淺議課外實驗在培養初中學生物理核心素養中的作用

楊成武

(肥西縣桃花初級中學 安徽合肥 231200)

培養初中學生物理核心素養是初中物理教師開展教育教學活動的目標。作為新時代的初中物理教師,我們有必要、有義務深入研究如何更好地培養學生的物理核心素養,實現立德樹人的根本任務。我們要明確,教學地點、教學方法、教學手段并不是固定不變的,這也是《義務教育物理課程標準(2022年版)》強調的一點。初中物理學科的性質,決定了實驗探究在課程中的重要作用,因此,課標將“實驗探究”作為五個一級主題之一。但筆者通過多年的教學研究發現,僅僅靠課標規定的21個學生必做實驗,很難完全實現教學目標。原因有多種:課堂時間短,學生的探究不夠充分,不夠深入;課堂空間有限,實驗器材不豐富,學生的實驗探究脫離現實,缺少生活經驗的支撐與驗證,缺少體驗和對物理核心素養要素的感悟;課堂由教師主導,學生需要按照教師設計的思路和步驟開展實驗,學生的探究自主性、科學思維、創新能力受到限制……而課外實驗卻沒有以上限制和不足。經過多年的實踐,筆者發現,精心開發、設計課外實驗,引導學生深入開展課外實驗探究,是培養初中學生物理核心素養的重要途徑。以下從物理核心素養的四大要素入手談談課外實驗的作用。

一、課外實驗能更好地促進學生形成物理觀念

物理觀念不是記住一個名詞,也不是理解一個概念就可以形成的。學生需要將物理知識與其他知識進行綜合,反復提煉,形成一個層次更高、更全面的認識。

而很多學生由于缺乏感性認識,或知識面狹窄,或思考膚淺,不能在一兩節課內就能形成某一物理觀念。學生需要進行更多的動手操作和感性認識,需要進行更多、更全面的深度思考,需要經歷完整的探究過程,需要更長時間的沉淀,如此才能形成物理觀念。而這些都是課堂教學很難給予學生的。

在這種情況下,課外實驗就是一個很好的選擇。學生在課外實驗中會經歷方案設計、尋找器材、動手操作、方案改進、分析歸納、評估判斷等過程。通過親身實踐對某一物理概念有了感觸,不僅能理解,而且能掌握,物理觀念自然而然就形成了。

例如,學生在生活中很少看到聲波,因此,學生在課堂教學中很難形成對聲波的感性認識。為了解決這個問題,我建議同學們用手機下載檢測聲音的App,通過觀察不同聲音的波形,了解聲音的特征,形成相應的物理觀念。

再如,在摩擦力的學習中,學生對于“靜摩擦”和“摩擦力方向與物體相對運動方向相反”的認識和理解有所不足。由于時間的限制,在課堂中很難幫助學生解決這個問題。于是我建議學生課下在桌面上拉動牙刷或毛刷,研究摩擦力的方向。該方法效果很好,就連靜摩擦力的方向都能很好地觀察到。

二、課外實驗能夠更好地培養學生的分析歸納能力和科學思維

課內實驗都在教師的掌控之下,數據的分析要按照教師的要求和思路進行,歸納總結要遵循教師確定的目標,實驗好在什么地方、錯在什么地方,完全由教師評估、解釋。長此以往,學生就喪失了思考能力、判斷能力,不會分析,不會歸納,學生的科學思維發展受到很大限制。而課外實驗由學生獨立完成,學生必須學會分析判斷實驗是成功還是失敗,必須學會思考如何改進實驗思路、如何改進操作方法、如何分析數據、應該得出什么樣的結論,等等。這樣,學生的分析歸納能力和科學思維才能得到很好的發展。

例如,八年級學生初次接觸控制變量法,對實驗中使用控制變量法的原因和意義不是很了解,尤其是在實驗探究中使用控制變量法完成探究活動并順利得出結論有很大的困難。因此,我引導學生在家自制弦樂器,探究影響弦樂器音調的因素。學生通過參考吉他等實物,利用身邊的器材,制作弦樂器,領悟影響弦樂器音調的因素,體驗控制變量法在探究過程中的應用價值,順利得出了正確的結論。

