发展核心素养视角下初中物理创新实验教学研究

黄 艳

(江苏省张家港市锦丰初级中学 215625)

随着新课程改革的深化，我们一线物理教师已经对核心素养及物理核心素养有了较为深刻的认识，当下的物理教学已经发展为如何促进核心素养落地阶段.以创新实验为抓手组织我们的物理课堂教学能有效发展学生的物理学科核心素养.本文借助于具体教学案例就该话题谈几点笔者的思考.

1 正确理解创新实验

正确理解创新实验的内涵是促进核心素养在初中物理课堂落地的重要保障.何为创新实验呢？创新实验是否就是拿出与教材不一样的实验、或者用新的技术对教材实验进行改进呢？

“创新”所包含的元素很多，不能片面的认为是技术上的改进(如DIS传感器实验代替传统实验).笔者认为，创新更深层次的应该在实验原理、实验装置、数据处理的方式上的完善与改进，创新的目的在于让我们的物理实验操作更简便、更节能；让实验数据更为精确；让实验现象变得更为直观等等.

如果仅仅是图实验教学的“快”，那势必弱化实验教学在初中物理教学中的授知、启思、育人的功能，笔者认为，在创新之前应该引导学生自己根据所学的物理规律和原有的实验经验去猜想和设计，哪怕设计的实验很粗陋，不要紧，这是创新的起点，尽可能地借助于学生的思路与设计展现传统实验做法的全貌，充分调动学生头脑中原有的认知表象并表征出来.然后引导学生从细微处入手思考替代法、改进点等等，实现思维和认知的多维度发展.

在很多学生眼中，他们并不理解科学观察的意义，在他们看来，观察就是看看而已，这种认识是错误且片面的.创新实验，首先应该是站在研究物理知识层面的“科学观察”，应该有着非常鲜明的科学性，学生必须要用科学化的视角来分析和研究相关现象，这种观察首先是多感官的，即学生不是简单地用视觉来采集信息，他们还需要结合听觉、嗅觉、触觉等多维度地分析某些现象.

2 注重实验呈现方式的创新

创新实验可以是分组实验，也可是演示实验的创新.其中最为简单对于学生物理观念、物理情感培养的创新是实验呈现方式的创新.拿演示实验来说，我们很多教师在教学伊始开门见山：同学们，老师前面给大家准备了……下面来观察一个实验，看能观察到哪些现象……，这样的实验开场，能够有效激活学生的物理思维，给他们耳目一新的感觉么？笔者认为效果很一般，如果我们注意实验呈现方式上的创新，往往可以从一开始就给学生一种带着问题思考，带着问题去搜索实验现象的意识，学生对实验现象就充满着期待，学生的实验观察和探究热情就会更为饱满，体验和收获会更多.

比如，在和学生一起探究声音产生的原理及传播条件时，笔者首先没有让学生看演示实验，而是让学生齐声高唱《我和我的祖国》，提出问题声音是怎么产生的呢？带着问题，让学生摸着自己的喉咙再唱高潮部分，切身感受到自己的声带在有节奏地振动，理解声源是振动的物体，深切感受到振动与声音之间的关系.在此基础上提出新的问题，那么歌声又是怎么传出去的呢？如果我们站在月球上唱歌，大家还能听到这样的歌声么？将学生的思维点引向是否需要介质上.当然，由于学生刚刚涉及到物理，有部分学生认为需要介质、有部分同学认为不需要介质，到底需不需要呢？此时，带着这个问题搬出“钟罩实验”，同时在实验过程中放慢抽气的实验过程，让学生感受到声音越来越弱.反思声音越来越弱的原因，然后再次生成问题，如果抽成真空会如何呢？由此总结出声音产生的原理和传播的条件.

实验呈现方式上的创新往往能够有效刺激学生的感官，调动学生的思维，让学生对物理知识的理解更为深刻，促进知识内化和核心素养提升.

3 研读教材实验创新优化设计

创新意识往往与批判精神相辅相成，为了寻找创新点，我们应该深度研读教材中的实验，分析教材给出实验对学生认知发展和核心素养落地的助力点，同时也要分析教材所给实验在操作上和学生理解上可能存在的问题，发现问题并思考如何优化，最终实现创新.

如光的反射，教材中给出的实验如图1所示.

