物理教學(xué)中要善于利用小實驗培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

甄偉亮

摘 要：闡述了小實驗在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)、構(gòu)建學(xué)習(xí)方式方面的作用，并通過具體的例子說明在實踐中所取得的良好效果。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；小實驗；物理觀念；科學(xué)思維

一、概念的界定

物理核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)。

小實驗是指學(xué)生利用身體與身邊的物體做實驗，其特點為器材來源于生活，容易得到，操作安全，簡潔、方便，能夠說明與物理學(xué)科相關(guān)的科學(xué)道理，幫助學(xué)生實現(xiàn)理論聯(lián)系實際的科學(xué)探究過程。

二、小實驗在核心素養(yǎng)養(yǎng)成中的應(yīng)用例析

1.形成物理觀念

“物理觀念”是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)。形成物理觀念的核心是從物理學(xué)視角應(yīng)用已有知識探究或解釋相關(guān)實際問題，解決問題的關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)問題，問題越接近學(xué)生生活，學(xué)生的求知欲望就越強烈。例如，在“摩擦力”的教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生用手感受摩擦力，并定性研究影響滑動摩擦力的因素。

（1）建立概念

講授摩擦力時，讓學(xué)生用手壓著桌面向前移動。

提問：用手壓著桌面向前移動時有什么感覺？

學(xué)生：會明顯感覺到有阻力阻礙手向前移動。

教師：這個阻礙手向前移動的力叫摩擦力。與學(xué)生一起總結(jié)什么叫摩擦力。

（2）探索影響滑動摩擦的因素

提問：改變手壓桌面的力，你感覺到這種阻礙作用會有什么變化？

學(xué)生：手對桌面的壓力越大，阻力越大。

教師：上述現(xiàn)象說明了什么？

學(xué)生：說明摩擦力與壓力有關(guān)，壓力越大，所受的摩擦力也越大。

教師：用手在其他物體上滑動（比如書、衣服等），你有什么感覺？

學(xué)生：越粗糙的物體表面阻礙作用越大。

教師：說明什么？

學(xué)生：說明摩擦力也與接觸物體的表面性質(zhì)有關(guān)。

再如，在“力的分解”教學(xué)時，可讓每個學(xué)生自己用一只手臂組成手臂三腳架來做實驗。具體做法：甲同學(xué)用右手或左手叉腰，使上臂大致呈水平，另一同學(xué)乙在肘關(guān)節(jié)處用力向上拉或向下壓，甲同學(xué)會立刻感受到下臂和上臂的受力情況，從而使學(xué)生能親身體會到力的作用效果是如何的。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)用小實驗可以開闊教學(xué)視野，提高學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣，從有趣、有益到提升思維能力。

2.培養(yǎng)科學(xué)思維

“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認識方式；是基于經(jīng)驗事實構(gòu)建理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化。學(xué)習(xí)過程中對小實驗的解釋、分析和體驗就是科學(xué)思維的形成過程。例如，“動量定理”教學(xué)中，講完動量定理后，我們可以找?guī)讉€學(xué)生體驗沖力與作用時間的關(guān)系。具體做法是這樣的：找?guī)讉€學(xué)生站到講臺上（講臺較低，能保證身體不會受到傷害）。讓幾個同學(xué)從講臺上輕輕往下跳（讓初速度盡可能小），第一次跳下時腳盡可能不彎曲；第二次跳下時讓腳盡可能彎曲。要求學(xué)生體會兩次地面對腳的沖擊力。

學(xué)生：第一次感受地面對腳的作用力較大。

教師：跳下時若腳盡可能不彎曲，腳與地面的作用時間短。上面的現(xiàn)象說明了什么？

學(xué)生：人往下跳時，兩次人的動量變化相同，當腳著地不彎曲時作用時間短，地面對人的作用力大，當腳著地彎曲時作用時間長，地面對人的作用力小。

教師：請同學(xué)們注意，從高處往下跳，為了減少地面對腳的沖擊力，腳著地時，腳應(yīng)可能彎曲，保證腳與地面有較長的作用時間，從而減少地面對腳的沖擊力，避免腳不受到傷害。

本實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生體驗地面對腳的沖擊力和作用時間的關(guān)系，引起學(xué)習(xí)興趣，促進對動量定理的理解，將現(xiàn)象內(nèi)化成規(guī)律，從而形成科學(xué)思維方式。

又如，在“電磁感應(yīng)”的教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生用身體模擬飛機水平飛行做飛機切割磁感線運動的實驗題：已知北半球地磁場的豎直分量向下，飛機在我國北京上空勻速巡航，機翼保持水平，飛行高度不變。由于地磁場的作用，金屬機翼上有電勢差。設(shè)飛行員左方機翼末端的電勢為U1，右方機翼末端的電勢為U2。

A、若飛機從西往東飛，U1比U2高。

B、若飛機從東往西飛，U2比U1高。

C、若飛機從北往南飛，U1比U2高。

D、若飛機從南往北飛，U2比U1高。

由于學(xué)生的立體感不強，許多學(xué)生碰到這道題時感到很難分析。若教師能引導(dǎo)學(xué)生利用自己的身體進行模擬實驗，易讓學(xué)生理解飛機飛行時切割磁感線的情景。具體做法如下：

模擬實驗：想象教室就處在北半球的某一水平面上空，讓每個學(xué)生都伸開雙手模擬機翼，然后右手伸向身前手掌向上，相當于磁感線垂直穿過手心，大拇指指向前方（飛機運動方向，就是切割磁感線運動方向），很容易發(fā)現(xiàn)，不論飛機怎么飛行，四指都是指向左方，從而說明左方末端的電勢U1比右方末端的電勢U2高，選A、C。通過小實驗，學(xué)生能夠以物理學(xué)視角認識物質(zhì)、運動與相互作用、能量，解釋自然現(xiàn)象，從而形成樂于探索，善于觀察、分析、思考的學(xué)習(xí)品質(zhì)，同時通過實驗思考培養(yǎng)學(xué)生嚴密的邏輯思維能力。

總之，在物理教學(xué)和學(xué)習(xí)中恰當?shù)匾胄嶒灒梢郧擅钔黄平虒W(xué)難點，為學(xué)生建立物理概念、物理規(guī)律提供范例。它可以增強學(xué)生對物理的親近感；可以幫助學(xué)生理解與想象；可以就地取材，還可以使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維方式，學(xué)會從時間和空間等不同角度進行研究，為物理教學(xué)提供抓手，使學(xué)生認識到物理學(xué)習(xí)源于生活，達到提高物理核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻：

[1]羅婷婷，陳鏡宇.游戲中的科學(xué)大全集[M].北京：中國華僑出版社，2011：10-15.

[2]胡衛(wèi)平.物理學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)建[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（7）.

編輯 魯翠紅