核心素養視角下盲校物理實驗的優化設計

蔡連蘋

【摘 要】 由于視覺障礙，視障學生在學習初中物理時存在一定的困難。實驗教學是物理教學的重要組成部分，是落實物理課程目標，培養學生核心素養的重要途徑。基于視障學生的特殊學情，對盲校物理實驗采用創新、簡化、補充、改善等優化設計策略，讓視障學生動手參與實驗，體驗實驗過程和現象，促進視障學生核心素養的養成。

【關鍵詞】 盲校；核心素養；物理實驗；實驗優化

【中圖分類號】 G761

《義務教育物理課程標準（2022年版）》指出：物理課程要培養的核心素養，主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任；物理課程旨在促進學生核心素養的養成和發展，引導學生學會學習、學會合作、學會生活，為學生的終身發展奠定基礎。《盲校義務教育物理課程標準（2016年版）》在教學建議中指出：教師應根據視障學生的特點，指導其通過多重感官協同參與觀察物理現象，盡量增加學生參與物理實驗的機會，彌補學生感性認識的不足，全面提高學生科學素養。在全面深化教育改革的形勢下，盲校物理教師要肩負起培養視障學生核心素養的重任。筆者以盲校九年級上冊物理教材中的四個實驗設計為例，詳細介紹如何優化盲校物理實驗設計，調動視障學生多重感官參與物理實驗，培養視障學生的核心素養。

一、創新設計視障學生能感知的實驗

盲校初中物理教材中的實驗基本參照普校物理教材的實驗設計，其中很多實驗視障學生（尤其是盲生）無法感知實驗現象。如果學生一味地聽老師說實驗，學習會很低效，也難以培養學生的核心素養和關鍵能力。例如，“分子熱運動”一節，教材通過藍色硫酸銅溶液在清水中擴散的實驗現象圖片、金與鉛的擴散現象簡介和紅墨水擴散的快慢與溫度的關系的演示實驗，讓學生認識擴散現象，從而推測分子熱運動。為了引導視障學生通過多重感官觀察實驗現象，筆者創新設計了學生實驗：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，讓學生根據導學單設計實驗、進行實驗、感知現象、得出結論。

導學單設計如下——

1.提出問題：①不同液體之間會發生擴散現象嗎？②擴散的快慢與溫度有關嗎？

2.建立猜想：__________________________。

3.小組合作設計一個實驗方案進行探究。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，其他實驗器材自行選擇。

4.小組之間交流設計方案，完善設計細節。

5.實驗現象預設及其對應的結論。

如果__________?，結論：__________；如果__________，結論：__________。

6.低視生操作，完成一杯涼水和一杯熱水的對比實驗，并分別觀察實驗現象。

7.低視生協助盲生用潔凈的吸管，嘗嘗兩杯水中對應相同位置的水的味道。

8.組內交流，我們的發現：__________ 。

9.組間交流：通過感知對比實驗現象，可以得出哪些結論？

10.通過實驗現象，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驗現象，盲生通過味覺感知實驗現象，并且通過宏觀的擴散現象推測微觀的分子熱運動。通過實驗設計和實驗操作，視障學生了解了擴散現象和分子熱運動的物理概念，培養了科學思維、科學探究和科學態度，并在探究過程中學會學習、學會合作。

二、簡化設計視障學生難完成的實驗

課堂中的演示實驗不太適合視障學生觀察，而把演示實驗改成學生實驗，視障學生又難以自主完成。在不影響主要探究環節的情況下，可對實驗過程進行簡化。例如，“比熱容”一節中“比較不同物質吸熱的情況”的實驗，筆者對它進行了如下簡化。

1.提出問題，進行猜想

先用兩個生活中的問題，引導學生得出：水加熱時吸收的熱量，跟水的質量和升高的溫度有關。再提出問題：將相同質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？引導學生進行猜測。

2.設計實驗，進行實驗

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

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

3.分析論證

學生對兩個小組收集到的數據進行分析和比較，得出結論：相同質量的食用油和水，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物理量。

在這個實驗設計中，筆者引導學生掌握控制變量法在實驗中的應用，設計的方案盡可能使實驗器材、過程和數據簡單化（只需要記錄加熱的時間）。通過這個簡化設計的學生實驗，可以培養視障學生的科學思維、科學探究、科學態度、合作精神和自我保護意識。同時，通過實驗數據的對比分析，視障學生能夠更好地理解比熱容的概念。

三、補充設計視障學生易理解的實驗

電荷、電流、電壓、電阻等基本概念對于視障學生來說非常抽象。如果教師直接給出概念或結論，對于他們建立這些物理概念非常不利。筆者采用“轉換法”，讓視障學生用直接感知的宏觀現象去推測無法感知的微觀機理。例如，“電流和電路”一節中“認識電流”的內容只有文字敘述和圖片。為了讓視障學生更好地認識電流，筆者補充設計了視障學生易理解的實驗。

