于良永 李晗澤

【摘要】科學(xué)探究能力是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分，在物理教學(xué)中，要充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力中的優(yōu)勢，構(gòu)建起以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導(dǎo)向的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。本文基于核心素養(yǎng)視角，論述了初中物理實(shí)驗(yàn)中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)路徑，期望對實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)有所幫助。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)? 初中物理? 物理實(shí)驗(yàn)? 科學(xué)探究能力

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）50-0221-02

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中形成的基本技能、關(guān)鍵能力和價(jià)值觀念，主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。對于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，要將學(xué)生的科學(xué)探究能力培養(yǎng)作為核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重中之重?？茖W(xué)探究能力是指學(xué)生通過觀察和實(shí)驗(yàn)，提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論，并對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估和反思的能力。下面結(jié)合筆者多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對物理實(shí)驗(yàn)中學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)策略進(jìn)行論述。

一、提出探究性問題，喚起學(xué)生科學(xué)探究欲望

初中生具有強(qiáng)烈的好奇心理，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要結(jié)合初中生的心理特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)探究性問題，創(chuàng)設(shè)探究情境，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。探究性問題的提出要從引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突入手，促使學(xué)生快速進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)探究狀態(tài)，由以往被動(dòng)式獲取知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究知識。

例如，在教學(xué)“阿基米德原理”一課時(shí)，教師可引入“烏鴉喝水”的故事，根據(jù)故事提出探究性問題：“為什么烏鴉在水中加入石頭后，能夠喝到水？”學(xué)生經(jīng)過思考、討論后一致認(rèn)為，水位線上升使烏鴉能夠喝到水。接著，教師繼續(xù)提出問題：“水位線上升的原因是什么？”學(xué)生分析問題后認(rèn)為，是石頭將水排開使得水位線上升。之后，教師再提出更深層次的探究性問題：“石頭在水中所受的浮力與排除的水有什么定量關(guān)系？”圍繞這一探究性問題讓學(xué)生對阿基米德原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師準(zhǔn)備好彈簧測力計(jì)、天平、量筒、小燒杯、溢水杯、石頭、水等實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，利用不同的器材探究浮力與排出液體的所受重力、質(zhì)量、體積之間的定量關(guān)系，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，即F浮=G排、F浮=m排g、F浮=ρ液V排g。

通過在物理教學(xué)過程中提出探究性問題，并引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地思考分析探究性問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識。同時(shí)，通過創(chuàng)設(shè)探究問題情境，布置學(xué)生圍繞探究性問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)任務(wù)，有利于學(xué)生增強(qiáng)對物理知識的形象認(rèn)識，深刻掌握阿基米德原理，形成科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

二、創(chuàng)新物理演示實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究意識

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式下，教師只是照本宣科地講解物理知識，讓學(xué)生被動(dòng)地接受現(xiàn)有結(jié)論，忽視了學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的自主探究過程。而在核心素養(yǎng)下的教學(xué)模式中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力為目標(biāo)，對部分物理演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)規(guī)律，主動(dòng)參與到探究學(xué)習(xí)過程中，不斷增強(qiáng)科學(xué)探究意識。

例如，在教學(xué)“蒸發(fā)——汽化的另一種方式”時(shí)，學(xué)生都知道濕衣服涼曬后會變干，這一過程是水變成水蒸氣的蒸發(fā)過程。但是，由于水分子是肉眼看不到的物體，使得學(xué)生只能看到衣服變干的結(jié)果，而看不到水蒸發(fā)的過程，導(dǎo)致學(xué)生難以形象感知液體蒸發(fā)現(xiàn)象。為此，教師可設(shè)計(jì)創(chuàng)新類的演示實(shí)驗(yàn)，向?qū)W生直觀地展示蒸發(fā)過程。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料。輕質(zhì)細(xì)管（長21cm，直徑1cm）、礦泉水瓶（裝有適量水）、錐子、紗布、細(xì)金屬絲、酒精、滴管等。

2.制作實(shí)驗(yàn)器材。在細(xì)管的中間用錐子分別扎出A、B、C三個(gè)小孔，AC=0.2厘米，AB=20.2cm，BC=20cm。將礦泉水瓶用細(xì)金屬絲固定在A點(diǎn)，將紗布固定在B點(diǎn)，并將C點(diǎn)作為固定點(diǎn)，用細(xì)金屬絲固定起來，使整個(gè)裝置懸于半空，如圖1所示。

3.實(shí)驗(yàn)演示。在紗布上滴上適量酒精，使杠桿處于水平狀態(tài)。讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，隨著時(shí)間的推進(jìn)和酒精的蒸發(fā)，杠桿逐步失衡，呈現(xiàn)出右端下降、左端上升的現(xiàn)象。由此可以使學(xué)生形象地觀察到紗布上酒精的蒸發(fā)過程。

