核心素養(yǎng)視角下盲校物理實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

蔡連蘋

【摘 要】 由于視覺障礙，視障學(xué)生在學(xué)習(xí)初中物理時(shí)存在一定的困難。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，是落實(shí)物理課程目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。基于視障學(xué)生的特殊學(xué)情，對盲校物理實(shí)驗(yàn)采用創(chuàng)新、簡化、補(bǔ)充、改善等優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，讓視障學(xué)生動手參與實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象，促進(jìn)視障學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

【關(guān)鍵詞】 盲校；核心素養(yǎng)；物理實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

【中圖分類號】 G761

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任；物理課程旨在促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會合作、學(xué)會生活，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。《盲校義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2016年版）》在教學(xué)建議中指出：教師應(yīng)根據(jù)視障學(xué)生的特點(diǎn)，指導(dǎo)其通過多重感官協(xié)同參與觀察物理現(xiàn)象，盡量增加學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，彌補(bǔ)學(xué)生感性認(rèn)識的不足，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。在全面深化教育改革的形勢下，盲校物理教師要肩負(fù)起培養(yǎng)視障學(xué)生核心素養(yǎng)的重任。筆者以盲校九年級上冊物理教材中的四個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)介紹如何優(yōu)化盲校物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，調(diào)動視障學(xué)生多重感官參與物理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)視障學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、創(chuàng)新設(shè)計(jì)視障學(xué)生能感知的實(shí)驗(yàn)

盲校初中物理教材中的實(shí)驗(yàn)基本參照普校物理教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中很多實(shí)驗(yàn)視障學(xué)生（尤其是盲生）無法感知實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如果學(xué)生一味地聽老師說實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)會很低效，也難以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。例如，“分子熱運(yùn)動”一節(jié)，教材通過藍(lán)色硫酸銅溶液在清水中擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖片、金與鉛的擴(kuò)散現(xiàn)象簡介和紅墨水?dāng)U散的快慢與溫度的關(guān)系的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識擴(kuò)散現(xiàn)象，從而推測分子熱運(yùn)動。為了引導(dǎo)視障學(xué)生通過多重感官觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，筆者創(chuàng)新設(shè)計(jì)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)：將硫酸銅溶液和紅墨水改成濃稠的紅糖水，并提供潔凈的燒杯、注射器、吸管、熱水和涼水，讓學(xué)生根據(jù)導(dǎo)學(xué)單設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、感知現(xiàn)象、得出結(jié)論。

導(dǎo)學(xué)單設(shè)計(jì)如下——

1.提出問題：①不同液體之間會發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象嗎？②擴(kuò)散的快慢與溫度有關(guān)嗎？

2.建立猜想：__________________________。

3.小組合作設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。器材有：潔凈的燒杯、注射器、吸管、清水、約60℃的熱水、濃稠的紅糖水，其他實(shí)驗(yàn)器材自行選擇。

4.小組之間交流設(shè)計(jì)方案，完善設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)設(shè)及其對應(yīng)的結(jié)論。

如果__________?，結(jié)論：__________；如果__________，結(jié)論：__________。

6.低視生操作，完成一杯涼水和一杯熱水的對比實(shí)驗(yàn)，并分別觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

7.低視生協(xié)助盲生用潔凈的吸管，嘗嘗兩杯水中對應(yīng)相同位置的水的味道。

8.組內(nèi)交流，我們的發(fā)現(xiàn)：__________ 。

9.組間交流：通過感知對比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以得出哪些結(jié)論？

10.通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們可以推測出水分子和蔗糖分子在__________，溫度越高，分子__________。

低視生通過視覺感知實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，盲生通過味覺感知實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且通過宏觀的擴(kuò)散現(xiàn)象推測微觀的分子熱運(yùn)動。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作，視障學(xué)生了解了擴(kuò)散現(xiàn)象和分子熱運(yùn)動的物理概念，培養(yǎng)了科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度，并在探究過程中學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會合作。

二、簡化設(shè)計(jì)視障學(xué)生難完成的實(shí)驗(yàn)

課堂中的演示實(shí)驗(yàn)不太適合視障學(xué)生觀察，而把演示實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生實(shí)驗(yàn)，視障學(xué)生又難以自主完成。在不影響主要探究環(huán)節(jié)的情況下，可對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行簡化。例如，“比熱容”一節(jié)中“比較不同物質(zhì)吸熱的情況”的實(shí)驗(yàn)，筆者對它進(jìn)行了如下簡化。

