任振穎 張東林

摘? ?要：在物理課堂中，普遍存在看實驗、講實驗的現(xiàn)象;對知識的強化記憶，習題訓練，使得學生在遇到新情境時顯得茫然無措，找不到方法，解決不了問題。為了學生的發(fā)展，以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為目標是教育改革的必然。義務(wù)教育物理課程是一門注重實驗的自然科學基礎(chǔ)課程，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，全面提升學生科學素養(yǎng)的重要途徑。對此，在物理課堂實驗教學中做了一些初步的探索和嘗試。

關(guān)鍵詞：實驗教學;探索實踐;核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）6-0011-5

1? ? 引? 言

物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面構(gòu)成，而“科學思維”是核心素養(yǎng)的靈魂。如何培養(yǎng)和提升學生的物理學科核心素養(yǎng)，發(fā)展學生的思維，是每個教師必須關(guān)注的問題。通過這幾年不斷的學習和實踐，筆者認為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，全面提升學生科學素養(yǎng)的重要途徑。在教學中我們應該充分挖掘、開發(fā)實驗課程資源，創(chuàng)造性地開展教學，“真做實驗，做真實驗”，讓學生經(jīng)歷實驗探究過程，學習科學知識和科學探究方法，提高分析問題、解決問題的能力。

通過大量聽評課后發(fā)現(xiàn)，大部分教師在教學中落實核心素養(yǎng)存在“兩張皮”的現(xiàn)象，總是緊緊圍繞知識點進行教學設(shè)計。在物理課堂中看實驗，講實驗，把重點放在了讓學生如何“記住”，“落實”核心素養(yǎng)變成了反復的習題訓練。這樣的教學雖是在傳授知識，總結(jié)解題技巧，但卻是對學生思維能力最大的扼殺。其結(jié)果是，當學生遇到新情境時，往往顯得茫然無措。如何在教學中滲透、落實核心素養(yǎng)仍是難點，過去的教學模式難以改變。筆者認為，在一節(jié)課的設(shè)計之初就要把培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)作為物理教學的重要目標，把“以知識為主”轉(zhuǎn)變成“以知識為線索”，通過實驗幫助學生建立概念，尋找規(guī)律，提高能力，發(fā)展思維。并且，要組織部分教師同課共備，從培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)出發(fā)去設(shè)計教學的各個環(huán)節(jié)。本文以“焦耳定律”為例，在挖掘?qū)嶒灩δ芘囵B(yǎng)學生思維方面做了一些探索和嘗試，從以下四個方面談一談如何通過實驗教學發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，點亮學生思維的星星之火。

2? ? 有效提升學科核心素養(yǎng)的實驗教學實踐探索

首先，本節(jié)課的設(shè)計始終圍繞學生，通過實驗，學生感受、觀察、體驗、探究、合作、交流、評估、創(chuàng)新，使其學科核心素養(yǎng)得到發(fā)展。

核心目標：促進學生學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

授課教師：教學設(shè)計—說課—針對設(shè)計修改—微格展示—針對具體環(huán)節(jié)修改—試講—針對學生反應教學改進—正式講—反思—整體改進。

共備組成員：課題規(guī)劃—建立團隊—學情調(diào)查—教學診斷—研討規(guī)劃教學目標—個性化設(shè)計教學—試講—學生調(diào)研—研討教學改進—正式講—學生調(diào)研—主講教師/聽課教師訪談—專家點評—反思—總結(jié)交流，所有教師都能有所感悟，共同進步。

2.1? ? 開發(fā)實驗功能，激發(fā)學習熱情，發(fā)展學科核心素養(yǎng)

教師熟悉三維目標，但是在教學中往往重視“知識與技能”目標，而對“過程與方法”和“情感、態(tài)度與價值觀”的目標沒有落在實處。在一節(jié)課的備課環(huán)節(jié)，可以圍繞三維目標落實學科核心素養(yǎng)。要充分挖掘能夠培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的實驗教學資源，力爭創(chuàng)造條件為學生的思維發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)。從物理核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，針對學生的實際情況進行的教學設(shè)計如圖1所示。