1.認識電池的正負兩極。

2.連接簡單電路：將小風扇通過導線連接在一節電池兩端，小風扇的工作受開關控制。

3.閉合開關，觀察小風扇的轉動方向。盲生可用手去感知扇葉（轉速緩慢）的轉動方向，并感受是否向他吹風。如果扇葉反轉的話，是不會向他吹風的。閉合開關，小風扇轉動，表明有電荷持續流過小風扇內部。電源使導線、小風扇的內部金屬中的自由電子做定向移動，形成電流。

4.對調電池正負極后，再次觀察。

5.通過實驗，同學們有什么發現？

學生體驗到小風扇的扇葉轉動方向相反后，筆者引導其推導出電源正負極對調，導線和小風扇的內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。進而引出物理學上電流方向的規定：在電源的外部，電流方向是從電源的正極經過用電器流向負極。然后引導學生分析導線內的自由電子定向移動的方向。

在教材學習的基礎上，通過補充實驗，讓視障學生親身體驗到電流是有方向的，電流的方向改變是因為電源的正負極的改變使微觀的自由電荷定向移動的方向發生改變。這種用直接感知的宏觀現象去推測無法感知的微觀機理的方法，有助于視障學生理解電流概念及其方向，也有助于培養視障學生的科學思維和科學探究精神。同時讓視障學生意識到生活中很多電器、電學儀表對電流方向都是有要求的，電流方向錯誤可能會造成危害，體會物理與日常生活的密切聯系。

四、改善設計視障學生能主動探究的實驗

通過在實驗設計中加入“小組討論”“實作演練”“轉教別人或立即應用”的學習方式，為視障學生提供主動探究的機會，可以使物理課堂教學更為積極有效。例如，在“串聯和并聯”的學習中，盲校課標的要求是“會連接簡單的串聯電路和并聯電路”，教學參考書的建議是“要把重點放在學生通過動手連接串、并聯電路的實際操作過程，分析歸納出小燈泡的連接形式以及串聯和并聯電路各自的特點”。于是，筆者對實驗進行如下改善設計。

1.情境激疑

展示兩個電路板并演示操作：合上開關，兩個電路的小電動機轉動、電鈴響；分別摘下小電動機再合上開關，一個電路電鈴響，另一個電路電鈴不響。使視障學生產生疑惑，激發其主動探究的熱情。

2.合作探究

讓視障學生直接用實物探究兩種不同的接法，用“閉合開關，小電動機轉動、電鈴響；去掉小電動機，電鈴是否響”作為是否成功連出兩種不同電路的標志。通過小組討論、不斷試錯，讓實驗成功的同學轉教不會的同學。

3.展示交流

將每個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，理清串聯和并聯兩種連接方式，以及并聯電路中干路、支路和分支點的概念。

4.模擬演示

讓小組成員以身體為用電器，以雙手為導線，分別模擬串聯和并聯。

5.小組討論

討論串聯電路各用電器之間互相影響、并聯電路各用電器之間互不影響的原因。

6.改接并聯電路

思考：為什么不同小組的并聯電路導線接的接線柱不同，結果卻是相同的？

本實驗使用小電動機和電鈴代替小燈泡，是考慮到盲生的認知特點，補償視覺缺陷。筆者讓學生直接連接實物電路，實驗成功與否只需要看電器能否工作，因此學生學習的主動性很高。給予學生充足的時間討論、嘗試，讓他們“做中學”“教別人”，可以提高學習效果；展示多個電路，讓學生組間交流，通過比較、分析、歸納，可以培養學生的高階思維；通過角色扮演的方式模擬兩種電路，能讓學生形象地了解兩種連接方式的不同。對初學電路的視障學生來講，連接并聯電路是個難點。通過改接某些接線柱，可以讓學生快速變換并聯電路的接法，認識多種并聯電路的連接方式，突破學習難點。通過改善物理實驗設計，增加探究的機會，讓視障學生變被動學習為主動學習，促進了視障學生對物理概念“串聯和并聯”的理解，使其形成科學的思維，養成嚴謹的科學態度；同時讓視障學生學會學習、學會合作，在“教別人”的過程中提高責任擔當意識。

實驗教學在視障學生的物理學習中具有重要作用。教師要在物理教學中不斷地探究課堂實驗的優化設計，在教授視障學生物理基礎知識和基本技能的同時，實現物理課程的育人價值，培養視障學生的核心素養，為他們的終身發展奠定基礎。

（作者單位：浙江省溫州市特殊教育學校，325102）