1.提出問題，進(jìn)行猜想

先用兩個(gè)生活中的問題，引導(dǎo)學(xué)生得出：水加熱時(shí)吸收的熱量，跟水的質(zhì)量和升高的溫度有關(guān)。再提出問題：將相同質(zhì)量的食用油和水加熱，升高相同的溫度，它們需要的熱量一樣多嗎？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜測。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

先給出兩只相同的電加熱器讓學(xué)生感知，再讓學(xué)生討論還需要什么器材，如何控制實(shí)驗(yàn)的變量，最后師生一起分析，確定實(shí)驗(yàn)方案：相同質(zhì)量的食用油和水，使其升高相同的溫度，比較加熱的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，給出事先稱量好的兩燒杯相同質(zhì)量的食用油和水，以及其他器材。兩個(gè)小組分別測一種物質(zhì)，測出從相同的初溫到60℃的加熱時(shí)間（考慮安全性），低視生讀溫度計(jì)，盲生用秒表計(jì)時(shí)。

3.分析論證

學(xué)生對兩個(gè)小組收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，得出結(jié)論：相同質(zhì)量的食用油和水，升高相同的溫度，吸收的熱量不同，食用油吸收的熱量比水少。然后引入比熱容這個(gè)物理量。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生掌握控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)的方案盡可能使實(shí)驗(yàn)器材、過程和數(shù)據(jù)簡單化（只需要記錄加熱的時(shí)間）。通過這個(gè)簡化設(shè)計(jì)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)視障學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度、合作精神和自我保護(hù)意識。同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析，視障學(xué)生能夠更好地理解比熱容的概念。

三、補(bǔ)充設(shè)計(jì)視障學(xué)生易理解的實(shí)驗(yàn)

電荷、電流、電壓、電阻等基本概念對于視障學(xué)生來說非常抽象。如果教師直接給出概念或結(jié)論，對于他們建立這些物理概念非常不利。筆者采用“轉(zhuǎn)換法”，讓視障學(xué)生用直接感知的宏觀現(xiàn)象去推測無法感知的微觀機(jī)理。例如，“電流和電路”一節(jié)中“認(rèn)識電流”的內(nèi)容只有文字?jǐn)⑹龊蛨D片。為了讓視障學(xué)生更好地認(rèn)識電流，筆者補(bǔ)充設(shè)計(jì)了視障學(xué)生易理解的實(shí)驗(yàn)。

1.認(rèn)識電池的正負(fù)兩極。

2.連接簡單電路：將小風(fēng)扇通過導(dǎo)線連接在一節(jié)電池兩端，小風(fēng)扇的工作受開關(guān)控制。

3.閉合開關(guān)，觀察小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動方向。盲生可用手去感知扇葉（轉(zhuǎn)速緩慢）的轉(zhuǎn)動方向，并感受是否向他吹風(fēng)。如果扇葉反轉(zhuǎn)的話，是不會向他吹風(fēng)的。閉合開關(guān)，小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，表明有電荷持續(xù)流過小風(fēng)扇內(nèi)部。電源使導(dǎo)線、小風(fēng)扇的內(nèi)部金屬中的自由電子做定向移動，形成電流。

4.對調(diào)電池正負(fù)極后，再次觀察。

5.通過實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們有什么發(fā)現(xiàn)？

學(xué)生體驗(yàn)到小風(fēng)扇的扇葉轉(zhuǎn)動方向相反后，筆者引導(dǎo)其推導(dǎo)出電源正負(fù)極對調(diào)，導(dǎo)線和小風(fēng)扇的內(nèi)部金屬中的自由電子做定向移動的方向相反，即電流的方向相反。進(jìn)而引出物理學(xué)上電流方向的規(guī)定：在電源的外部，電流方向是從電源的正極經(jīng)過用電器流向負(fù)極。然后引導(dǎo)學(xué)生分析導(dǎo)線內(nèi)的自由電子定向移動的方向。

在教材學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，讓視障學(xué)生親身體驗(yàn)到電流是有方向的，電流的方向改變是因?yàn)殡娫吹恼?fù)極的改變使微觀的自由電荷定向移動的方向發(fā)生改變。這種用直接感知的宏觀現(xiàn)象去推測無法感知的微觀機(jī)理的方法，有助于視障學(xué)生理解電流概念及其方向，也有助于培養(yǎng)視障學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究精神。同時(shí)讓視障學(xué)生意識到生活中很多電器、電學(xué)儀表對電流方向都是有要求的，電流方向錯(cuò)誤可能會造成危害，體會物理與日常生活的密切聯(lián)系。