在這個教學設(shè)計中，充分發(fā)揮了實驗功能，

展現(xiàn)精彩、有趣的實驗現(xiàn)象，為學生思維提供感性認識，激發(fā)學生興趣。分組實驗與實驗器材設(shè)計過程，培養(yǎng)了學生動手實踐、思辨、創(chuàng)新的能力。拓展應用，緊密聯(lián)系學生日常，培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力，同時感悟?qū)W習物理既有趣又有用。

2.2? ? 利用實驗創(chuàng)設(shè)情境，構(gòu)建物理模型，發(fā)展抽象思維

初始設(shè)計的引課環(huán)節(jié)，如表1所示。

首先，教師在引課設(shè)計上注重創(chuàng)設(shè)實驗情境，也與后面的內(nèi)容銜接，但實驗器材的出現(xiàn)比較突兀，也忽視了在這一環(huán)節(jié)實驗更多的功能。這個器材的設(shè)計本身就是一種模型的利用，可卻沒有在合適的機會使學生感受模型建立的過程和物理模型在物理學習過程中的重要作用。

物理學中很多概念和規(guī)律都是從實際生活中總結(jié)、簡化、抽象出來的，在課堂上利用實驗創(chuàng)設(shè)生活中學生熟悉且與物理概念和規(guī)律相關(guān)的生活情境，學生有目的地審視生活中的情境，在此基礎(chǔ)上進一步將生活情境簡化、抽象，構(gòu)建出物理模型，進而逐步建立物理概念和規(guī)律。引課環(huán)節(jié)的改變讓學生體會了利用模型可以解釋所觀察的現(xiàn)象或事實，有利于發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象與物理規(guī)律。模型建構(gòu)是科學思維的要素之一，發(fā)展學生模型建構(gòu)的思維能力是發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)的一個重要方面。

2.3? ? 經(jīng)歷實驗器材創(chuàng)建的原始過程，培養(yǎng)學生探索、分析、推理能力

在實驗探究環(huán)節(jié)，學生經(jīng)過一年半物理的學習，設(shè)計實驗方案已經(jīng)不是難點，對于控制變量法，學生已經(jīng)比較熟練地掌握，能夠正確判斷自變量、控制變量及因變量。本實驗的難點在于學生對“如何觀察或測量電流產(chǎn)生熱量的多少”的理解，這也是實驗探究的關(guān)鍵點，所以把重點和難點落在實驗器材的創(chuàng)建過程。在教學中，大多數(shù)教師的處理方式都是直接呈現(xiàn)出實驗器材，為學生講解如何使用。這樣做的結(jié)果是，教師講得很清楚，學生卻很懵懂，對焦耳定律的實驗原理仍然不清晰，思維混亂。所以，讓學生經(jīng)歷實驗器材的創(chuàng)建過程，就可以讓學生從旁觀者變成探索者，深入了解焦耳定律得出的全過程，而且這個環(huán)節(jié)也可以很好地發(fā)展學生的科學思維：發(fā)現(xiàn)問題—展開思維—評估交流—迸發(fā)思維—解決問題—提升思維，教師做了如下嘗試：（真實課堂情境）

教師提問：如何觀察、比較或測量電流產(chǎn)生熱量的多少？

生：用溫度計測量。

師：如何測？（引導學生觀察引課時的實驗器材，如圖2所示）。

生：直接用溫度計接觸導體。

生：不可以，溫度計在測量溫度時液泡要完全浸在被測物體中。

生：把電阻絲纏在液泡上。

生：液泡會不會炸？

生：溫度計測的是溫度，不是熱量。

……

討論陷入僵局。

教師引導：當我們遇到不容易直接觀察或測量的物理量時，可以怎么處理？請大家交流、討論。

生：轉(zhuǎn)化法，轉(zhuǎn)化成容易直接觀察或測量的物理量。

生：第一個轉(zhuǎn)化，把測量電阻絲的Q 轉(zhuǎn)化為測量電阻絲周圍空氣的Q 。第二個轉(zhuǎn)化， Q=cmΔt，當c、m一定時，Q與Δt成正比，把測量熱量轉(zhuǎn)化為測量溫度。

