物理小實(shí)驗(yàn)：學(xué)生物理素養(yǎng)生長(zhǎng)的力量

【摘要】物理小實(shí)驗(yàn)具有多重育人功能，并且能體現(xiàn)物理學(xué)科的魅力。在初中物理教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)操作性的物理小實(shí)驗(yàn)、思辨性的物理小實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)造性的物理小實(shí)驗(yàn)、趣味性的物理小實(shí)驗(yàn)，還原物理知識(shí)形成之態(tài)、彰顯物理知識(shí)內(nèi)在之理、促進(jìn)物理知識(shí)創(chuàng)新實(shí)踐、欣賞物理知識(shí)的多種美。物理小實(shí)驗(yàn)不僅能提升學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)技能，還能促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理的主動(dòng)思考、探究，從而發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)習(xí)力。

【關(guān)鍵詞】初中物理；物理小實(shí)驗(yàn)；物理素養(yǎng)

作者簡(jiǎn)介：曹宇晨（1994—），男，江蘇省蘇州市張家港市第一中學(xué)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是初中物理教學(xué)的重要方式。學(xué)生的物理學(xué)習(xí)不僅僅需要理論思考，更需要實(shí)踐探究。在初中物理教學(xué)中，教師要設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生展開思考和探究、深度觀察、動(dòng)手操作，讓學(xué)生積極主動(dòng)地嘗試、挑戰(zhàn)。初中物理的小實(shí)驗(yàn)具有內(nèi)容豐富性、形式多變性、取材便捷性等特質(zhì)。小實(shí)驗(yàn)具有大作用。實(shí)踐證明，物理小實(shí)驗(yàn)?zāi)芙o予學(xué)生物理素養(yǎng)自然生長(zhǎng)的力量，也有助于提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)力。設(shè)計(jì)物理小實(shí)驗(yàn)，是初中物理教師開展教學(xué)的應(yīng)然之舉。教師要讓物理小實(shí)驗(yàn)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的重要載體、媒介，讓物理小實(shí)驗(yàn)助推學(xué)生的物理學(xué)習(xí)［1］。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師要追溯物理知識(shí)的本源，也要探尋物理知識(shí)的本質(zhì)，還要把握物理知識(shí)的關(guān)聯(lián)。只有這樣，才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的物理小實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)開展過(guò)程中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生自主地、能動(dòng)地去發(fā)現(xiàn)、建構(gòu)物理學(xué)科知識(shí)，并尋找相關(guān)的物理學(xué)習(xí)實(shí)踐的思想、方法等，從而充分發(fā)揮物理小實(shí)驗(yàn)的育人功能，彰顯物理小實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值，為助推學(xué)生的物理學(xué)習(xí)質(zhì)量、品質(zhì)的提升奠定基礎(chǔ)。

一、操作性的物理小實(shí)驗(yàn)，還原物理知識(shí)形成之態(tài)

通常來(lái)說(shuō)，物理知識(shí)是以被壓縮的形態(tài)存在于教材之中的。教師要將教材中的物理知識(shí)解壓縮。而操作性的物理小實(shí)驗(yàn)就能恢復(fù)、還原物理知識(shí)形成時(shí)的鮮活樣態(tài)，能讓教材中的知識(shí)變得直觀。操作性小實(shí)驗(yàn)作為物理小實(shí)驗(yàn)的一種常見形式，主要是通過(guò)學(xué)生的“動(dòng)手做”活動(dòng)，對(duì)教材中的物理知識(shí)再次進(jìn)行建構(gòu)。不過(guò)，操作性的物理小實(shí)驗(yàn)不是簡(jiǎn)單地、機(jī)械地讓學(xué)生“做”，而要融入物理思維、學(xué)生的想象等。教師要為學(xué)生開展操作性的物理小實(shí)驗(yàn)搭建平臺(tái)，提供素材、資源、契機(jī)。

