立足核心素养优化物理实验——关于初中物理实验教学策略的研究

王梦佳

(南京市宁海中学分校,江苏 南京 210003)

为不断提升学生物理学科核心素养和今后的自然科学探究学习提供支持,教师需高度重视物理实验教学.基于物理学科育人目标,针对实验教学方式方法进行改革创新,打造全新的物理实验教学模式,挖掘初中生的物理学习潜能.

1 初中物理学科核心素养构成要素

为不断提升初中物理实验教学水平,教师应当立足学科核心素养,持续优化物理实验教学模式.为达到学科核心素养育人要求,教师必须明确物理学科核心素养的构成要素,如科学知识与物理观念、科学方法与科学思维、应用知识与实验探究、科学精神与科学态度.为助力初中生物理综合学习实力的提升,教师开展物理实验教学时,应当契合学生的真实学情与教材实验内容,针对物理实验教学方案不断优化完善,提升实验教学的趣味性与灵活性,引导学生在实验探究学习中培养核心素养[1].

2 核心素养视域下初中物理实验教学策略探讨

2.1 以“光的直线传播”为例,实验教学策略详解

“光的直线传播”是苏科版八年级物理上册第三章《光现象》的重要教学内容.基于适宜的物理实验探究教学引导,可有效丰富学生对光现象的认知,为初中生后续学习平面镜、光的反射、光的折射、透镜、凸透镜、望远镜、显微镜等光学知识提供有力支持.由此可见,“光的直线传播”实验教学的重要性.为达到预期教学目标,教师需立足于物理学科核心素养的育人要求,对“光的直线传播”实验教学引导方案进行合理优化,具体教学策略如下.

2.1.1物理学习情境的创设,落实物理核心素养

在教学时,为落实物理核心素养的育人要求,教师可为学生创设特定的物理学习情境,使学生结合自己的亲身经历对光现象进行直观的理解思考,如林间的光柱、旗杆的影子、明亮的圆月、舞台的彩色灯光、发光的萤火虫、照明的灯饰等.教师在教学引导过程中,应当使学生将生活经验进行有效迁移,并对学生进行合理的点拨启发,降低本节物理内容的学习难度,增加物理知识学习的趣味性,保证学生后续物理实验探究学习的有效性.

2.1.2学生分组探究总结规律,深化物理核心素养

为有效深化初中生的物理学科核心素养,教师可指导学生以小组合作的方式,进行物理实验设计,进而得出相应的实验规律.在学生开展物理实验前,准备相关的实验教具,如加少量牛奶的水溶液、小玻璃砖、激光笔、手电筒、小喷雾器、橘黄色的果冻等[2].

在探究实验开展前,教师引导学生进行大胆猜想:光线在不同介质中传播的路径会不会发生变化?学生为了验证自己的猜想,动手进行物理实验探究.如图1所示为光在不同介质中的传播示意图.通过实验学生发现,光在空气、水、果冻中的传播路径都是直线.

为引导学生进行举一反三的思考,教师可组织学生制备不同浓度的糖水,并利用木棒搅拌糖水,当糖水没有达到均匀状态时,学生对光穿过糖水的路径进行观察记录,接着在糖水充分搅拌达到均匀状态后,继续对光穿过糖水的路径进行观察记录.通过对先后观察记录的内容比较,教师引导学生进行归纳思考,光在同种均匀介质中是沿着直线传播的,但介质不均匀时,则会影响光的传播路径.在物理实验探究实践过程中,学生可提出问题,并解决相关问题,促使学生的问题解决能力、合作学习能力、独立思考能力、实验探究能力均得到质的提升,实现学科核心素养的育人目标.

2.1.3实验探究中质疑思考解决问题,升华核心素养

为使抽象的物理概念具象化,辅助学生进行深入的学习思考,教师应当启发学生在实验中质疑批评,并思考问题的解决路径,助力学生物理学科核心素养的升华.为此,教师可鼓励学生思考“如何画出光的传播路径与方向”,由于光线是看得见摸不着的特殊物质,在引导学生画出光的传播路径时,教师可渗透理想模型法,使学生基于特定的实验场景,画出光线的传播路径与方向.

为此,教师引导学生利用激光笔照射混有色素的水溶液,使激光笔的光线传播路径在水溶液中清晰可见,接着学生可基于水溶液中的直观现象画出光的传播路径,以及光的传播方向,使学生可视化、具象化地思考“光的直线传播”,保证学生对本节物理实验内容学习的质量[3].

2.2 以“摩擦力”为例,物理实验教学策略详解

通过对苏科版初中物理“摩擦力”教材内容分析可知,该小节内容的实验研究重点,主要是探究摩擦力大小的影响因素,引导学生猜想思考探究滑动摩擦力大小的各种影响因素.基于核心素养育人要求,在对实验教学引导方案进行优化完善时,基于猜想、假设、设计、实践、分析、总结的教学思路,引导初中生掌握“控制变量法”这种探究方法.在物理实验探究中,基于控制变量进行科学探究、小组合作、数据分析、实例剖析,助力初中学生物理学科核心素养的形成.

