基于核心素养的初中物理实验教学的创新与实践探究

黄培成

(江苏省苏州高新区第一初级中学校,江苏 苏州 215004)

在核心素养视域下,教师们不能再像以前那样单纯地只给学生们出试卷,也不能进行单一的书面知识灌输,而是要以正确的态度和方法对待教学工作,持续创新教育方法,全面拓展学生的素养和能力.特别是在物理实验教学中,教师应当大力推进分工协作实验进程,积极组织学生开展家庭实验、生活化实验,合理设置对比性实验,鼓励学生们改进物理实验方案,从而助力初中生核心素养的发展.

1 物理实验的困境

在物理实验授课中,部分教师对工作的认知仍旧停留在传授知识方面,过于片面地追求班级中的物理成绩,缺乏对初中生能力的培养,最终导致“重结果、轻过程”的现象,忽视了初中生素养的发展.特别是遇到一些条件复杂的实验,学生们往往难以亲身去经历、去体验,从而丧失了锻炼自己的机会.同时,受到班级授课制方面的一些影响,教师过于重视班级学情的均衡性,急于让全班学生们快速掌握物理实验,经常会把一些实验数据和步骤向学生直接呈现,在这种状态下,学生们就只能根据教师的步骤来开展实验,从而丧失了主动探究的机会,失去了质疑和思考的机会,自身的核心素养也难以得到更深层次的发展.

2 基于核心素养的物理实验教学实践

2.1 分工协作实验

要想突出初中生群体的核心素养,教师们就应当强调初中生群体的分工协作,监督他们在互相配合的状态下完成学习任务.举例来说,在学习《欧姆定律》时,针对“电阻”这部分内容的研究,就可以利用分工协作的方式,把班级中学生们均分为六个小组,并把每两个小组设置为对照组,在分配组员时,最好要保障小组实力均衡,提升物理实验的可行性.教师让学生抛出问题,并要求学生完成相应的实验.比如,有哪些因素会对电阻的大小造成实际影响?小组成员可以根据“导线材料”这一主题开展实验,也可以根据“横截面积”或者“导线长度”来开展实验.当各位组员积极分工协作时,教师应当密切关注他们的配合情况,观察他们的分工表现,并从实验态度、实验方法等方面对他们实施综合性评价,这样既能推进实验进度,又能让学生的素养得到提升,逐渐实现全面成长的目标.

2.2 巧用家庭实验

物理实验室是当前主要的实验场所,然而,一些实验要求较高,消耗的时间过长,很多大型的器材也不方便搬运,这就导致无法在实验室完成.在这种情况下,教师应当灵活开展家庭实验,完成相应的实验任务,帮助初中生群体锻炼实验能力.同时,巧用家庭实验,还可以让学生们感受到物理来源于生活,体验到物理知识在生活中的妙用,提升解决问题的能力.举例来说,在学习“电能”和“家用电器”有关知识时,教师可以指导学生开展相关实验,调查“家庭消耗电能”的影响因素有哪些.提前一个星期的时间,对学生家庭的电表数据进行记录,并分析具体的影响因素.比如,通电时间因素,以及用电器数量因素,还有用电器的档位因素,用电器种类因素等.这种家庭式的物理实验,能摆脱学校实验室的限制,让学生们在生活中得到锻炼,让物理知识转化为解决问题的能力,促进学生成长和核心素养的提升.

2.3 改进实验方案

教师带领班级学生进行实验时,不能一味地照本宣科,而是要给学生们机会,让他们对实验方案进行改进,提高实验的精确性和可操作性.举例来说,在学习《压强和浮力》章节时,教师可以指导学生探究“压强”与流速之间的关系.向学生们展示漏斗和乒乓球的实验,以此来证明“流速越大则压强越小”的原理.当通过漏斗往下面吹气时,漏斗内部的球体无法掉出来,此时有些学生们会产生质疑,他们认为漏斗和球体有可能全部是湿润的,并且被一些水分粘连在一起,因而球体无法掉出来.借此机会,教师需要鼓励这部分学生,使之保持敢于质疑的精神,与此同时,给班级学生设置一些实验任务,让他们改进实验方案,重新再进行一次实验.例如,让学生反复检查漏斗的干燥性,并且在不吹风的情况下,查看球体是否会落下,进而增加实验的严谨性.当学生们完善实验方案以后,再验证“压强”与流速的关系,并得出正确的实验结论.

2.4 生活化实验

教科书中的一些物理实验通常与真实生活中的场景有关,教师应当引导学生回忆以前的生活,引导他们发现身边的物理现象和自然现象,找到教材中所契合的知识点,安排与之有关的实验任务,督促他们自主设计并完成实验活动.当学生亲身经历一些自然现象后,他们往往会对此类物理实验充满兴趣,从而保持高昂的实验热情.举例来说,在学习《光的折射与透镜》时,教师们应当以生活现象来导入实验.当一个玻璃杯中装满清水,此时把一根筷子放进去,会发现什么情况呢?大部分学生通常会回答筷子变弯了.当筷子被拿出来后,它依然是原来的样子.此时,教师可以导入“介质”与“折射”等概念.水与空气被认为是不相同的两种介质,当光线从空气射进水里时,“折射”就发生了.当学生们掌握了这些基本原理与概念时,就可以鼓励他们自主设计折射实验,借助激光与水槽等元素,探究水槽底部所发生的光斑变化,得到折射定律结论,完成当堂实验任务.

