物理小實驗：學生物理素養(yǎng)生長的力量

【摘要】物理小實驗具有多重育人功能，并且能體現(xiàn)物理學科的魅力。在初中物理教學中，教師可以設計操作性的物理小實驗、思辨性的物理小實驗、創(chuàng)造性的物理小實驗、趣味性的物理小實驗，還原物理知識形成之態(tài)、彰顯物理知識內(nèi)在之理、促進物理知識創(chuàng)新實踐、欣賞物理知識的多種美。物理小實驗不僅能提升學生的物理實驗技能，還能促進學生對物理的主動思考、探究，從而發(fā)展學生的物理學習力?！娟P(guān)鍵詞】初中物理；物理小實驗；物理素養(yǎng)實驗教學是初中物理教學的重要方式。學生的物理學習不僅僅需要理論思考，更需要實踐探究。在初中物理教學中，教師要設計一些實驗，引導學生展開思考和探究、深度觀察、動手操作，讓學生積極主動地嘗試、挑戰(zhàn)。初中物理的小實驗具有內(nèi)容豐富性、形式多變性、取材便捷性等特質(zhì)。小實驗具有大作用。實踐證明，物理小實驗能給予學生物理素養(yǎng)自然生長的力量，也有助于提升學生的物理學習力。設計物理小實驗，是初中物理教師開展教學的應然之舉。教師要讓物理小實驗成為學生學習的重要載體、媒介，讓物理小實驗助推學生的物理學習［1］。在實驗設計過程中，教師要追溯物理知識的本源，也要探尋物理知識的本質(zhì)，還要把握物理知識的關(guān)聯(lián)。只有這樣，才能設計出高質(zhì)量的物理小實驗。在實驗開展過程中，教師要鼓勵學生自主地、能動地去發(fā)現(xiàn)、建構(gòu)物理學科知識，并尋找相關(guān)的物理學習實踐的思想、方法等，從而充分發(fā)揮物理小實驗的育人功能，彰顯物理小實驗的育人價值，為助推學生的物理學習質(zhì)量、品質(zhì)的提升奠定基礎。一、操作性的物理小實驗，還原物理知識形成之態(tài)通常來說，物理知識是以被壓縮的形態(tài)存在于教材之中的。教師要將教材中的物理知識解壓縮。而操作性的物理小實驗就能恢復、還原物理知識形成時的鮮活樣態(tài)，能讓教材中的知識變得直觀。操作性小實驗作為物理小實驗的一種常見形式，主要是通過學生的“動手做”活動，對教材中的物理知識再次進行建構(gòu)。不過，操作性的物理小實驗不是簡單地、機械地讓學生“做”，而要融入物理思維、學生的想象等。教師要為學生開展操作性的物理小實驗搭建平臺，提供素材、資源、契機。比如，在講解蘇科版八年級下冊教材中“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的相關(guān)知識時，筆者引導學生做了一個小實驗，讓學生將自己的手壓在桌面上并拖動自己的手，進而初步感受桌面對手的摩擦力的大小、方向。在之后的實驗中，筆者讓學生變換按壓的對象、改變壓力，再引導學生結(jié)合一些實例（如穿著溜冰鞋溜冰、給坦克裝上履帶等）進行分析。學生由于親歷了實驗過程，喚醒、激活了自己的生活經(jīng)驗，因此提出了多元化的猜想。有學生認為，影響滑動摩擦力大小的因素主要是壓力；也有學生認為，影響滑動摩擦力大小的因素可能是接觸面的粗糙程度；還有學生認為，影響滑動摩擦力大小的因素可能是接觸面的大小。對此，筆者引導學生應用控制變量法并借助彈簧測力計等工具，開展對比實驗，進一步探究影響滑動摩擦力大小的因素，從而加深學生的物理認知。操作性的物理小實驗有利于讓學生獲得關(guān)于物理知識的感受、體驗，同時有利于激發(fā)學生猜想、探究的熱情。