四、改善設(shè)計(jì)視障學(xué)生能主動探究的實(shí)驗(yàn)

通過在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中加入“小組討論”“實(shí)作演練”“轉(zhuǎn)教別人或立即應(yīng)用”的學(xué)習(xí)方式，為視障學(xué)生提供主動探究的機(jī)會，可以使物理課堂教學(xué)更為積極有效。例如，在“串聯(lián)和并聯(lián)”的學(xué)習(xí)中，盲校課標(biāo)的要求是“會連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”，教學(xué)參考書的建議是“要把重點(diǎn)放在學(xué)生通過動手連接串、并聯(lián)電路的實(shí)際操作過程，分析歸納出小燈泡的連接形式以及串聯(lián)和并聯(lián)電路各自的特點(diǎn)”。于是，筆者對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下改善設(shè)計(jì)。

1.情境激疑

展示兩個(gè)電路板并演示操作：合上開關(guān)，兩個(gè)電路的小電動機(jī)轉(zhuǎn)動、電鈴響；分別摘下小電動機(jī)再合上開關(guān)，一個(gè)電路電鈴響，另一個(gè)電路電鈴不響。使視障學(xué)生產(chǎn)生疑惑，激發(fā)其主動探究的熱情。

2.合作探究

讓視障學(xué)生直接用實(shí)物探究兩種不同的接法，用“閉合開關(guān)，小電動機(jī)轉(zhuǎn)動、電鈴響；去掉小電動機(jī)，電鈴是否響”作為是否成功連出兩種不同電路的標(biāo)志。通過小組討論、不斷試錯(cuò)，讓實(shí)驗(yàn)成功的同學(xué)轉(zhuǎn)教不會的同學(xué)。

3.展示交流

將每個(gè)小組連接成功的電路拍下來，展示到白板上，各小組交流自己的接法。通過交流接法，理清串聯(lián)和并聯(lián)兩種連接方式，以及并聯(lián)電路中干路、支路和分支點(diǎn)的概念。

4.模擬演示

讓小組成員以身體為用電器，以雙手為導(dǎo)線，分別模擬串聯(lián)和并聯(lián)。

5.小組討論

討論串聯(lián)電路各用電器之間互相影響、并聯(lián)電路各用電器之間互不影響的原因。

6.改接并聯(lián)電路

思考：為什么不同小組的并聯(lián)電路導(dǎo)線接的接線柱不同，結(jié)果卻是相同的？

本實(shí)驗(yàn)使用小電動機(jī)和電鈴代替小燈泡，是考慮到盲生的認(rèn)知特點(diǎn)，補(bǔ)償視覺缺陷。筆者讓學(xué)生直接連接實(shí)物電路，實(shí)驗(yàn)成功與否只需要看電器能否工作，因此學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性很高。給予學(xué)生充足的時(shí)間討論、嘗試，讓他們“做中學(xué)”“教別人”，可以提高學(xué)習(xí)效果；展示多個(gè)電路，讓學(xué)生組間交流，通過比較、分析、歸納，可以培養(yǎng)學(xué)生的高階思維；通過角色扮演的方式模擬兩種電路，能讓學(xué)生形象地了解兩種連接方式的不同。對初學(xué)電路的視障學(xué)生來講，連接并聯(lián)電路是個(gè)難點(diǎn)。通過改接某些接線柱，可以讓學(xué)生快速變換并聯(lián)電路的接法，認(rèn)識多種并聯(lián)電路的連接方式，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。通過改善物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，增加探究的機(jī)會，讓視障學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，促進(jìn)了視障學(xué)生對物理概念“串聯(lián)和并聯(lián)”的理解，使其形成科學(xué)的思維，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；同時(shí)讓視障學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會合作，在“教別人”的過程中提高責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在視障學(xué)生的物理學(xué)習(xí)中具有重要作用。教師要在物理教學(xué)中不斷地探究課堂實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在教授視障學(xué)生物理基礎(chǔ)知識和基本技能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)物理課程的育人價(jià)值，培養(yǎng)視障學(xué)生的核心素養(yǎng)，為他們的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（作者單位：浙江省溫州市特殊教育學(xué)校，325102）