2.2.1生活现象剖析,灵动引入新课内容

为调动学生的物理实验探究积极性,教师应当契合学生的真实生活,灵活创设相应的学习思考情境,引导学生对生活现象进行剖析,从而有效引出新课内容.如教师请每一位学生将自己的手掌用力按压在桌子上,适当地倾斜手臂,并做出向前推的动作,感受这个动作带给自己的感觉,以此作为“摩擦力”新课内容引出的切入口.

为丰富初中生的物理思维想象力,教师需展示准备好的课件,将生活中更多关于摩擦力的实例进行收集,如在移动重物时,可利用滑板车省下很多力气;汽车轮胎表面的花纹凹槽设计,能够帮助汽车获得更好的抓地力,避免汽车出现侧滑现象.在课件展示后,教师为学生预留一定的思考时间,使学生对摩擦力产生自己的理解认知,辩证地分析摩擦力的好处与坏处.

2.2.2抛出物理问题,引发学生讨论思考

为辅助学生进行摩擦力的实验探究,教师应当组织学生开展针对性的活动,并抛出相关的物理问题,引发学生进行讨论思考.为此,教师可组织学生利用废旧的牙刷,开展摩擦力实践活动.通过将牙刷的刷毛与桌面紧密接触,用力推动或拉动牙刷,观察在拉动与推动牙刷时,刷毛弯曲方向的变化.基于简单的物理实验操作,引发学生进行思考:牙刷运动的方向与刷毛弯曲的方向具有怎样的关系?牙刷与桌面产生了怎样的摩擦力?通过随堂物理实验的探究,使学生能够将生活实例与物理知识进行融合,培养学生的物理学科核心素养,并为学生后续学习滑动摩擦力相关知识做铺垫.

在探究思考滑动摩擦力的作用点、方向、大小时,教师引导学生进行物理实验探究,如图2所示为滑动摩擦力的实验示意图.在实验操作过程中,首先,学生需要确保木板始终处于水平状态;其次,在拉动弹簧测力计时,需要保证测力计与木板处于平行状态;最后,在拉动过程中,应当保证木材做匀速直线运动.基于该物理实验探究的引导,促使学生形成合作学习、实验探究的科学素养,达到深化物理学科核心素养的预期教学目标[4].

图2 滑动摩擦力实验示意图

2.2.3梳理物理猜想,合作设计物理实验

在学生进行滑动摩擦力实验探究时,可发现不同小组成员测量的数据存在差异,教师可引导学生进行大胆猜想,并合作设计全新的物理实验探究方案.通过对学生的猜想进行总结可知,主要集中于以下方面:其一,滑动摩擦力的大小与物体接触面积是否有关;其二,滑动摩擦力大小是否与物体运动速度相关;其三,物体接触面产生的压力是否对滑动摩擦力大小有影响;其四,物体接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响.学生进行小组讨论过程中,教师需要进行合理的点拨启发,使学生能够打破思维约束,从全新的视角切入,保证物理实验的创新性与科学性.

2.2.4动手实验操作,收集实验详细数据

基于控制变量法的实验思想指导,引导学生进行小组合作实验探究.为保证后续滑动摩擦力物理实验分析的科学性,教师需指导学生收集详细数据信息.在合理的小组分工下,明确实验细节,保证实验操作的严谨性、数据记录的准确性,进而有效锻炼学生的物理实验合作能力、探究能力和观察能力,使学生形成正确的科学态度与科学探究意识.

2.2.5分析实验数据,归纳推理物理规律

滑动摩擦力实验数据完成整理归纳后,教师需要引导学生分析实验数据,并得出相关的物理规律.通过学生的交流讨论,归纳推理出滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压力大小有着一定关系,当接触面越粗糙时,接触面产生的滑动摩擦力则越大.而接触面间的压力越大时,产生的滑动摩擦力越大.基于物理实验的数据分析与推理思考,有效提升学生的归纳总结能力与分析能力,为学生后续的物理课程内容学习提供有力支持.

2.2.6反思实验过程,评价总结物理实验

为有效挖掘学生的物理实验学习潜能,教师需引导学生针对实验过程进行反思,评价总结物理实验,发现物理实验可优化的环节以及出现的错误,为学生今后开展物理实验积累经验,助力初中生物理实验综合学习能力的不断提升.

综上,笔者以初中物理教学为例,重点阐述了物理实验教学的改革创新路径,旨在说明物理实验教学创新的迫切性与必要性.为满足新时代初中生的物理学习要求,教师应当秉持创新理念,灵活整合实验教育资源,创新实验引导方式,启发学生实验创新,促使学生在实验探究中创造新知,不断提升学生物理学科综合学习水平.