教師要適時放手，讓學生自主設計物理小實驗，自己決定物理小實驗的目標、內(nèi)容、方式等。當學生在實驗過程中遇到障礙、感到困惑時，教師要給予適當?shù)闹С帧⑻崾?，以保障物理小實驗的順利開展。二、思辨性的物理小實驗，彰顯物理知識內(nèi)在之理物理是以物質(zhì)為研究對象的學科。在物理教學中，教師不僅要引導學生“動手做”，還要引導學生“動腦思”，讓學生的物理實驗活動成為“做思共生”的活動。思辨性的物理小實驗能彰顯物理知識的內(nèi)在之理。設計物理小實驗，關(guān)鍵是要讓物理小實驗能揭示出物理知識的本質(zhì)。教師可以采用有效的教學策略，讓抽象的物理知識直觀化、形象化，從而激發(fā)學生的物理形象思維，促進學生對物理知識的理解。在學生實驗的過程中，教師要了解學生的認知障礙、困惑之處，把握學生對實驗的疑點、盲點等，用小實驗來啟迪學生思考。只有這樣，教師設計的物理小實驗才具有針對性、實效性。比如，在教學蘇科版八年級上冊教材中的“液化”這一部分內(nèi)容時，筆者引導學生做了一個小實驗，通過實驗激發(fā)學生的物理思維，推動學生的深度學習。實驗的主要過程是這樣的：首先，學生往燒杯中倒入少量的水；接著，借助酒精燈給燒杯加熱；然后，用一個鑷子夾住一塊玻璃片或者一個小盤子，將它斜放在燒杯的上方；最后，觀察玻璃片或者小盤子表面的變化。在此期間，教師引導學生思考以下問題：液化需要怎樣的條件？液化放熱還是吸熱？液化與汽化有怎樣的關(guān)系？在實驗中，有的學生從玻璃片溫度升高的現(xiàn)象中推斷出液化會放熱；有的學生將一塊熱玻璃片和一塊冷玻璃片分別斜放在燒杯的上方，通過對比發(fā)現(xiàn)冷玻璃片的表面有更多的小水滴，因此認為液化需要降低溫度；有的學生則通過調(diào)整玻璃片與燒杯的距離、觀察小水滴的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)壓縮體積能促進水的液化。如此，學生能夠?qū)σ夯姆椒懊糠N方法的優(yōu)缺點形成深刻的認識，也能夠在思維的驅(qū)動下展開更深入的實驗探究。物理小實驗能引導學生打開物理學習的大門，讓學生的思維之花、想象之花綻放。在物理教學中，教師不應讓學生單純地看實驗過程、聽實驗講解，而應讓學生做實驗。做實驗也不僅僅是簡單地操作，還要融入學生的思維與實踐。借助思辨性的物理小實驗，有利于拉近學生與物理知識的距離，讓學生更加積極主動地學習和探究物理知識、思考物理問題，讓學生的物理思維不斷進階。思辨性的物理小實驗不僅可以改變學生的認知方式、思維方式，還可以改變學生的行為方式、實踐方式，讓學生的物理學習更生動、更有趣。三、創(chuàng)造性的物理小實驗，促進物理知識創(chuàng)新實踐創(chuàng)新是物理學科教學發(fā)展的生命力所在。物理實驗既是學生學習物理的重要內(nèi)容，也是學生學習物理的重要方法。當下的初中物理教學仍存在著淺表化等弊端。究其原因是部分教師往往從功利主義出發(fā)，不愿花較多的時間來引導學生進行實驗，而習慣于灌輸、說教，殊不知這樣的教學方式容易讓學生厭煩。提升學生的物理學習力，需要教師站在物理學科大概念的高度，引導學生設計物理實驗內(nèi)容、創(chuàng)新物理實驗方式，從而助推學生的物理探究能力的發(fā)展、提升［2］。在實驗過程中，學生應積極主動地質(zhì)疑、反思、批判、創(chuàng)新。因此，教師要善于借助創(chuàng)造性的物理小實驗營造課堂氛圍，鼓勵學生進行基于物理知識的創(chuàng)新實踐，從而引導學生形成創(chuàng)新的意識、能力。