巧借自制教具提升学生物理核心素养

吕艳丽

根据维果斯基的“最近发展区理论”，教学应着眼于学生的最近发展区，为学生提供略带有难度的任务，这样不仅能调动学生的积极性，还能最大限度地发挥其潜能。我们的教学不能仅仅满足于引领学生获得知识，还要兼顾在学习过程中提升学生的核心素养。何为物理学科的核心素养？用几个词来概括就是：理性、探究、合作、实践、创新、责任，这些都是适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力。心理学研究表明：学习的内容与学生的生活背景越贴近，挑战性就越强，学生的兴奋度就越高，思维能力就越强。

那如何为学生创设一种这样的情境呢？首先是利用学生身边的实验装置，让他们在完成正常的学习任务时，老师适当点拨，让学生发现实验装置的不足，然后想办法去解决这个不足，解决的过程就是一个创新、实践的过程。我以初中物理教学中的第一个实验（斜面测速实验装置）的改进为例，谈谈学生在自制教具的过程中对核心素养的提升。

一、 通常的学生实验：斜面测速

初中物理教学中，有一个重要的分组实验：探究物体从斜面顶端滑下时速度的变化规律。通常根据实验室配备的器材，学生们来进行这样的操作：取一个1m长的木板和一个小木块组装成坡度较小的斜面，在斜面的中点处放置一个金属块，当小车从斜面顶端自由释放时，开表计时，当撞击到中点处的金属块时，停止计时，这样就能测出小车在前半段路程中所用的时间;然后，再将金属块放置到斜面的最底端（终点）处，再次让同一小车从斜面的顶端自由滑下时开表计时，当运动到底端时停止计时，这样就测出了小车全程所用的时间，然后根据相应的路程和时间，计算出上下两段路程对应的平均速度，从而得出小车运动时的速度变化规律。按照以往的教学，本节的任务就完成了。但若能借题发挥，就能在完成教学任务的同时兼顾提升学生的核心素养了。

二、 引领学生针对已有资源，交流、评估，发现问题

师：在经历速度测量的过程中，你们感到哪些环节上不易操作？

生1：小车沿木板滑下时容易偏离木板，多次操作浪费时间。

生2：在完全相同的条件下，我和同桌测得时间不一样，不知道谁的测量结果正确。

生3：小车正向撞击金属块时声音比较大，能提醒计时，但偏着撞击金属块时，声音很小，会错过计时。

生4：要测量小车后半段的运动时间，必须要让小车运动两次，比较麻烦。

生5：要测量后半段的运动时间，需要测出小车分别从斜面顶端自由运动到底端和运动到中点所用的时间，然后相减得出后半段的运动时间，因为老重复做，那么每次小车从斜面的顶端运动到底端的时间会相同吗？

生6：斜面的坡角不好调节，要么太大，要么太小，还不稳固。

师：你们能否把这6个问题进行梳理后分类，从而使问题的解决更有针对性呢？

学生们经过讨论，归纳为四个方面，一是小车滑下时容易偏离斜面;二是坡角调节;三是因为听到撞击声计时，人听声的反应误差太大，且声音时大时小，计时有时相当不准确;四是听撞击声计时，要测量后半段的运动时间，需要让小车运动两次，操作复杂不易理解。所以，能不能把两次运动改为一次运动且依次就能测出前半段、后半段的运动时间？

在老师的引导下，同学们经过交流和讨论，梳理出了存在的问题，为下一步解决问题作好了铺垫。

三、 针对当前器材不足的问题，合作、创新、实践，制定出符合自己意愿的作品

经过全班讨论，同学们将6个问题分成了三類，第1个问题是偏离轨道问题;第6个问题是坡角调节问题;其余的4个问题都是关于“听声计时”的，若要解决这4个问题，就要改变听声计时的方案。接下来，全班分组讨论并制定出相应的解决方案，时间是一个周。很快，小组2中的一个学生家里装修，看到了L型铝合金窗框的下脚料，立刻想到可将两条铝合金窗框并列固定在长木板上，组成一个导轨，用钢球代替小车，当钢球在轨道上运动时，解决了偏离轨道问题。小组3中的一个同学把家里的健身球拿来了，使得第1个问题得到彻底解决。小组4中的同学曾经发现实验室里有升降架，和斜面组合在一起可解决问题6。但同学们对“听声计时”的问题一直沉默着，当我们讲到《声的世界》时，谈到在百米赛跑时，计时员看烟计时比听声计时要准确得多，这个问题立即触发了学生的灵感，好几个学生都想到把“听声计时”改为“看光计时”，当钢球运动到中点或终点时，自动接通电路使灯泡发光，看到灯泡发光就停止计时。同学们集思广益，针对当前器材不足的问题，大家共同合作、创新、实践，最终制定出了符合意愿的教具作品。

四、 自制教具的深远意义和广阔前景

在自制教具的过程中，学生们有了将自己的见解公开与他人交流，并主动与他人合作，有了敢于提出与别人不同见解的意识，有敢于放弃或修正自己的错误观点的意识。过程中，还大大提升了学生发现问题的能力、应用知识解决问题的严谨态度以及组合创新的实践能力。总之，自制教具成了培养师生创新精神和实践能力、推进物理学科核心素养培养的一项重要内容。目前，已引领学生自制教具16类，学生们善于把生活用品组合到实验教具中，为自制教具打开了思路，又把新材料、新技术“嫁接”到传统的实验教具中，还可把以信息技术为代表的新技术融入到自制教具中，从而在信息采集、视角转化、内容呈现、精准控制等方面展现独特优势。可见，自制教具前景广阔，意义深远。