借助于图1的实验，让光路在纸板上显示光路，通过纸板沿着轴线的转动，说明三线共面这一结论.教材的实验设计与重要的结论相对应，但是笔者在实践中发现，如果采用教材的实验进行演示，实验的可见度不是太高，相当一部分学生观察不到明显的现象.创新的尝试我相信大家都有，例如，为了提高实验的可视度，让现象更为直观，我们通常是在激光笔的前端绑上一个圆柱形玻璃棒，但是这样创新后又会有新的问题出现，当纸板向前翻折时(向后翻折没有问题)， 发现纸板B上也会出现光束，也就是得不到三线共面的重要结论.

如何解决教材中出现的不足，让实验现象的可视度增高，同时又能够帮助学生树立正确的物理观念呢？

首先，对实验装置进行创新，将图1中的纸板去除，关上窗帘，借助于水雾(或烟雾)来代替纸板显示光路，光源的选择上改用较大功率的激光笔，学生能够较为清晰的观察到光的反射现象；然后，转动激光笔来改变入射光的方向(入射角)，学生能够较为清晰地发现反射光线的方向(反射角)也随之而发生改变.

为了量化反射角与入射角的关系，可以将实验装置进一步改进如图2所示.

借助于2个铁架台(图2中标为1)固定大功率激光笔(图2中标为2)和透明塑料板(图2中标为5)、另外，还需要平面镜(图2中标为4)、强磁铁2个(图2中标为3)、用细线(图2中标为6)和铁质小螺帽来记录入射点、入射光线、反射光线.这样的实验创新能够将光路“固定下来”，借助于量角器就可以进行定量研究入射光线、反射光线与镜面的夹角为引入“法线”的概念做好铺垫、打下基础.

从学生的思维逻辑上看，学生对于“探究光的反射规律”这部分内容是容易接受的，而且教材的整个思路也符合学生认知、思维逻辑发展顺序的，深入研究了“光线”的空间关系和“角”的等量关系，实验的创新不仅让实验现象变得更为直观，而且对于后续折射的研究也打下了基础.

4 联系生活，发展实践意识

核心素养的落地一定是有利于学生将来的生产、生活实践的，实践意识的发展是核心素养落地的一个重要指标.我们的创新实验也应该注重这个环节，因为能够和生活实践联系到一起是创新思维运用的体现，而这个层次的创新甚至可能是信手捏来的小实验，但是却能给学生较大的感官刺激.

例如，笔者在和学生研究蒸发时，与其领着学生回忆生活中的蒸发现象，呈现大量的图片，还不如给学生来一个一个小巧的实验，笔者在这节课的教学时，首先用手指蘸些水在黑板上画了一个大大的笑脸，然后带着学生看了一会，笑脸消失了(液态的水迹没了).提出问题，水怎么没有了？是水分子的凭空消失么？带着这个问题将学生的思维带入液态向气态的物态转化，带入蒸发现象的研究之中.

再比如指导学生研究声音的传播需要介质时，教师将一个正在播放音乐的MP3放在玻璃罩中，然后通过阀门将内部的空气逐渐抽出来，随着空气的抽出，MP3所播放的音乐声逐渐低沉至彻底消失.这一现象的发生极大地激起了学生观察的兴趣，这时教师要允许学生围绕实验现象进行观察和讨论，对需要走到近前观察的同学，教师更要让他们自由地参与实验和观察，学生会通过MP3的电子屏看到：音乐并没有停止播放，只是声音的传播受到了影响，这是什么原因导致的呢？学生的疑惑更大，这时，教师可以在学生的关注下打开通气阀门，学生会听到进气声，且听到音乐声重新传出来，这是学生的思维迅速打开：声音的传输需要介质，它在真空中无法传输.

正如，夸美纽斯在《大教学论》一书中写到：“一切都是从感官开始的.”我们的创新实验教学应该注重学生的感官感知，实验方案的设计应该以能够调动学生的思维，激活学生的物理认知表象为目的，让物理规律的探究变得更为直观，思维点的逻辑性变得更严谨、更有条理，让学生的探究意识和实践意识得到充分的发展，最终通过实验现象的观察和思考，将实验从具象化的现象抽象为简洁、科学的规律表象，在获得结论的同时，感受到我们在教学过程中的那种精益求精的科学态度与责任，感受创新意识发展带来的核心素养的提升.