利用物理小實驗落實學生核心素養

楚利花+管瑞紅+楚文洲+張聚杰+馬秋愛

最新出爐的“中國學生發展核心素養（征求意見稿）”指出：學生發展核心素養，是指學生應具備的、能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。學生應具備九大素養：社會責任、國家認同、國際理解；人文底蘊、科學精神、審美情趣；身心健康、學會學習、實踐創新。“物理學科核心素養”主要包括：物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任。

物理課外小實驗是教師結合教學內容搜集整理編寫，讓學生用一些身邊常見易得的簡單的物品自制儀器而進行的觀察和實驗。它取材簡單，易于操作，在時間上具有較強的靈活性，學生可以自由把握，實驗的空間區域也具有較強的廣闊性，是物理課堂教學的有益的和有效的補充。

“初中物理課外小實驗的開發利用研究”課題組就“利用物理小實驗落實學生核心素養”問題進行了研究。

一、利用小實驗促進學生物理觀念的建立

物質觀、運動觀和時空觀是主要的物理觀念，物理學習的過程是物理觀念建立和不斷發展的過程，是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華。在初中物理教學階段，主要完成從樸素的“觀念”到抽象“概念”的飛躍，是從具體到抽象的飛越，核心思維是抽象和概括，加強抽象與概括思維的訓練，這是形成觀念的必經之路，依據建構主義學習理論，利用小實驗促進學生物理觀念的

建立。

例如，摩擦力概念的建立：手平放在桌面上，保持手不動，不用力推或拉，感覺有沒有阻礙手的力；手平放在桌面上，用力向前推，但保持手相對桌面不動，感覺有沒有阻礙手運動的力；手平放在桌面上，用力推，使手相對于桌面向前運動，感覺有沒有阻礙手運動的力；取兩只鞋刷，使刷毛相對地疊放在粗糙的臺面上，水平推上面的一只鞋刷，觀察上、下物體間刷毛形變的方向。通過這幾個小實驗思考摩擦力的產生條件、摩擦力的作用點、摩擦力的方向。這樣，就給學生提供了一個表象思維的模型，化抽象為形象。學生對于摩擦力的概念“茅塞頓開”。

二、利用小實驗促進學生科學思維的發展

科學思維是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式；科學思維主要包括：模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新。

學習聲音的傳播時，給學生提供小實驗。將發聲的音樂芯片輕輕放入注射器的圓筒內，此時能不能聽到鈴聲？插入活塞將音樂芯片輕輕推到注射器的圓筒底部盡可能排出里面的空氣，聽聲音有無變化。用橡皮帽套緊針頭插孔進行密封，用力拉活塞至圓筒頂部，這一過程中聲音將怎樣變化？去掉橡皮帽，此時能不能聽到鬧鈴聲？如果能將圓筒內的空氣全部排出，你還能聽到聲音嗎？當且僅當存在問題時，思維才發生，這樣學生邊實驗邊思考，順理成章推理出真空不能傳聲，培養了學生的科學推理能力。

空氣有質量嗎？用兩個空塑料飲料瓶、兩個氣嘴、一個均勻的木條、一個支架、一個打氣筒，你能證明空氣有質量嗎？學生討論、設計并完善實驗，得出實驗方案：將細木條作為橫梁固定在支架上；向其中一個塑料飲料瓶打氣；將兩個塑料飲料瓶掛在細木條的兩端，調節它們的位置使細木條保持水平；將剛被打氣的塑料飲料瓶的氣門芯打開，觀察現象。實驗完成后思考：將剛被打氣的塑料飲料瓶的氣門芯打開，你看見了什么？這個現象說明了什么？為什么不用天平測質量的變化？這樣實驗改進有什么好處？這樣的改進對我們以后的科學探究有什么啟示？學生經歷了設計實驗方案，培養學生的發散思維，并通過學生的討論交流使學生在交流中學會聽取他人的建議并完善自己的實驗方案。對實驗的設計、實驗材料的選擇、實驗現象的放大等做進一步的思考，并對學生以后的科學探究提供一些借鑒，比如如何將實驗現象放大、如何選擇更直觀的實驗器材等提高了學生科學思維的能力。

三、利用小實驗，提高科學探究能力

科學探究主要包括：問題、證據、解釋、交流。小實驗大多趣味性強，能激發學生的學習興趣和探究意識；小實驗器材簡單易得，便于開拓學生的探究渠道。

小實驗：去掉易拉罐的兩端；把氣球吹大，用橡皮筋將氣球扎緊，粘在罐子的一端；用膠水把鏡子粘在氣球上；把做好的東西放在陽光能照射到鏡子的地方，移動罐子，直到反射的光線投射到墻壁上；對著罐子開口的一段說話、唱歌；觀察墻上的光線，你可以發現自己發出的聲音使反射光線發生了位置移動。這種現象極大地引起了學生探究學習的興趣，繼續深挖下去，他們會明白：聲音是由物體振動產生的，它們的振動會引起介質有節奏地振動，使周圍的空氣產生疏密變化，這就產生了聲波，罐子上的橡皮筋吸收了聲波的振動后開始振動，從而引起小鏡子也發生振動，由此造成了墻上發射光線的移動。

組織開展小實驗，是提高學生探究能力的好方法。學生通過上網、向老師咨詢、查閱書本雜志等方式收集資料、設計實驗方案、動手實驗，將探究的結果寫成研究報告或科普小論文，在全班交流，實驗在生活中的延伸，開拓了學生探究的渠道，提高了學生收集處理信息、科學猜想、動手探究、討論交流等能力。

四、科學態度與責任

《義務教育物理課程標準》指出，物理教學應注重與生產、生活實際及時代發展的聯系，培養學生的社會責任感和正確的世

界觀。

小實驗是物理教學的有效補充，也是學生模仿科學家進行探究的重要方式。規范的操作，細致、有序的觀察，有利于學生科學態度的培養，在實驗過程中像科學家那樣進行規范化操作。實驗過程中所發生的現象，必須經過細致觀察，才會發現細微之處，有助于發現事物的本質規律，細致和有序地觀察，是進行科學研究起碼的要求，能訓練學生從小養成嚴肅認真研究科學的態度。例如：在研究《熱空氣和冷空氣》的實驗中，如果學生從開始的時候不細心觀察，就只能看到熱空氣上升，而不能注意到熱空氣上升之后，又慢慢地沿著瓶壁下落到底部。長期的注意培養，學生就能夠形成良好的觀察習慣和認真細致的科學態度。

有的小實驗需要學生合作完成，這就產生了領導者與被領導者，在不同的實驗中，每個學生承擔的角色不同，活動過程中，學生通過不同的角色轉換，自己體驗到管理者的艱辛，產生對管理者的理解，從而使學生內心道德情感碰撞，感覺自己不是局外人，而是實驗活動的主人翁，學生的主體意識增強，主人翁責任感就會油然而生。在合作過程中，學生切身認識到完成一項任務不是個人可以做好的，必須和別人合作，一起共同努力才有可能取得成功，而自己的所有行動必須和其他成員協調，自己的利益和他人、集體的利益是一致的，那么學生對他人和集體的責任感就清晰了。

注：“初中物理課外小實驗的開發利用研究”課題組。endprint