基于核心素養的助學案“物理實驗探究”的設計思考

王玉婷

“助學案”教學是課改進程中凸現出來的一種教學形式，用其輔助學生掌握教材內容，也是培養學生物理核心素養的一種重要媒介。助學案的結構通常由課前自學、課堂研討、歸理總結、反饋反思幾個部分組成。教師以助學案為載體還課于生，幫助組建學習共同體，開展合作學習，引導學生自主獲得知識，促進學生自主學習方式的生成。

“實驗探究”是學生用以獲取知識、體驗科學過程、學習科學方法的重要活動，也是落實核心素養的重要組成部分，是發展物理核心素養的有效途徑。本文將結合教學實例，談如何以“助學案”的形式開展“實驗探究”，提升學生問題解決能力和科學創新能力。

一、依托助學案，引導學生多層次思維，提升解決問題能力

“歐姆定律”是初中物理課程系統中一個重要的物理規律，其中“探究電流與電壓和電阻的關系”是本節課的重點。九年級學生對于“控制變量法”的使用已經掌握得比較到位，很容易得到要探究I、U、R三者的定量關系，必須分兩大步進行：（1）電阻一定時，探究電流與電壓的關系；（2）電壓一定時，探究電流與電阻的關系。但是該實驗電路的設計卻是一大難點。學生對電學的掌握理解程度參差不齊，對電路設計往往考慮不周且不能一次到位，以第一個小問題“電阻一定時，探究電流與電壓的關系”為例，筆者依托助學案，將大問題分解成若干個小問題，逐步引導學生多層次思考問題，最終自主設計實驗電路圖。

以下為“歐姆定律1”新課助學案中關于“設計實驗電路圖”的內容：

探究“電阻一定時，電流與電壓的關系”實驗電路環節設計

環節（一）：請你在選擇器材時思考以下信息。

1.如何獲得“導體中的電流”與“導體兩端電壓”的數據？

選擇器材：_________________________________________________。

2.通過一組I、U值能否得到普遍規律？_________________________________________________。

如果不能，如何改變 “導體兩端電壓”的大小，以獲得多組I、U值？

選擇器材：_________________________________________________。

3.如何實現變量控制？即控制_________________不變，選擇器材：_____________________。

4.其他器材：_________________________________________________。

環節（二）：利用你所選擇的器材，設計實驗電路圖并畫出。

學生借助助學案完成實驗電路圖的設計后，課堂進入“展示和交流”階段。

師：請問你選擇什么器材來獲得“導體中的電流”與“導體兩端電壓”的數據？

生1：電流表和電壓表。

師：其他同學也選擇了這兩個器材嗎？

生1：是的。

師：通過一組I、U值能否得到普遍規律？

生1：不能，我利用改變電源電壓來改變導體兩端電壓，從而得到多組I、U值（如圖1）。

師：其他同學也采取了同樣的方法嗎？

生2：在電路中串聯一個滑動變阻器，通過移動滑動變阻器來改變導體兩端電壓（如圖2）。

師：請你利用電路展板給同學們演示一下。

師：通過這位同學的演示，我們發現移動滑動變阻器，導體兩端電壓確實改變了。以上兩種“改變導體兩端電壓”方法，哪一種好一點？請說出理由。

生3：在電路中串聯一個滑動變阻器的方法好一點，因為這樣可以在不拆電路的情況下就得到多組I、U值。

師：對，在電路中串聯一個滑動變阻器可以控制電壓改變的幅度以便獲得多組數據，另外還可以保護電路。

師：在剛才幾位同學展示的實驗電路中，研究對象都選擇了小燈泡。教師發現有些同學不是以小燈泡為研究對象，請來展示一下你的電路圖（如圖3）。

師：請問你選擇定值電阻作為研究對象的原因是什么？

生4：我選擇定值電阻作為研究對象是基于助學案中第3個問題：在研究“電流與電壓的關系”時，要控制導體電阻不變，而在前面學習“電阻”時，我們知道燈泡的電阻受溫度影響很大，所以不能以小燈泡為研究對象。

學生通過對助學案中一系列小問題的思考，已經基本選定合適的器材自行設計電路，助學案中“助”的作用凸顯，助力學生主動思考，找到解決問題的方法。“展示和交流”環節，學生通過交流與比較，對所設計的電路不斷完善，最終得出最佳的方案。尤其是在“滑動變阻器的使用”這一難點上，為突破該“瓶頸”，教師請學生利用電路示教板來展示現象，學生建立了感性認識。通過討論分析，幫助了學生找到解決問題的角度，切實提升了學生的物理核心素養。