三、課外實驗能更好地培養學生的科學探究素養

(一)課外實驗能更好地培養學生的科學探究精神和探究習慣

課內實驗探究過程中,學生常表現得機械、麻木,不知道為何要開展此項科學探究,常常是在教師的要求和引導下進行。長此以往,學生就形成了死記硬背的習慣,有了不愿探究的惰性。而課外實驗由學生獨立開展,不能再依靠教師手把手地幫助,必須主動探究才能完成任務,達成既定目標,因而能更好地培養學生的科學探究精神,培養學生“遇事喜歡一探究竟”的好習慣。

例如,學習光學的時候,我要求學生回家探究小孔成像的性質。學生興致很高。通過探究,他們不僅成功看見了燭焰的像,還明確了成的是實像,也知道了像的大小與物距和像距的關系,收到了良好的效果。

(二)課外實驗能更好地培養學生的實驗設計能力、動手能力和創新能力

課內實驗都是教師設計好的,給定了器材,甚至表格都給了,學生只要跟隨教師的步驟操作就行了,沒有了創新的動力,也沒有了創新的空間,導致科學探究就是執行既定程序的機械操作,學生不需要知道為什么這樣操作而不那樣操作。時間一長,學生離開教師就不會操作了,學生離開學校就不會動手了。而課外實驗是由學生在脫離學校、脫離教師的情況下進行的,需要學生根據探究的問題,自主設計實驗,尋找器材,獨立完成,甚至需要不斷改進實驗的思路、操作方法,自制器材等,而這正是培養學生實驗設計、動手操作和創新能力的過程。

例如,在探究速度變化時,我要求學生自己在家探究跑步時的速度變化。學生在課堂學習的基礎上,在家長的協助下,自主設計實驗,完成探究,獨立完成實驗報告,取得了良好的效果。

(三)課外實驗能夠更好地培養學生的觀察能力

課內實驗都是在教師的指導下甚至操縱下完成的,從操作到觀察,學生都無須費神,學生沒有了觀察的動機和興趣,甚至都不知道要觀察什么、如何觀察,時間一到實驗就結束了。而課外實驗沒有人幫助,學生必須明確自己的目的,必須集中注意力,必須敏銳地捕捉每一瞬間,才能完整記錄實驗數據。這樣學生就會形成善于觀察的好習慣,觀察能力就會大大提高。

例如,在學習聲音共振的時候,我要求學生在課前自己設計一個共振實驗,事先沒有給出任何關于共振的信息,完全由學生自主探究、細心觀察、認真記錄、分析歸納、得出結論。

四、課外實驗能更好地培養學生的科學態度與責任

科學態度與責任的形成僅僅靠課堂教學是無法實現的。這一核心素養的社會屬性極強,必須走到社會中,必須在學生自己的實踐中才能培養。學生能夠在課外實驗中與社會進行充分交流,對科學的社會價值和社會危害產生深刻的感悟和認識,更好地培養自身的科學態度與責任,對生命、對自然、對宇宙的理解也會更深刻。

例如,在學習噪聲的危害和防控時,我要求學生用手機App測量小區內的個點噪聲響度,找出噪聲產生的原因,并向物業和社區提出合理的建議。如此做維護良好的生活環境,培養了學生社會責任感。

總之,以實驗為基礎的物理學科具有很強的實踐性,課外實驗是課堂教學的必要補充、延伸和拓展,是學生形成物理核心素養必要而關鍵的一步。課內實驗是主體,課外實驗是補充;課內實驗是基礎,課外實驗是提高;課內實驗是軀體,課外實驗是靈魂。一個有靈性的人不僅要有血肉之軀,更要有偉大的靈魂。因此精心開發、設計課外實驗,引導學生深入開展課外實驗探究,在初中物理教學中具有重要的實踐價值和意義。