基于核心素養的物理實驗教學改進

廖曉婷?李奇云

摘 要｜從核心素養的四個方面：物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任出發，對“浮力”這節實驗課的幾個教學環節中的應用進行了學科融合方面的改進和分析，以期達到提高實驗課程教學效果和提升學生學科核心素養的目的。

關鍵詞｜浮力；核心素養；跨學科綜合

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1 引言

物理學科核心素養是學生在接受物理教育中逐漸形成的實現個人價值和社會價值所必備的品格和關鍵能力，主要表現為物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面，這也是我們現階段教學目標的指向。

跨學科綜合的物理打破了單一封閉的學科觀念，它不但強調了物理學科能力的重要性，同時也強調了跨學科的綜合能力的重要性，有利于培養學生的自主探究能力和創造力。

本文從新課改倡導的促進學生的全面發展出發，以具體學科之間相互融合的視角對“浮力”這一實驗課程的教學進行分析與改進，以期幫助學生提高物理學科的核心素養和綜合應用能力。

2 借助跨學科知識，提高核心素養

2.1 借助生活經驗和情境創設，激發學生學習興趣，明確物理觀念

物理觀念是指從物理角度形成關于事物的基本認知，是以物理方式解釋解決自然現象和實際問題的前提。利用生活中的簡單模型，更容易引起學生主動觀察與思考，將簡單的環節交給學生，讓學生產生“我能做得更好”的想法，激發他們求知的欲望。力具有一定的抽象性，力的方向的不可視，在探究浮力的方向和定義時，借助貼近生活的小實驗，將浮力的方向可視化，如圖1，幫助學生建立深刻形象的物理概念。取石塊和乒乓球固定在細長紅線的兩端，放入燒杯加清水至乒乓球浮起來并浸沒在水中，引導學生觀察細線方向，墊高燒杯一側，觀察細紅線的方向變化，引導學生得出物體所受浮力的方向是豎直向上的。在這一實驗中教師提供簡單的演示實驗，更多的是讓學生聯系生活中的所見所聞來對老師的實驗進行補充和完善，從而深化學生對這一概念的理解，教學相長，教師在幫助學生查漏補缺的同時，也收獲了很多教學設計的新思路。

2.2 借助跨學科教具，培養科學思維能力

科學思維是指從物理角度觀察分析和認識客觀事物本質的屬性和內在規律的方式，是一種基于客觀經驗構建理想模型的抽象概括的過程。

在探究“物體的沉浮條件”時，借助一些跨學科教具，巧用化學裝置來開發具有創新意義的物理實驗，培養學生透過現象把握科學本質的能力即科學思維的能力。向學生拋出問題，為什么氫氣球可以漂浮在空中并不斷上升？教師組織學生進行自主的小組合作實驗，如圖2所示，活用化學知識解釋物理原理。實驗器材：啟普發生器，肥皂水，稀硫酸，鋅粒。實驗原理：利用化學的方法制取氫氣吹泡泡，引導學生觀察泡泡的運動方向，進而歸納出氫氣球上浮的原因是往氫氣球中注入比空氣密度小的氫氣，使得氫氣球上升。這樣做不但加強了學科之間知識的連貫性，也同時增加學習理科的趣味性。

在探究物體的沉浮條件時，教師要明確學生已有的錯誤的某些前概念例如“輕者浮，重者沉”或者“浮物浮力大，沉物浮力小”等，教師要嘗試利用演示小實驗，糾正學生的錯誤的觀念。在這里最好是使用直觀的數據顯示浮力大小的定量變化以達到更好的教學效果，例如應用DIY技術，傳感器能連續地記錄并顯示數據的變化，給學生以更直觀的實驗體驗。

2.3 創設問題情境，尊重學生猜想，培養科學探究能力

科學探究是指能用所學的物理知識解釋自然現象與解決實際問題，即了解抽象的物理概念和規律，并能用這些概念解釋和描繪自然現象。在實驗探究環節，以顯著的演示實驗效果構建問題鏈引導學生對實驗現象進行猜想假設，同時尊重并且帶領學生驗證她們的每一個猜想，增強她們的實驗探究能力。

