知識掌握情況、個性化需求、學習興趣、思維發展等進行分析掌握,對各項實驗活動資源精心統籌,科學設計實驗活動流程,從學生視角出發,提高整個實驗活動的科學性和有效性.

1.3 啟發性原則

初中生雖然積累了一定的生活經驗,但面對物理學科并沒有形成良好的科學態度與科學思維.學習過程中遇見一些籠統、抽象且復雜的物理概念時,學生難免會產生畏難情緒,對一些實驗原理也不能做到全面掌握[2].因此教師還需要在實驗活動教學中堅持啟發性原則,圍繞著學生物理思維進行啟發性教學,教師要發揮自身的教學引導作用.

2 核心素養視角下初中物理實驗活動設計策略

2.1 質疑批判,培養學生物理觀念

物理來源于生活和自然界,初中物理實驗活動研究對象也大都是生活中常見的素材.因此,在實驗活動設計中,教師可從生活素材入手,創設相對應的生活化情境對學生現有的生活經驗進行激活,幫助學生產生濃厚的學習興趣.教師的實驗活動設計可以從學生感興趣的生活現象入手,將眾多生活現象作為素材,引導學生在情境教學中產生和物理概念有關的認知沖突,激發求知欲和好奇心,讓學生學會以物理的觀念來正確看待客觀事物和現象,達到初步培養學生核心素養的教學目的.生活化情境實驗中,學生會利用自己的生活經驗和主觀意識來分析問題,多數學生得出的結論往往和真實物理知識相反,此時,教師可以對學生批判質疑的精神進行培養,通過生活化實驗培養學生正確的物理觀念[3].例如,在設計“探究滑動摩擦力的影響因素”實驗中,通常采取控制變量法,通過對物體接觸面壓力、接觸面粗糙程度等物理量的改變,得出影響滑動摩擦力的具體因素.生活化實驗活動下,教師可以先利用多媒體播放不同路面上不同汽車的行駛視頻,觀察各個汽車的行駛狀態.之后教師結合學生生活經驗提出問題“影響汽車狀態不同的原因是什么”,部分學生會根據生活經驗回答“不同重量汽車在相同路面上受到的摩擦力不同”.此時,教師再針對性地展開常規實驗,讓學生通過實驗得出“物體和接觸面之間的壓力影響滑動摩擦力”,幫助學生意識到物理知識與生活息息相關,保持批判質疑精神對生活現象進行反思研究.

2.2 分析比較,培養學生物理思維

教師在物理實驗活動設計上可以通過兩個對照實驗讓學生進行分析比較,讓學生找出其中的不同點和相同點,在找不同點的過程中鼓勵學生對物理概念進行分析總結,幫助學生形成物理思維.例如在“光的直線傳播”知識學習中,多數學生對“光沿直線傳播”這個概念有了解,但對該概念的應用條件經常性遺忘,如沒有正確認識到“光的直線傳播是在均勻的介質中”這一條件.為了加深學生對概念的認知,幫助形成正確思維,教師可以設計一組對照實驗,加深學生對概念應用條件的理解[4].教師先將蒸餾水注入玻璃水槽中,射入光線此時學生發現光沿著直線傳播.之后,教師再倒入食鹽并射入光線,學生發現光線不再沿著直線傳播,而是在食鹽與蒸餾水的接觸面附近發生彎折.最后,教師再要求學生對水槽中的水進行攪拌,在水和食鹽進行充分融合以后,學生發現光又沿著直線傳播.通過多個小實驗的對比,學生對不同的實驗結果進行匯總分析,能夠自然得出概念應用條件,加深學生理解,激發學生思考物理現象,鍛煉學生思維.

