發展核心素養視角下初中物理創新實驗教學研究

黃 艷

(江蘇省張家港市錦豐初級中學 215625)

隨著新課程改革的深化，我們一線物理教師已經對核心素養及物理核心素養有了較為深刻的認識，當下的物理教學已經發展為如何促進核心素養落地階段.以創新實驗為抓手組織我們的物理課堂教學能有效發展學生的物理學科核心素養.本文借助于具體教學案例就該話題談幾點筆者的思考.

1 正確理解創新實驗

正確理解創新實驗的內涵是促進核心素養在初中物理課堂落地的重要保障.何為創新實驗呢？創新實驗是否就是拿出與教材不一樣的實驗、或者用新的技術對教材實驗進行改進呢？

“創新”所包含的元素很多，不能片面的認為是技術上的改進(如DIS傳感器實驗代替傳統實驗).筆者認為，創新更深層次的應該在實驗原理、實驗裝置、數據處理的方式上的完善與改進，創新的目的在于讓我們的物理實驗操作更簡便、更節能；讓實驗數據更為精確；讓實驗現象變得更為直觀等等.

如果僅僅是圖實驗教學的“快”，那勢必弱化實驗教學在初中物理教學中的授知、啟思、育人的功能，筆者認為，在創新之前應該引導學生自己根據所學的物理規律和原有的實驗經驗去猜想和設計，哪怕設計的實驗很粗陋，不要緊，這是創新的起點，盡可能地借助于學生的思路與設計展現傳統實驗做法的全貌，充分調動學生頭腦中原有的認知表象并表征出來.然后引導學生從細微處入手思考替代法、改進點等等，實現思維和認知的多維度發展.

在很多學生眼中，他們并不理解科學觀察的意義，在他們看來，觀察就是看看而已，這種認識是錯誤且片面的.創新實驗，首先應該是站在研究物理知識層面的“科學觀察”，應該有著非常鮮明的科學性，學生必須要用科學化的視角來分析和研究相關現象，這種觀察首先是多感官的，即學生不是簡單地用視覺來采集信息，他們還需要結合聽覺、嗅覺、觸覺等多維度地分析某些現象.

2 注重實驗呈現方式的創新

創新實驗可以是分組實驗，也可是演示實驗的創新.其中最為簡單對于學生物理觀念、物理情感培養的創新是實驗呈現方式的創新.拿演示實驗來說，我們很多教師在教學伊始開門見山：同學們，老師前面給大家準備了……下面來觀察一個實驗，看能觀察到哪些現象……，這樣的實驗開場，能夠有效激活學生的物理思維，給他們耳目一新的感覺么？筆者認為效果很一般，如果我們注意實驗呈現方式上的創新，往往可以從一開始就給學生一種帶著問題思考，帶著問題去搜索實驗現象的意識，學生對實驗現象就充滿著期待，學生的實驗觀察和探究熱情就會更為飽滿，體驗和收獲會更多.

比如，在和學生一起探究聲音產生的原理及傳播條件時，筆者首先沒有讓學生看演示實驗，而是讓學生齊聲高唱《我和我的祖國》，提出問題聲音是怎么產生的呢？帶著問題，讓學生摸著自己的喉嚨再唱高潮部分，切身感受到自己的聲帶在有節奏地振動，理解聲源是振動的物體，深切感受到振動與聲音之間的關系.在此基礎上提出新的問題，那么歌聲又是怎么傳出去的呢？如果我們站在月球上唱歌，大家還能聽到這樣的歌聲么？將學生的思維點引向是否需要介質上.當然，由于學生剛剛涉及到物理，有部分學生認為需要介質、有部分同學認為不需要介質，到底需不需要呢？此時，帶著這個問題搬出“鐘罩實驗”，同時在實驗過程中放慢抽氣的實驗過程，讓學生感受到聲音越來越弱.反思聲音越來越弱的原因，然后再次生成問題，如果抽成真空會如何呢？由此總結出聲音產生的原理和傳播的條件.

實驗呈現方式上的創新往往能夠有效刺激學生的感官，調動學生的思維，讓學生對物理知識的理解更為深刻，促進知識內化和核心素養提升.

3 研讀教材實驗創新優化設計

創新意識往往與批判精神相輔相成，為了尋找創新點，我們應該深度研讀教材中的實驗，分析教材給出實驗對學生認知發展和核心素養落地的助力點，同時也要分析教材所給實驗在操作上和學生理解上可能存在的問題，發現問題并思考如何優化，最終實現創新.

如光的反射，教材中給出的實驗如圖1所示.