比如，在講解蘇科版八年級(jí)下冊(cè)教材中“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”的相關(guān)知識(shí)時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生將自己的手壓在桌面上并拖動(dòng)自己的手，進(jìn)而初步感受桌面對(duì)手的摩擦力的大小、方向。在之后的實(shí)驗(yàn)中，筆者讓學(xué)生變換按壓的對(duì)象、改變壓力，再引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合一些實(shí)例（如穿著溜冰鞋溜冰、給坦克裝上履帶等）進(jìn)行分析。學(xué)生由于親歷了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，喚醒、激活了自己的生活經(jīng)驗(yàn)，因此提出了多元化的猜想。有學(xué)生認(rèn)為，影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素主要是壓力；也有學(xué)生認(rèn)為，影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素可能是接觸面的粗糙程度；還有學(xué)生認(rèn)為，影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素可能是接觸面的大小。對(duì)此，筆者引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用控制變量法并借助彈簧測(cè)力計(jì)等工具，開展對(duì)比實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素，從而加深學(xué)生的物理認(rèn)知。

操作性的物理小實(shí)驗(yàn)有利于讓學(xué)生獲得關(guān)于物理知識(shí)的感受、體驗(yàn)，同時(shí)有利于激發(fā)學(xué)生猜想、探究的熱情。教師要適時(shí)放手，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)物理小實(shí)驗(yàn)，自己決定物理小實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)、內(nèi)容、方式等。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到障礙、感到困惑時(shí)，教師要給予適當(dāng)?shù)闹С帧⑻崾荆员Ｕ衔锢硇?shí)驗(yàn)的順利開展。

二、思辨性的物理小實(shí)驗(yàn)，彰顯物理知識(shí)內(nèi)在之理

物理是以物質(zhì)為研究對(duì)象的學(xué)科。在物理教學(xué)中，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生“動(dòng)手做”，還要引導(dǎo)學(xué)生“動(dòng)腦思”，讓學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)成為“做思共生”的活動(dòng)。思辨性的物理小實(shí)驗(yàn)?zāi)苷蔑@物理知識(shí)的內(nèi)在之理。設(shè)計(jì)物理小實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是要讓物理小實(shí)驗(yàn)?zāi)芙沂境鑫锢碇R(shí)的本質(zhì)。教師可以采用有效的教學(xué)策略，讓抽象的物理知識(shí)直觀化、形象化，從而激發(fā)學(xué)生的物理形象思維，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師要了解學(xué)生的認(rèn)知障礙、困惑之處，把握學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的疑點(diǎn)、盲點(diǎn)等，用小實(shí)驗(yàn)來(lái)啟迪學(xué)生思考。只有這樣，教師設(shè)計(jì)的物理小實(shí)驗(yàn)才具有針對(duì)性、實(shí)效性。

比如，在教學(xué)蘇科版八年級(jí)上冊(cè)教材中的“液化”這一部分內(nèi)容時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的物理思維，推動(dòng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)的主要過(guò)程是這樣的：首先，學(xué)生往燒杯中倒入少量的水；接著，借助酒精燈給燒杯加熱；然后，用一個(gè)鑷子夾住一塊玻璃片或者一個(gè)小盤子，將它斜放在燒杯的上方；最后，觀察玻璃片或者小盤子表面的變化。在此期間，教師引導(dǎo)學(xué)生思考以下問(wèn)題：液化需要怎樣的條件？液化放熱還是吸熱？液化與汽化有怎樣的關(guān)系？在實(shí)驗(yàn)中，有的學(xué)生從玻璃片溫度升高的現(xiàn)象中推斷出液化會(huì)放熱；有的學(xué)生將一塊熱玻璃片和一塊冷玻璃片分別斜放在燒杯的上方，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)冷玻璃片的表面有更多的小水滴，因此認(rèn)為液化需要降低溫度；有的學(xué)生則通過(guò)調(diào)整玻璃片與燒杯的距離、觀察小水滴的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)壓縮體積能促進(jìn)水的液化。如此，學(xué)生能夠?qū)σ夯姆椒懊糠N方法的優(yōu)缺點(diǎn)形成深刻的認(rèn)識(shí)，也能夠在思維的驅(qū)動(dòng)下展開更深入的實(shí)驗(yàn)探究。