2.3 小組合作,加強物理實驗探究

小組合作物理實驗探究作為重要教學形式,其可以成為探究學習的重要載體,教師可以通過科學劃分小組完成實驗研究活動,培養學生的探究能力.例如在“大氣壓強”物理概念教學上,教師可以率先提出問題“同學們對大氣壓強概念有多少了解,是否知道大氣壓強對生活的重要性”.之后教師在墻壁上貼上掛鉤,擠出空氣后發現掛鉤不僅不會掉下反而能夠承擔一定重量.教師再引導學生思考:“在沒有粘鉤的情況下,掛鉤為何沒有產生脫落現象?”通過對學生科學分組,鼓勵每個小組嘗試設計不同的實驗來對該問題進行解答,在小組探究過程中深度理解物理知識.如部分學生設計的實驗方案是將掛鉤用玻璃罩罩住,之后再通過抽氣機將玻璃罩中的空氣緩慢抽出,對掛鉤的狀態進行實時觀察,以有效評估大氣壓強對掛鉤的影響.學生在小組合作實驗過程中,對實驗的意見想法相互交流,通過共同探究來解決實際問題并掌握物理概念,有效促進學生核心素養的發展.

2.4 注重細節,培養學生物理態度

學習態度是保證學生形成學科核心素養的關鍵.教師在物理實驗活動設計上要更多關注學生的學習細節,圍繞實驗細節對學生的物理態度進行培養,提高學生的物理實驗水平和思維能力.另外,教師在細節把控上還可以適當延伸物理實驗活動的視野,如在部分實驗活動教學上引入相關物理史料和物理學家事跡,從一些趣聞逸事入手,讓學生明白不起眼的物理細節也是經過大量實證研究獲得.例如在“串并聯電路中電流規律”實驗教學上,通常本部分的實驗內容是要求學生學會設計簡單電路圖并掌握簡易電路連接,學會使用變阻器調節電流的變化,掌握電壓表的工作原理,等等.對于該實驗,學生要想觀察到正確的物理現象,得到對結果理論有支撐性的真實依據,就需要認真進行實驗,把控各項細節.為此,該實驗進行過程中,教師需要嚴格要求學生,檢測學生每個實驗步驟完成情況.如在學生連接電路圖過程中,要求學生警惕導線交叉的錯誤.在對滑動變阻器進行控制的過程中,要求學生掌握一定的節奏應避免速度過快.教師對每部分的實驗內容都做出細節強調,可以讓學生在實驗操作過程中養成精益求精、嚴謹踏實的學習態度,有助于學生物理核心素養的形成.

2.5 互相評價,促進學生綜合提升

為了實現初中學生全面均衡發展,同時培養其個性化能力,教師有必要在初中物理實驗活動教學中增設一個評價環節,以延伸整個實驗教學過程.通過學生互評方案的設計,鼓勵學生對自身學習過程積極反思,分析學習方法的優劣,同時有效檢驗學習結果,進而領悟正確學習物理學科的思想和方法.在鞏固學生探究技能的同時,也為后續實驗活動教學方法的優化完善提供了借鑒依據,助推學生實現核心素養的全面提升.例如在“多種方法測量電阻”實驗活動中,在學生完成相應的實驗活動后,教師可以組織學生開展學習互評,設定互評任務單幫助學生對評價對象和評價標準做出明確.例如,能否設計伏伏法、伏安法來測量電阻的實驗電路圖計分為1分,對實驗中遇到的各種難題是否高效解決計分為1分,是否可以根據結果推導出特殊方法來測量電阻的公式計2分,能夠對整個實驗的思路和現象結果進行概括計2分,是否根據實驗過程和現象推導正確結論計3分.學生通過互評完成打分后再由教師對整個學習過程作出總結性評價,對學生在實驗思路構想、具體方案設計以及實踐操作等環節中的不足進行分析,為學生提供正確的實驗學習指導,促進學生個性化自我發展.

3 結束語

綜上所述,核心素養視角下初中物理實驗探究活動需要以自主性、互動性、啟發性以及反思性為原則.教師應加強自身對物理學科核心素養內涵的學習,精準把握物理學科核心素養在整個知識體系中的維度,并以此為依據在各項實驗活動環節中落實核心素養,在完成物理教學的同時促進學生物理思維能力的發展,提高整體物理知識水平.