核心素養(yǎng)視角下的初中物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)研究

初中教育學(xué)科核心素養(yǎng)濃縮了素質(zhì)教育和以人為本理念對(duì)學(xué)生的要求,核心素養(yǎng)主要內(nèi)容包括物理觀念、科學(xué)思維、探究精神以及物理態(tài)度.初中物理實(shí)驗(yàn)一直是教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn),一方面讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察現(xiàn)象是學(xué)生“悟理”的主要過(guò)程,另一方面實(shí)驗(yàn)過(guò)程晦澀復(fù)雜,學(xué)生理解起來(lái)有一定難度.而將核心素養(yǎng)融入到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中可以降低學(xué)生理解難度,將一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果生動(dòng)直觀地展示給學(xué)生,幫助學(xué)生準(zhǔn)確掌握物理核心知識(shí).1核心素養(yǎng)視角下初中物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)原則1.1互動(dòng)性原則物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是一個(gè)特別強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)和生生互動(dòng)的學(xué)習(xí)過(guò)程,學(xué)習(xí)期間,師生會(huì)出現(xiàn)多個(gè)維度的交互.以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師主講加學(xué)生觀看的形式,已經(jīng)不能滿足培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)要求,因此,教師在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)上需要堅(jiān)持互動(dòng)性原則,重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生生互動(dòng)和師生互動(dòng),如通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題引導(dǎo)、合作學(xué)習(xí)等方式,讓學(xué)生真切感受到來(lái)自物理學(xué)科的魅力和樂(lè)趣[1].1.2自主性原則傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中學(xué)生按照教師的指導(dǎo)要求,完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作,整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中學(xué)生缺乏深度思考,對(duì)眾多實(shí)驗(yàn)概念也沒(méi)有真正理解,這些都不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的提升.因此,教師需要在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)上堅(jiān)持自主性原則,圍繞以學(xué)生為本的理念,通過(guò)對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況、個(gè)性化需求、學(xué)習(xí)興趣、思維發(fā)展等進(jìn)行分析掌握,對(duì)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)資源精心統(tǒng)籌,科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)流程,從學(xué)生視角出發(fā),提高整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的科學(xué)性和有效性.1.3啟發(fā)性原則初中生雖然積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn),但面對(duì)物理學(xué)科并沒(méi)有形成良好的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)思維.學(xué)習(xí)過(guò)程中遇見(jiàn)一些籠統(tǒng)、抽象且復(fù)雜的物理概念時(shí),學(xué)生難免會(huì)產(chǎn)生畏難情緒,對(duì)一些實(shí)驗(yàn)原理也不能做到全面掌握[2].因此教師還需要在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)中堅(jiān)持啟發(fā)性原則,圍繞著學(xué)生物理思維進(jìn)行啟發(fā)性教學(xué),教師要發(fā)揮自身的教學(xué)引導(dǎo)作用.2核心素養(yǎng)視角下初中物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)策略2.1質(zhì)疑批判,培養(yǎng)學(xué)生物理觀念物理來(lái)源于生活和自然界,初中物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)研究對(duì)象也大都是生活中常見(jiàn)的素材.因此,在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)中,教師可從生活素材入手,創(chuàng)設(shè)相對(duì)應(yīng)的生活化情境對(duì)學(xué)生現(xiàn)有的生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行激活,幫助學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣.教師的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)可以從學(xué)生感興趣的生活現(xiàn)象入手,將眾多生活現(xiàn)象作為素材,引導(dǎo)學(xué)生在情境教學(xué)中產(chǎn)生和物理概念有關(guān)的認(rèn)知沖突,激發(fā)求知欲和好奇心,讓學(xué)生學(xué)會(huì)以物理的觀念來(lái)正確看待客觀事物和現(xiàn)象,達(dá)到初步培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)目的.