2.5 对比性实验

在物理实验的授课过程中,无论是对物理现象进行观察,还是对实验现象进行思考,都需要借助对比性的实验来探索实验规律,感知事物特征.实验的结果和实验的条件之间存在哪些关联性,通常都需要通过对比才能获知真相.举例来说,在学习《物态变化》时,可以设置“液化”主题的实验活动,并利用对比方式来探究真理,解决真实生活中的实际问题.在实验之前,需要准备适量的金属筷子,准备一些打火机和电压力锅,保障班级学生都能拥有足够数量的器材来开展对比性实验.指导学生设置常规组,并利用未加热的金属筷子开展实验,而对照组则使用加热过的金属筷子开展相同的实验.在电压力锅工作以后,把两组实验中所用的筷子分别放置在热气流上面,并观察这两组实验筷子.在仔细对比与思考的过程中,学生们会启动发散性思维,培养观察能力,从而促使其核心素养持续升华.经过仔细观察可以发现,那些加热过后的实验筷子,它们表面会冒出很多水珠,并呈现向下滴落的状态,此时,水蒸气和温度之间的联系,以及液化现象的原理,都可以被学生们轻松掌握.为了让学生们形成学以致用的意识,教师还可以引导他们联想一些生活现象,找到生活中的物理知识.如,冬天时玻璃窗会出现一些雾气,这种现象也可以用物理原理来解释.

2.6 信息技术教学

在物理实验内容中,虽然大部分都是相对容易操作的实验,但是也存在一些危险系数高的实验,或者存在一些条件较为苛刻的实验,而且,学校实验室通常处于实验器材短缺的状态,这也给实验活动造成了一定困难,此时,利用信息技术开展实验教学,既是一项创新性的举措,也是一个解决实验困难的办法.举例来说,在学习“热机的效率”时,实施“燃油内燃机”有关的实验存在困难,这时就可以利用信息技术来克服困难完成实验.借助信息化设备向学生展示内燃机的真实工作过程,展示排气与压缩的详细过程,以及展示做功的具体过程.在生动而详细的动画展示中,学生们更有可能快速掌握“热机效率”的所有知识,高效突破学习难点.此外,教师还应当注意信息技术的使用方式,优化多媒体课件的展示效果,保障学生们获得最理想的实验学习质量.例如,在学习《力与运动》章节时,在学习“惯性”有关知识时,教师可以设计几个3～5秒的微视频,简短而有力地展示惯性实验.如,公交车启动时,人们普遍会出现后仰的动作,而公交车突然刹车时,人们则会随之出现前倾的动作.这样的短视频可以插入到PPT课件中,确保实验教学的连贯性,使得学生们保持高度的注意力.同时,借助他们短时记忆力强的特点,让他们迅速掌握“惯性”的定义,掌握“运动与力”之间的规律.

2.7 创新教学理念

物理教师要想创新实验教学,就必须要拥有创新性的教学理念,以此来指导整个实验教学过程,要想在实验教学中发展核心素养,教师必须要保持开放的心态,探索一种创新的教学方法.在实验活动的整个规划过程中,要强调每一位学生的参与程度,在实验进程中,鼓励每一位学生表达自身的质疑,勇敢阐述自己的想法,为核心素养发展营造一个良好的人文环境.在实验器材方面,积极鼓励他们发明更好用的实验器材.举例来说,在学习《力》这一章节内容时,在设计“摩擦力”有关实验时,就可以允许他们自主设计工具,优化实验器材,制造一些摩擦力各不相同的滑板,这对于他们理解摩擦效果有着关键作用,对于他们启发探究精神有着推动作用,对于增强核心素质也非常有效.

此外,教师们应当意识到,让学生们学会解题和实验,只是教育工作中的一部分,而让他们焕发求知欲,学会提出问题,尝试着分析问题,也是教育工作中的关键一环,更是提升核心素质的重要一环.例如,在《物质的物理属性》章节授课中,在开展“测定密度”物理实验时,就必须要启发他们的思维,锻炼分析问题能力,其中,不同的固体密度不同,不同的液体也有各不相同的密度,采用哪些方法来完成测量实验,这是一项非常艰巨的任务.如,对大石块的固体密度展开测量时,量筒通常无法发挥作用,经过反复思考与摸索,学生们共同探讨出一个对策:先排开液体的体积,再来分析固体的体积,这时实验难题就迎刃而解了.还有,在《电路初探》章节中,电学实验中的“电路连接”是一个难点,教师可为他们设计差异性强的测量对象,可把15欧姆的电阻改成200欧姆.测量小灯泡所具有的额定功率时,可以把它改成发光二极管,新颖的实验环境和数据,有助于他们素养的发展.

总而言之,对物理实验进行创新,优化物理实验活动,是培育初中生群体核心素养的关键途径.借助对比性实验,依托生活化实验,巧用家庭实验,都能让初中生群体得到能力锻炼,重视分工协作实验,关注实验方案优化,这些措施也可以启发他们的思维与智慧,升华初中生群体的核心素养.同时,创新实验教学理念,合理利用信息技术开展实验,也能有效升级学生们的认知结构,助力他们实现核心素养的提升.