核心素养视角下的初中物理实验活动设计研究

蔡景珠

(福建省晋江市新侨中学,福建 晋江 362216)

初中教育学科核心素养浓缩了素质教育和以人为本理念对学生的要求,核心素养主要内容包括物理观念、科学思维、探究精神以及物理态度.初中物理实验一直是教学的重点难点,一方面让学生在实验过程中观察现象是学生“悟理”的主要过程,另一方面实验过程晦涩复杂,学生理解起来有一定难度.而将核心素养融入到实验活动中可以降低学生理解难度,将一些实验现象和结果生动直观地展示给学生,帮助学生准确掌握物理核心知识.

1 核心素养视角下初中物理实验活动设计原则

1.1 互动性原则

物理实验活动是一个特别强调师生互动和生生互动的学习过程,学习期间,师生会出现多个维度的交互.以往实验教学中教师主讲加学生观看的形式,已经不能满足培养学生核心素养的现实要求,因此,教师在实验活动设计上需要坚持互动性原则,重视实验过程中生生互动和师生互动,如通过情境创设、问题引导、合作学习等方式,让学生真切感受到来自物理学科的魅力和乐趣[1].

1.2 自主性原则

传统实验活动中学生按照教师的指导要求,完成各项实验操作,整个实验活动中学生缺乏深度思考,对众多实验概念也没有真正理解,这些都不利于学生核心素养的提升.因此,教师需要在实验活动设计上坚持自主性原则,围绕以学生为本的理念,通过对学生基础知识掌握情况、个性化需求、学习兴趣、思维发展等进行分析掌握,对各项实验活动资源精心统筹,科学设计实验活动流程,从学生视角出发,提高整个实验活动的科学性和有效性.

1.3 启发性原则

初中生虽然积累了一定的生活经验,但面对物理学科并没有形成良好的科学态度与科学思维.学习过程中遇见一些笼统、抽象且复杂的物理概念时,学生难免会产生畏难情绪,对一些实验原理也不能做到全面掌握[2].因此教师还需要在实验活动教学中坚持启发性原则,围绕着学生物理思维进行启发性教学,教师要发挥自身的教学引导作用.

2 核心素养视角下初中物理实验活动设计策略

2.1 质疑批判,培养学生物理观念

物理来源于生活和自然界,初中物理实验活动研究对象也大都是生活中常见的素材.因此,在实验活动设计中,教师可从生活素材入手,创设相对应的生活化情境对学生现有的生活经验进行激活,帮助学生产生浓厚的学习兴趣.教师的实验活动设计可以从学生感兴趣的生活现象入手,将众多生活现象作为素材,引导学生在情境教学中产生和物理概念有关的认知冲突,激发求知欲和好奇心,让学生学会以物理的观念来正确看待客观事物和现象,达到初步培养学生核心素养的教学目的.生活化情境实验中,学生会利用自己的生活经验和主观意识来分析问题,多数学生得出的结论往往和真实物理知识相反,此时,教师可以对学生批判质疑的精神进行培养,通过生活化实验培养学生正确的物理观念[3].例如,在设计“探究滑动摩擦力的影响因素”实验中,通常采取控制变量法,通过对物体接触面压力、接触面粗糙程度等物理量的改变,得出影响滑动摩擦力的具体因素.生活化实验活动下,教师可以先利用多媒体播放不同路面上不同汽车的行驶视频,观察各个汽车的行驶状态.之后教师结合学生生活经验提出问题“影响汽车状态不同的原因是什么”,部分学生会根据生活经验回答“不同重量汽车在相同路面上受到的摩擦力不同”.此时,教师再针对性地展开常规实验,让学生通过实验得出“物体和接触面之间的压力影响滑动摩擦力”,帮助学生意识到物理知识与生活息息相关,保持批判质疑精神对生活现象进行反思研究.