借助于圖1的實驗，讓光路在紙板上顯示光路，通過紙板沿著軸線的轉動，說明三線共面這一結論.教材的實驗設計與重要的結論相對應，但是筆者在實踐中發現，如果采用教材的實驗進行演示，實驗的可見度不是太高，相當一部分學生觀察不到明顯的現象.創新的嘗試我相信大家都有，例如，為了提高實驗的可視度，讓現象更為直觀，我們通常是在激光筆的前端綁上一個圓柱形玻璃棒，但是這樣創新后又會有新的問題出現，當紙板向前翻折時(向后翻折沒有問題)， 發現紙板B上也會出現光束，也就是得不到三線共面的重要結論.

如何解決教材中出現的不足，讓實驗現象的可視度增高，同時又能夠幫助學生樹立正確的物理觀念呢？

首先，對實驗裝置進行創新，將圖1中的紙板去除，關上窗簾，借助于水霧(或煙霧)來代替紙板顯示光路，光源的選擇上改用較大功率的激光筆，學生能夠較為清晰的觀察到光的反射現象；然后，轉動激光筆來改變入射光的方向(入射角)，學生能夠較為清晰地發現反射光線的方向(反射角)也隨之而發生改變.

為了量化反射角與入射角的關系，可以將實驗裝置進一步改進如圖2所示.

借助于2個鐵架臺(圖2中標為1)固定大功率激光筆(圖2中標為2)和透明塑料板(圖2中標為5)、另外，還需要平面鏡(圖2中標為4)、強磁鐵2個(圖2中標為3)、用細線(圖2中標為6)和鐵質小螺帽來記錄入射點、入射光線、反射光線.這樣的實驗創新能夠將光路“固定下來”，借助于量角器就可以進行定量研究入射光線、反射光線與鏡面的夾角為引入“法線”的概念做好鋪墊、打下基礎.

從學生的思維邏輯上看，學生對于“探究光的反射規律”這部分內容是容易接受的，而且教材的整個思路也符合學生認知、思維邏輯發展順序的，深入研究了“光線”的空間關系和“角”的等量關系，實驗的創新不僅讓實驗現象變得更為直觀，而且對于后續折射的研究也打下了基礎.

4 聯系生活，發展實踐意識

核心素養的落地一定是有利于學生將來的生產、生活實踐的，實踐意識的發展是核心素養落地的一個重要指標.我們的創新實驗也應該注重這個環節，因為能夠和生活實踐聯系到一起是創新思維運用的體現，而這個層次的創新甚至可能是信手捏來的小實驗，但是卻能給學生較大的感官刺激.

例如，筆者在和學生研究蒸發時，與其領著學生回憶生活中的蒸發現象，呈現大量的圖片，還不如給學生來一個一個小巧的實驗，筆者在這節課的教學時，首先用手指蘸些水在黑板上畫了一個大大的笑臉，然后帶著學生看了一會，笑臉消失了(液態的水跡沒了).提出問題，水怎么沒有了？是水分子的憑空消失么？帶著這個問題將學生的思維帶入液態向氣態的物態轉化，帶入蒸發現象的研究之中.

再比如指導學生研究聲音的傳播需要介質時，教師將一個正在播放音樂的MP3放在玻璃罩中，然后通過閥門將內部的空氣逐漸抽出來，隨著空氣的抽出，MP3所播放的音樂聲逐漸低沉至徹底消失.這一現象的發生極大地激起了學生觀察的興趣，這時教師要允許學生圍繞實驗現象進行觀察和討論，對需要走到近前觀察的同學，教師更要讓他們自由地參與實驗和觀察，學生會通過MP3的電子屏看到：音樂并沒有停止播放，只是聲音的傳播受到了影響，這是什么原因導致的呢？學生的疑惑更大，這時，教師可以在學生的關注下打開通氣閥門，學生會聽到進氣聲，且聽到音樂聲重新傳出來，這是學生的思維迅速打開：聲音的傳輸需要介質，它在真空中無法傳輸.

正如，夸美紐斯在《大教學論》一書中寫到：“一切都是從感官開始的.”我們的創新實驗教學應該注重學生的感官感知，實驗方案的設計應該以能夠調動學生的思維，激活學生的物理認知表象為目的，讓物理規律的探究變得更為直觀，思維點的邏輯性變得更嚴謹、更有條理，讓學生的探究意識和實踐意識得到充分的發展，最終通過實驗現象的觀察和思考，將實驗從具象化的現象抽象為簡潔、科學的規律表象，在獲得結論的同時，感受到我們在教學過程中的那種精益求精的科學態度與責任，感受創新意識發展帶來的核心素養的提升.