4.組織探究活動(dòng)。教師讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所揭示的科學(xué)原理進(jìn)行探究，即BC是AC的100倍，為維持平衡，若B端上紗布上的酒精蒸發(fā)1克，則A端就必須少100克。但是由于A端上物體重量保持不變，所以B端上的紗布才會隨著酒精的蒸發(fā)而逐步上升。

通過演示創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)，不僅讓學(xué)生直觀地觀察到液體蒸發(fā)的過程，而且還幫助學(xué)生深入理解阿基米德撬起地球的原理，有助于學(xué)生在新穎、形象的演示實(shí)驗(yàn)中積極探究科學(xué)原理，深化對物理規(guī)律的領(lǐng)悟，進(jìn)而提升科學(xué)探究意識。

三、優(yōu)化設(shè)計(jì)教材實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神

在初中物理教材中編排了諸多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但是由于部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目遠(yuǎn)離學(xué)生生活，并且操作起來具備一定的難度性、主觀性和復(fù)雜性，所以很難讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，不利于學(xué)生深入探究和認(rèn)識物理規(guī)律。為此，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，對部分教材中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，著重于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。

例如，在進(jìn)行“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教材中安排的實(shí)驗(yàn)器材包括蠟燭、凸透鏡、光屏、光具座等，由于實(shí)驗(yàn)中燭焰的大小難以確定，很難找到準(zhǔn)確的倒立等大實(shí)像位置，使得學(xué)生對位置判斷存在一定的主觀性，不利于學(xué)生形成科學(xué)探究精神。基于這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，教師可對該項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，選擇學(xué)生生活中常見的物體作為實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料。輕薄觸屏智能手機(jī)1部、鞋盒1個(gè)、凸透鏡1個(gè)、紙、夾子。

2.制作實(shí)驗(yàn)器材。學(xué)生自行制作實(shí)驗(yàn)器材：將鞋盒內(nèi)部涂成黑色，在鞋盒一側(cè)的中央位置按照凸透鏡的大小挖出一個(gè)圓孔，在圓孔內(nèi)固定凸透鏡（如圖2所示）;在白紙上描畫出與手機(jī)屏幕大小一致的區(qū)域（如圖3所示），用夾子夾住這張白紙，使其呈豎立狀態(tài)（如圖4所示）;用夾子夾住手機(jī)，使其豎立，作為光源，將手機(jī)放入到鞋盒內(nèi);將紙尺（按照1：1比例在白紙上打印的刻度尺）貼在盒子內(nèi)側(cè)和外側(cè)，用于量取距離（如圖5所示）。

3.動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在手機(jī)上顯示靜態(tài)圖片，蓋上鞋盒子，完成凸透鏡成像的倒立放大實(shí)驗(yàn)和倒立縮小實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生探究紙尺上物距和像距關(guān)系，對成像規(guī)律形成更加深入的認(rèn)識。

通過對教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改良設(shè)計(jì)之后，能夠?qū)⒖茖W(xué)探究和科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)滲透到學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的過程中，使學(xué)生能夠以更加科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法判斷像和物的大小關(guān)系。經(jīng)過改良設(shè)計(jì)的凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)與教材中的實(shí)驗(yàn)相比，能夠消除教材實(shí)驗(yàn)摻雜主觀性判斷的弊端，使學(xué)生更加準(zhǔn)確地判斷等大實(shí)像的位置，并讓學(xué)生親自動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)過程，親歷科學(xué)知識的建構(gòu)過程。

結(jié)論：總而言之，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要將學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)貫穿于教學(xué)始終，積極推進(jìn)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革發(fā)展。在教學(xué)實(shí)踐中，教師要通過提出探究性問題、創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)以及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)一步喚起學(xué)生的科學(xué)探究欲望，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究意識，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神，從而不斷提升學(xué)生對物理現(xiàn)象的科學(xué)探究能力，幫助學(xué)生更加深入地理解物理規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)全面發(fā)展。

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作者簡介：

于良永（1976-），大學(xué)，一級教師，研究方向?yàn)楹诵乃仞B(yǎng)下的物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)研究。善于分析教材編寫的思想和意圖，尋找學(xué)生與教學(xué)知識之間銜接點(diǎn)教學(xué)方法研究。

李晗澤（1989-），山東濟(jì)寧人，大學(xué)，多次執(zhí)教市級優(yōu)質(zhì)課、公開課。擅長與學(xué)生的溝通，落實(shí)核心素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)方法的研究。