物理小實(shí)驗(yàn)?zāi)芤龑?dǎo)學(xué)生打開物理學(xué)習(xí)的大門，讓學(xué)生的思維之花、想象之花綻放。在物理教學(xué)中，教師不應(yīng)讓學(xué)生單純地看實(shí)驗(yàn)過(guò)程、聽實(shí)驗(yàn)講解，而應(yīng)讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。做實(shí)驗(yàn)也不僅僅是簡(jiǎn)單地操作，還要融入學(xué)生的思維與實(shí)踐。借助思辨性的物理小實(shí)驗(yàn)，有利于拉近學(xué)生與物理知識(shí)的距離，讓學(xué)生更加積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)和探究物理知識(shí)、思考物理問(wèn)題，讓學(xué)生的物理思維不斷進(jìn)階。思辨性的物理小實(shí)驗(yàn)不僅可以改變學(xué)生的認(rèn)知方式、思維方式，還可以改變學(xué)生的行為方式、實(shí)踐方式，讓學(xué)生的物理學(xué)習(xí)更生動(dòng)、更有趣。

三、創(chuàng)造性的物理小實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)物理知識(shí)創(chuàng)新實(shí)踐

創(chuàng)新是物理學(xué)科教學(xué)發(fā)展的生命力所在。物理實(shí)驗(yàn)既是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要方法。當(dāng)下的初中物理教學(xué)仍存在著淺表化等弊端。究其原因是部分教師往往從功利主義出發(fā)，不愿花較多的時(shí)間來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而習(xí)慣于灌輸、說(shuō)教，殊不知這樣的教學(xué)方式容易讓學(xué)生厭煩。提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)力，需要教師站在物理學(xué)科大概念的高度，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)方式，從而助推學(xué)生的物理探究能力的發(fā)展、提

升［2］。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)積極主動(dòng)地質(zhì)疑、反思、批判、創(chuàng)新。因此，教師要善于借助創(chuàng)造性的物理小實(shí)驗(yàn)營(yíng)造課堂氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行基于物理知識(shí)的創(chuàng)新實(shí)踐，從而引導(dǎo)學(xué)生形成創(chuàng)新的意識(shí)、能力。

比如，對(duì)于蘇科版九年級(jí)下冊(cè)教材中的“磁體與磁場(chǎng)”這一部分內(nèi)容，有的教師只會(huì)畫一些描述磁場(chǎng)的磁感線來(lái)開展教學(xué)。但這樣的教學(xué)不易讓學(xué)生理解磁場(chǎng)的概念。磁場(chǎng)是客觀存在的，卻看不見、摸不著。那么如何讓學(xué)生感知磁場(chǎng)？為此，筆者在教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)了可視化的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地了解了磁體周圍的磁場(chǎng)以及磁體周圍的磁場(chǎng)分布規(guī)律。具體來(lái)說(shuō)，筆者與學(xué)生一起將玻璃板平放在磁體上，再將鐵屑均勻地撒在玻璃板上，輕輕敲擊玻璃板，然后在玻璃板上放一些小磁針。在投影儀的輔助下，學(xué)生能直觀、形象地觀察到鐵屑的分布情況和小磁針的指向特點(diǎn)。在這樣的事實(shí)面前，學(xué)生對(duì)于磁感線的想法，如“鐵屑排列成的形態(tài)好像許多條曲線”“我們應(yīng)當(dāng)畫出一些帶箭頭的曲線來(lái)描述磁場(chǎng)”等，就是基于觀察產(chǎn)生的。學(xué)生按照鐵屑在磁場(chǎng)中的分布情況，自主建構(gòu)了相應(yīng)的模型。學(xué)生對(duì)可視化的小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討、交流，將自己的創(chuàng)意融入小實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)歷磁感線的形成過(guò)程，能夠自然地理解磁場(chǎng)、磁感線的意義及價(jià)值。

在物理教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生搭建實(shí)驗(yàn)的支架，設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的物理小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在直觀的、可操作的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中建構(gòu)物理知識(shí)。教師在學(xué)生自主設(shè)計(jì)物理小實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，能有效地提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)力，讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)認(rèn)識(shí)得更到位、更深刻、更透徹。