二、依托助學案，激發學生多角度思維，培養科學創新能力

在學習“平面鏡成像特點”這一內容時，由于學生對于平面鏡的使用已積累了較為豐富的感受，所以對知識內容的理解并不存在很大難度。但教材并沒有對要用玻璃板代替平面鏡這一教學難點做前期引導說明，而選用兩個相同的物體比較像和物的大小也是學生不可能順利想得到的。對于這些問題的解決，教師一般會要求學生先按照教材實驗方案完成實驗，然后再反思這樣做的目的。實際教學中，筆者以助學案為引領，利用學生已有的知識技能逐步突破難點，引導學生在設計“探究平面鏡成像特點”實驗時，多角度研究，設計出不同的探究方法。

以下是“探究平面鏡成像特點”助學案中關于“實驗方案設計”的內容：

環節（一） 探究猜想1：“像和物的大小”關系。

1.生活中你是如何比較兩個物體大小的？（例如：兩支筆的大小。）

所用器材及方法：_________________________________________________。

說說不同的方法：_________________________________________________。

2.用你所選器材及方法可以比較平面鏡中的像和鏡前物體的大小關系嗎？請試一試。如果可行，請寫出你的做法；如果不可行，說說困難在哪里。

3.探究中用到的平面鏡是否妨礙到你的操作過程？若有，請說說在哪個環節產生了妨礙，怎么解決。

環節（二） 探究猜想2：“像和物到平面鏡的距離”關系。

1.要測量像到平面鏡的距離，必須先確定像的位置。如何確定像的位置？請寫出你的方法：_________________________________________________。

2.在明確像和物到鏡面距離關系時，除了用刻度尺測出距離這一方法外，還可以怎么比較呢？

環節（三） 比較自己的探究方案和教材探究方案的異同點。

學生依托助學案，邊實驗邊思考，合作探究一些可行的方案。通過師生交流，培養創新思維。

師：說說你們有哪些方法來確定兩個物體大小。

生5：靠在一起比一比或者用尺量一量。

師：用這些方法怎么來比較像和物的大小關系？

生6：我們組是用尺子測量的。（邊說邊演示）先用尺子放到物體旁邊量物體的高度，再貼著鏡面量像的高度。

師：像并沒有貼在鏡面上而是在鏡子后面的，那么剛才準確測量到像的高度了嗎？怎么辦呢？

生7：應該沒有準確測量到，但只要看看鏡中尺子的像就可以了，因為它貼在像的旁邊。

師：看尺子的像就可以了？那你們能確定尺子的像和原來的尺子大小是一樣的嗎？所以要將尺子靠到像的旁邊測量。

生8：若將尺子放到鏡子的后面去靠近像，尺子就被擋住看不見了。

師：現在的問題很明確了，既要能看到前面物體所成的像，還要能看到后面的尺子，若使用平面鏡會把后面的物體擋住，不可能同時看見，那用什么呢？

生9：用玻璃板。這樣既可看到前面的像，又可看到后面放的尺子。（上前演示）

師：用靠在一起比一比的方法可以明確像和物的大小嗎？

生10：若把物體靠到像的旁邊，拿走了物體，物體的像就沒有了。

師：這個問題好。既然前面的物體不能動，那拿什么去和像靠近呢？

生11：再拿一個和原物體相同的另一物體放到鏡子后面去靠近像來比較。還要將平面鏡換成玻璃板。

師：同學們集思廣益，發現“用玻璃板代替平面鏡”便于比較像與物的大小關系。這個方法對于研究“像和物到平面鏡的距離”關系是否有幫助呢？

生12：我們小組在測量像到平面鏡的距離時，就是沒有辦法確定像的位置，而用“玻璃板代替平面鏡”的方法，像的位置就很容易確定了。

教師在引導過程中充分利用學生的已有知識，幫助學生在使用知識、發現問題、解決問題的流程中突破難點，得到思維訓練。解決了玻璃板替代平面鏡和選用兩個相同的物體這兩個難點后，“距離關系的探究”也就水到渠成了。確定了像的位置后，距離的關系用刻度尺測量就很方便了。若用比較的方法，就要引導學生思考如何將兩個距離靠到一起，學生可以想到沿著玻璃板的位置折疊即可比較。學生通過比較兩個方案的異同點，既可以加深對探究“平面鏡成像特點”實驗的理解，又可以培養科學探究中“評估和交流”的能力。學生用已有的知識動手探究，生成問題，多角度思維，培養了科學創新能力。

總之，“科學探究”是物理學習的一種重要手段，“助學案”教學也只是一種教育形式，針對不同教育教學環境編制適合的“助學案”環節，都是以期促進學生主動學習，有效激發學生學習物理的興趣和求知欲望，發展學生思考與動手能力，進而提升學生物理核心素養。以上只是筆者在教學實踐中摸索而出的一些做法和想法，還有許多困惑有待思考，相信在以后的使用中會繼續探索設計能提升學生物理核心素養的“科學探究”實驗方案。

（作者單位：江蘇省無錫市洛社初級中學）