教師此時進行激勵性評價，肯定學生們的各種提案，此時也是學生思維迸發(fā)的高潮，學生暢所欲言，通過討論相互激發(fā)靈感，即啟發(fā)學生思維的過程。

師：把溫度計放在哪兒測好呢？

生：放在導體附近，越近越好。

生：那也不行，有熱損耗。

師（啟發(fā)）：我們轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵是什么？

生：Q 要等于Q。

生：把被測量的空氣與周圍的空氣分離開，只測附近的。

生：空氣流動性強，散熱快?？梢园呀饘俳z放在水中，就像熱得快，測量電阻絲周圍水的溫度。

生：再把它們隔絕起來，加保溫的東西。

實驗器材的模型呼之欲出，如圖3所示。至此，學生能夠充分明白這個奇怪實驗器材的來龍去脈。這個過程雖然耗費時間，但實踐發(fā)現(xiàn)，這個過程是學生最投入、思維最活躍的過程，參與度很高，點亮了學生的思維。學生對實驗也加深了理解，也應該是這節(jié)課最有意義的環(huán)節(jié)。課程標準指出，科學探究旨在讓學生經(jīng)歷與科學工作者進行相似的探究過程，主動獲取物理知識，領(lǐng)悟科學探究方法，發(fā)展科學探究能力，體驗科學探究樂趣，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度。

2.4? ? 通過實驗評估，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、思辨、創(chuàng)新能力

本節(jié)實驗設(shè)計，教師通過自制教具，把演示實驗改成了分組實驗，為學生創(chuàng)造了動手、動腦的機會。在實驗過程中學生能關(guān)注探究活動中出現(xiàn)的新問題;有吸取經(jīng)驗教訓的意識;并有嘗試改進探究方案的愿望。學生自動分組討論，收集并展示實驗中發(fā)現(xiàn)的問題：

（1）加熱空氣的實驗中，環(huán)境溫度、溫度計玻璃泡與電阻絲距離、電阻絲的疏密程度都可能會影響測量結(jié)果。

（2）溫度變化慢，加熱時間有些長。

（3）如果液體或氣體過多時，可能會有溫差。

（4）熱損失的問題。

（5）實驗數(shù)據(jù)不好，誤差較大。

基于實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題和實驗數(shù)據(jù)分析，嘗試解決兩個問題：一是對實驗裝置的改進;二是對實驗設(shè)計環(huán)節(jié)的改進。

（1）實驗中不能用手觸碰容器。

（2）可以給瓶子弄個隔熱層。

（3）盡量減少被測氣體或液體，可換小瓶子。

（4）瓶子溫度較低及瓶口封的不嚴，可以用科學課的膠槍封住瓶口。

（5）讀數(shù)時盡量做到同時。

（6）更換測量液體反復實驗，改變熱量多少的呈現(xiàn)方式（有學生提到杯子遇到熱水變色）。

課后，教師帶領(lǐng)科學活動小組學生落實改進措施，進行了大量實驗，改進后，數(shù)據(jù)圖像對比如圖4所示。

在實驗不斷改進的過程中，學生既能體驗科學探究過程的艱辛，也能體會到成功的喜悅。在評估環(huán)節(jié)中，可能很多學生的想法不著邊際，但什么能比學生大膽質(zhì)疑，不斷創(chuàng)新，進而提出創(chuàng)造性見解更可貴的。學生們能想、敢想，積極參與，充滿學習熱情就是最大的收獲。同時，在這個過程中教師應該用激勵性評價，即激發(fā)學生的探索熱情，使學生圍繞所需完成的任務(wù)不斷思考、探索、實驗、改進、創(chuàng)新，形成一股持續(xù)的鉆研精神——正是這節(jié)課的可貴之處。

3? ? 結(jié)? 語

通過這節(jié)課的實踐，深刻體會到，教師應該逐步實現(xiàn)從“教物理”向“教探索”轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)“支持孩子們自己去探索”。要想讓學生動起來，首先教師要動起來;要想讓學生創(chuàng)新，首先教師要創(chuàng)新。只要走在教育改革的路上，就應該不斷地進行探索和實踐。

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（欄目編輯? ? 趙保鋼）