四、趣味性的物理小實(shí)驗(yàn)，欣賞物理知識(shí)的多種美

孔子說(shuō)：“知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者。”愛因斯坦也說(shuō)過(guò)：“興趣是最好的老師。”當(dāng)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)、物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣時(shí)，他們就會(huì)積極主動(dòng)地投身其中。趣味性的物理小實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生欣賞物理知識(shí)的多種美。物理知識(shí)之美，不僅表現(xiàn)在知識(shí)的形態(tài)上，還表現(xiàn)在知識(shí)的本質(zhì)、知識(shí)之間的聯(lián)系上。教師要充分發(fā)揮物理小實(shí)驗(yàn)的激趣功能，借助趣味性的物理小實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)、引導(dǎo)，喚起學(xué)生對(duì)物理的好奇心、求知欲，讓學(xué)生感受、體驗(yàn)到物理學(xué)習(xí)的樂(lè)趣［3］。

比如，在教學(xué)蘇科版八年級(jí)下冊(cè)教材中的“大氣壓強(qiáng)”這一部分內(nèi)容時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生開展了多個(gè)小實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生感受大氣壓強(qiáng)的存在，認(rèn)識(shí)相關(guān)知識(shí)的本質(zhì)。其中，對(duì)于覆杯實(shí)驗(yàn)，筆者在課前將實(shí)驗(yàn)的主題、內(nèi)容告知學(xué)生，讓學(xué)生自行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不少學(xué)生遭遇了失敗。于是，筆者在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)失敗的教訓(xùn)，不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。學(xué)生由于渴望取得實(shí)驗(yàn)的成功，因此反復(fù)地嘗試，圍繞“實(shí)驗(yàn)失敗的原因是什么？”展開了深度思考，并且總結(jié)出教訓(xùn)，如“托紙杯的那只手不能沾水”“要穩(wěn)穩(wěn)地托住紙杯，不能亂晃，以免有空氣進(jìn)入”“紙杯要裝滿水”。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以直觀、深刻地認(rèn)識(shí)到自己周圍存在著大氣壓強(qiáng)。此外，筆者還引導(dǎo)學(xué)生利用氣球、紙片等來(lái)探究大氣壓強(qiáng)，從而讓學(xué)生嘗試分析飛機(jī)可以在空中飛行的原因，了解龍卷風(fēng)等自然現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)與流速之間的關(guān)系。趣味性的物理小實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)實(shí)際的操作，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理進(jìn)行思考、探究的興趣。在具體的物理小實(shí)驗(yàn)中，教師要讓學(xué)生學(xué)會(huì)將物理知識(shí)與生活緊密結(jié)合在一起，這有利于學(xué)生欣賞物理知識(shí)蘊(yùn)含的美，認(rèn)識(shí)物理知識(shí)的本質(zhì)。

在物理教學(xué)中，教師要解放學(xué)生的手、腦，讓學(xué)生調(diào)動(dòng)各種感官投入物理小實(shí)驗(yàn)中。物理小實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生探究、創(chuàng)新的內(nèi)在動(dòng)力，開掘?qū)W生在物理思維等方面的潛能。趣味性的物理小實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生感受物理學(xué)科的魅力。教師要精心設(shè)計(jì)趣味性的物理小實(shí)驗(yàn)，充分利用小實(shí)驗(yàn)，開辟學(xué)生學(xué)習(xí)物理的廣闊天地，真正彰顯學(xué)習(xí)物理知識(shí)的趣味，充分發(fā)揮物理學(xué)科的育人價(jià)值，讓學(xué)生的物理學(xué)習(xí)自然發(fā)生，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］銀強(qiáng).初中物理趣味小實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)踐

［J］.科教導(dǎo)刊，2021（1）：176-177.

［2］馬曉羽，葛魯嘉.基于具身認(rèn)知理論的課堂教學(xué)變革［J］.黑龍江高教研究，2018（1）：5-9.

［3］劉月霞，郭華.深度學(xué)習(xí)：走向核心素養(yǎng)（理論普及讀本）［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2018.