在探究浮力大小與什么因素有關時，讓學生感受將乒乓球和籃球壓入水中后兩只手的不同，學生猜想浮力大小可能與物體體積有關，這時候再讓學生將大小不同的兩個空塑料瓶同時壓入水中，一只手上的大瓶子沒入水的部分比另一只手的小瓶子少，提問學生哪只手感受的浮力大，學生得出小瓶子感受的浮力大，從而猜想物體所受浮力大小與物體體積無關，而可能與物體浸沒在液體中的體積有關。

再次創造情境，將雞蛋放入裝有清水的燒杯中，觀察雞蛋沉入水底，引導學生分析雞蛋的受力情況，得出物體所受浮力的大小還與重力有關，與以往的直接注入鹽水不斷攪拌不同，通過往燒杯中注入飽和的鹽水以達到更快改變清水密度的目的，引導學生觀察雞蛋緩慢上浮的現象，提出問題引導學生猜想影響物體的沉浮的因素還包括所浸沒的液體的密度。

探究學生對于物體浸在液體中的深度對物體浮力大小的影響的猜想，引導學生用已有的器材資源進行實驗設計和分組實驗，這里要提問學生讓他們意識到設計實驗時控制變量的關鍵。由學生提出將石塊浸沒在水中不同的幾個深度并記錄其所受浮力的大小變化，驗證得知深度對于物體所受浮力大小無影響。

在整個探究過程中充分的尊重學生的猜想，做到驗證她們的每個猜想，讓他們感受到意見被證實的成就感或者感受當不合理的猜想被推翻時的茅塞頓開，培養她們尊重實驗事實的習慣，面對一些容易混淆的概念，做一些與常識有沖突的實驗，有利于培養她們透過事物的表面屬性思考問題的本質應用科學的研究方法解決實際問題的能力。

2.4 借助跨學科情境，培養科學態度與責任

科學態度與責任通常表示學生的科學精神，批判性思維，創新意識，合作精神，實踐能力和社會責任感等的發展。

在浮力這一章節的實驗中，從認識浮力到應用浮力解決生活實際問題，每一步的實驗探究設計都需要通過實例來鍛煉學生理論聯系實際解決生活問題的能力，在實驗中不妨也加入一些名人史學研究經歷，以期能讓學生在感受他們孜孜不倦的科學探究精神的同時，借鑒他們的研究方法和應用物理知識解決生活難題的智慧。鼓勵他們養成勤于思考的習慣。例如阿基米德利用物體浸沒水中排開液體的體積來測量皇冠是否為純金的故事，阿基米德利用觀察到的生活中洗澡時排開水的現象產生了一系列猜想并通過排水法巧妙地解決了國王拋出的難題，同時也誕生了阿基米德原理，學生在應用阿基米德原理時想到的不再只是一串簡單的公式和食之無味的實驗數據，而是一幅生動的歷史圖景，增加了學習物理的趣味性，能促進學生加強生活常識與物理知識點之間的聯系。

3 結論

實驗教學是物理學科教學最重要且最有趣的環節之一，也可以說是最具有物理學科特色的環節，新課標中更是有要求物理教學的開展要做到“從生活走向物理，從物理走向社會”。實驗教學的自然實驗就能輕而易舉地穿插其中。本文對于“浮力”各個教學環節的改進主要圍繞“生活實驗”和學科融合展開，堅持“以人為本”“學生主體，教師主導”的教學觀，利用一些跨學科工具和生活情境，設計問題情境，幫助學生深刻認識浮力的定義，探究浮力大小的影響因素的本質，使學生注意到生活中的一些看似不經意的沉浮現象，并能用所學知識揭示現象產生的原因。在訓練學生在應用知識解決生活的實際問題這一塊的能力的同時，鍛煉她們的語言表達能力，形成良好的道德品質與心理素質，提高她們的物理學科核心素養的同時，兼顧各個學科之間的融合，打破以往的單一的知識應用的教學習慣，加強相關學科之間的聯系和互動。

參考文獻

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Improvement of Physics Experiment Teaching Based on Core Literacy

—Taking Buoyancy Teaching as an Example

Liao Xiaoting Li Qiyun

Hunan University of Technology， Yueyang

Abstract： Starting from the four aspects of core literacy： physics concepts， scientific thinking， scientific exploration， scientific attitude and responsibility， this paper improves and analyzes the application of “buoyancy” in several teaching stages of the experimental course in? terms of subject integration， in order to improve the teaching effect of the experimental course and enhance the core literacy of students in the subject.

Key words： Buoyancy; Core competencies; Interdisciplinary integration