生活化情境實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生會(huì)利用自己的生活經(jīng)驗(yàn)和主觀意識(shí)來(lái)分析問(wèn)題,多數(shù)學(xué)生得出的結(jié)論往往和真實(shí)物理知識(shí)相反,此時(shí),教師可以對(duì)學(xué)生批判質(zhì)疑的精神進(jìn)行培養(yǎng),通過(guò)生活化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生正確的物理觀念[3].例如,在設(shè)計(jì)“探究滑動(dòng)摩擦力的影響因素”實(shí)驗(yàn)中,通常采取控制變量法,通過(guò)對(duì)物體接觸面壓力、接觸面粗糙程度等物理量的改變,得出影響滑動(dòng)摩擦力的具體因素.生活化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)下,教師可以先利用多媒體播放不同路面上不同汽車的行駛視頻,觀察各個(gè)汽車的行駛狀態(tài).之后教師結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)提出問(wèn)題“影響汽車狀態(tài)不同的原因是什么”,部分學(xué)生會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)回答“不同重量汽車在相同路面上受到的摩擦力不同”.此時(shí),教師再針對(duì)性地展開(kāi)常規(guī)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出“物體和接觸面之間的壓力影響滑動(dòng)摩擦力”,幫助學(xué)生意識(shí)到物理知識(shí)與生活息息相關(guān),保持批判質(zhì)疑精神對(duì)生活現(xiàn)象進(jìn)行反思研究.2.2分析比較,培養(yǎng)學(xué)生物理思維教師在物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)上可以通過(guò)兩個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生進(jìn)行分析比較,讓學(xué)生找出其中的不同點(diǎn)和相同點(diǎn),在找不同點(diǎn)的過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)物理概念進(jìn)行分析總結(jié),幫助學(xué)生形成物理思維.例如在“光的直線傳播”知識(shí)學(xué)習(xí)中,多數(shù)學(xué)生對(duì)“光沿直線傳播”這個(gè)概念有了解,但對(duì)該概念的應(yīng)用條件經(jīng)常性遺忘,如沒(méi)有正確認(rèn)識(shí)到“光的直線傳播是在均勻的介質(zhì)中”這一條件.為了加深學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)知,幫助形成正確思維,教師可以設(shè)計(jì)一組對(duì)照實(shí)驗(yàn),加深學(xué)生對(duì)概念應(yīng)用條件的理解[4].教師先將蒸餾水注入玻璃水槽中,射入光線此時(shí)學(xué)生發(fā)現(xiàn)光沿著直線傳播.之后,教師再倒入食鹽并射入光線,學(xué)生發(fā)現(xiàn)光線不再沿著直線傳播,而是在食鹽與蒸餾水的接觸面附近發(fā)生彎折.最后,教師再要求學(xué)生對(duì)水槽中的水進(jìn)行攪拌,在水和食鹽進(jìn)行充分融合以后,學(xué)生發(fā)現(xiàn)光又沿著直線傳播.通過(guò)多個(gè)小實(shí)驗(yàn)的對(duì)比,學(xué)生對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總分析,能夠自然得出概念應(yīng)用條件,加深學(xué)生理解,激發(fā)學(xué)生思考物理現(xiàn)象,鍛煉學(xué)生思維.2.3小組合作,加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)探究小組合作物理實(shí)驗(yàn)探究作為重要教學(xué)形式,其可以成為探究學(xué)習(xí)的重要載體,教師可以通過(guò)科學(xué)劃分小組完成實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.例如在“大氣壓強(qiáng)”物理概念教學(xué)上,教師可以率先提出問(wèn)題“同學(xué)們對(duì)大氣壓強(qiáng)概念有多少了解,是否知道大氣壓強(qiáng)對(duì)生活的重要性”.之后教師在墻壁上貼上掛鉤,擠出空氣后發(fā)現(xiàn)掛鉤不僅不會(huì)掉下反而能夠承擔(dān)一定重量.教師再引導(dǎo)學(xué)生思考:“在沒(méi)有粘鉤的情況下,掛鉤為何沒(méi)有產(chǎn)生脫落現(xiàn)象?”通過(guò)對(duì)學(xué)生科學(xué)分組,鼓勵(lì)每個(gè)小組嘗試設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行解答,在小組探究過(guò)程中深度理解物理知識(shí).如部分學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是將掛鉤用玻璃罩罩住,之后再通過(guò)抽氣機(jī)將玻璃罩中的空氣緩慢抽出,對(duì)掛鉤的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察,以有效評(píng)估大氣壓強(qiáng)對(duì)掛鉤的影響.學(xué)生在小組合作實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)實(shí)驗(yàn)的意見(jiàn)想法相互交流,通過(guò)共同探究來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題并掌握物理概念,有效促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展.2.4注重細(xì)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生物理態(tài)度學(xué)習(xí)態(tài)度是保證學(xué)生形成學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵.教師在物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)上要更多關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)細(xì)節(jié),圍繞實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)對(duì)學(xué)生的物理態(tài)度進(jìn)行培養(yǎng),提高學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)水平和思維能力.另外,教師在細(xì)節(jié)把控上還可以適當(dāng)延伸物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的視野,如在部分實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)上引入相關(guān)物理史料和物理學(xué)家事跡,從一些趣聞逸事入手,讓學(xué)生明白不起眼的物理細(xì)節(jié)也是經(jīng)過(guò)大量實(shí)證研究獲得.例如在“串并聯(lián)電路中電流規(guī)律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)上,通常本部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是要求學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路圖并掌握簡(jiǎn)易電路連接,學(xué)會(huì)使用變阻器調(diào)節(jié)電流的變化,掌握電壓表的工作原理,等等.對(duì)于該實(shí)驗(yàn),學(xué)生要想觀察到正確的物理現(xiàn)象,得到對(duì)結(jié)果理論有支撐性的真實(shí)依據(jù),就需要認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn),把控各項(xiàng)細(xì)節(jié).為此,該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中,教師需要嚴(yán)格要求學(xué)生,檢測(cè)學(xué)生每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟完成情況.如在學(xué)生連接電路圖過(guò)程中,要求學(xué)生警惕導(dǎo)線交叉的錯(cuò)誤.在對(duì)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行控制的過(guò)程中,要求學(xué)生掌握一定的節(jié)奏應(yīng)避免速度過(guò)快.教師對(duì)每部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都做出細(xì)節(jié)強(qiáng)調(diào),可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中養(yǎng)成精益求精、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度,有助于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成.2.5互相評(píng)價(jià),促進(jìn)學(xué)生綜合提升為了實(shí)現(xiàn)初中學(xué)生全面均衡發(fā)展,同時(shí)培養(yǎng)其個(gè)性化能力,教師有必要在初中物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)中增設(shè)一個(gè)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),以延伸整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程.通過(guò)學(xué)生互評(píng)方案的設(shè)計(jì),鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)自身學(xué)習(xí)過(guò)程積極反思,分析學(xué)習(xí)方法的優(yōu)劣,同時(shí)有效檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果,進(jìn)而領(lǐng)悟正確學(xué)習(xí)物理學(xué)科的思想和方法.在鞏固學(xué)生探究技能的同時(shí),也為后續(xù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)方法的優(yōu)化完善提供了借鑒依據(jù),助推學(xué)生實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的全面提升.例如在“多種方法測(cè)量電阻”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中,在學(xué)生完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)后,教師可以組織學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)互評(píng),設(shè)定互評(píng)任務(wù)單幫助學(xué)生對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)做出明確.例如,能否設(shè)計(jì)伏伏法、伏安法來(lái)測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖計(jì)分為1分,對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的各種難題是否高效解決計(jì)分為1分,是否可以根據(jù)結(jié)果推導(dǎo)出特殊方法來(lái)測(cè)量電阻的公式計(jì)2分,能夠?qū)φ麄€(gè)實(shí)驗(yàn)的思路和現(xiàn)象結(jié)果進(jìn)行概括計(jì)2分,是否根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象推導(dǎo)正確結(jié)論計(jì)3分.學(xué)生通過(guò)互評(píng)完成打分后再由教師對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程作出總結(jié)性評(píng)價(jià),對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)思路構(gòu)想、具體方案設(shè)計(jì)以及實(shí)踐操作等環(huán)節(jié)中的不足進(jìn)行分析,為學(xué)生提供正確的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指