比如，對于蘇科版九年級下冊教材中的“磁體與磁場”這一部分內(nèi)容，有的教師只會畫一些描述磁場的磁感線來開展教學。但這樣的教學不易讓學生理解磁場的概念。磁場是客觀存在的，卻看不見、摸不著。那么如何讓學生感知磁場？為此，筆者在教學中，引導學生設計了可視化的小實驗，讓學生直觀地了解了磁體周圍的磁場以及磁體周圍的磁場分布規(guī)律。具體來說，筆者與學生一起將玻璃板平放在磁體上，再將鐵屑均勻地撒在玻璃板上，輕輕敲擊玻璃板，然后在玻璃板上放一些小磁針。在投影儀的輔助下，學生能直觀、形象地觀察到鐵屑的分布情況和小磁針的指向特點。在這樣的事實面前，學生對于磁感線的想法，如“鐵屑排列成的形態(tài)好像許多條曲線”“我們應當畫出一些帶箭頭的曲線來描述磁場”等，就是基于觀察產(chǎn)生的。學生按照鐵屑在磁場中的分布情況，自主建構(gòu)了相應的模型。學生對可視化的小實驗進行探討、交流，將自己的創(chuàng)意融入小實驗中，經(jīng)歷磁感線的形成過程，能夠自然地理解磁場、磁感線的意義及價值。在物理教學中，教師要引導學生搭建實驗的支架，設計創(chuàng)造性的物理小實驗，讓學生在直觀的、可操作的實驗過程中建構(gòu)物理知識。教師在學生自主設計物理小實驗的過程中，引導學生進行創(chuàng)新實踐，能有效地提升學生的物理學習力，讓學生對物理知識認識得更到位、更深刻、更透徹。四、趣味性的物理小實驗，欣賞物理知識的多種美孔子說：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”愛因斯坦也說過：“興趣是最好的老師?！碑攲W生對物理實驗、物理學習產(chǎn)生濃厚的興趣時，他們就會積極主動地投身其中。趣味性的物理小實驗能讓學生欣賞物理知識的多種美。物理知識之美，不僅表現(xiàn)在知識的形態(tài)上，還表現(xiàn)在知識的本質(zhì)、知識之間的聯(lián)系上。教師要充分發(fā)揮物理小實驗的激趣功能，借助趣味性的物理小實驗，對學生進行啟發(fā)、引導，喚起學生對物理的好奇心、求知欲，讓學生感受、體驗到物理學習的樂趣［3］。比如，在教學蘇科版八年級下冊教材中的“大氣壓強”這一部分內(nèi)容時，筆者引導學生開展了多個小實驗，旨在讓學生感受大氣壓強的存在，認識相關(guān)知識的本質(zhì)。其中，對于覆杯實驗，筆者在課前將實驗的主題、內(nèi)容告知學生，讓學生自行實驗。在實驗過程中，不少學生遭遇了失敗。于是，筆者在課堂上鼓勵學生總結(jié)實驗失敗的教訓，不斷地改進實驗、優(yōu)化實驗。學生由于渴望取得實驗的成功，因此反復地嘗試，圍繞“實驗失敗的原因是什么？”展開了深度思考，并且總結(jié)出教訓，如“托紙杯的那只手不能沾水”“要穩(wěn)穩(wěn)地托住紙杯，不能亂晃，以免有空氣進入”“紙杯要裝滿水”。通過實驗，學生可以直觀、深刻地認識到自己周圍存在著大氣壓強。此外，筆者還引導學生利用氣球、紙片等來探究大氣壓強，從而讓學生嘗試分析飛機可以在空中飛行的原因，了解龍卷風等自然現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)壓強與流速之間的關(guān)系。趣味性的物理小實驗能夠通過實際的操作，激發(fā)學生對物理進行思考、探究的興趣。在具體的物理小實驗中，教師要讓學生學會將物理知識與生活緊密結(jié)合在一起，這有利于學生欣賞物理知識蘊含的