2.2 分析比较,培养学生物理思维

教师在物理实验活动设计上可以通过两个对照实验让学生进行分析比较,让学生找出其中的不同点和相同点,在找不同点的过程中鼓励学生对物理概念进行分析总结,帮助学生形成物理思维.例如在“光的直线传播”知识学习中,多数学生对“光沿直线传播”这个概念有了解,但对该概念的应用条件经常性遗忘,如没有正确认识到“光的直线传播是在均匀的介质中”这一条件.为了加深学生对概念的认知,帮助形成正确思维,教师可以设计一组对照实验,加深学生对概念应用条件的理解[4].教师先将蒸馏水注入玻璃水槽中,射入光线此时学生发现光沿着直线传播.之后,教师再倒入食盐并射入光线,学生发现光线不再沿着直线传播,而是在食盐与蒸馏水的接触面附近发生弯折.最后,教师再要求学生对水槽中的水进行搅拌,在水和食盐进行充分融合以后,学生发现光又沿着直线传播.通过多个小实验的对比,学生对不同的实验结果进行汇总分析,能够自然得出概念应用条件,加深学生理解,激发学生思考物理现象,锻炼学生思维.

2.3 小组合作,加强物理实验探究

小组合作物理实验探究作为重要教学形式,其可以成为探究学习的重要载体,教师可以通过科学划分小组完成实验研究活动,培养学生的探究能力.例如在“大气压强”物理概念教学上,教师可以率先提出问题“同学们对大气压强概念有多少了解,是否知道大气压强对生活的重要性”.之后教师在墙壁上贴上挂钩,挤出空气后发现挂钩不仅不会掉下反而能够承担一定重量.教师再引导学生思考:“在没有粘钩的情况下,挂钩为何没有产生脱落现象?”通过对学生科学分组,鼓励每个小组尝试设计不同的实验来对该问题进行解答,在小组探究过程中深度理解物理知识.如部分学生设计的实验方案是将挂钩用玻璃罩罩住,之后再通过抽气机将玻璃罩中的空气缓慢抽出,对挂钩的状态进行实时观察,以有效评估大气压强对挂钩的影响.学生在小组合作实验过程中,对实验的意见想法相互交流,通过共同探究来解决实际问题并掌握物理概念,有效促进学生核心素养的发展.

2.4 注重细节,培养学生物理态度

学习态度是保证学生形成学科核心素养的关键.教师在物理实验活动设计上要更多关注学生的学习细节,围绕实验细节对学生的物理态度进行培养,提高学生的物理实验水平和思维能力.另外,教师在细节把控上还可以适当延伸物理实验活动的视野,如在部分实验活动教学上引入相关物理史料和物理学家事迹,从一些趣闻逸事入手,让学生明白不起眼的物理细节也是经过大量实证研究获得.例如在“串并联电路中电流规律”实验教学上,通常本部分的实验内容是要求学生学会设计简单电路图并掌握简易电路连接,学会使用变阻器调节电流的变化,掌握电压表的工作原理,等等.对于该实验,学生要想观察到正确的物理现象,得到对结果理论有支撑性的真实依据,就需要认真进行实验,把控各项细节.为此,该实验进行过程中,教师需要严格要求学生,检测学生每个实验步骤完成情况.如在学生连接电路图过程中,要求学生警惕导线交叉的错误.在对滑动变阻器进行控制的过程中,要求学生掌握一定的节奏应避免速度过快.教师对每部分的实验内容都做出细节强调,可以让学生在实验操作过程中养成精益求精、严谨踏实的学习态度,有助于学生物理核心素养的形成.

2.5 互相评价,促进学生综合提升

为了实现初中学生全面均衡发展,同时培养其个性化能力,教师有必要在初中物理实验活动教学中增设一个评价环节,以延伸整个实验教学过程.通过学生互评方案的设计,鼓励学生对自身学习过程积极反思,分析学习方法的优劣,同时有效检验学习结果,进而领悟正确学习物理学科的思想和方法.在巩固学生探究技能的同时,也为后续实验活动教学方法的优化完善提供了借鉴依据,助推学生实现核心素养的全面提升.例如在“多种方法测量电阻”实验活动中,在学生完成相应的实验活动后,教师可以组织学生开展学习互评,设定互评任务单帮助学生对评价对象和评价标准做出明确.例如,能否设计伏伏法、伏安法来测量电阻的实验电路图计分为1分,对实验中遇到的各种难题是否高效解决计分为1分,是否可以根据结果推导出特殊方法来测量电阻的公式计2分,能够对整个实验的思路和现象结果进行概括计2分,是否根据实验过程和现象推导正确结论计3分.学生通过互评完成打分后再由教师对整个学习过程作出总结性评价,对学生在实验思路构想、具体方案设计以及实践操作等环节中的不足进行分析,为学生提供正确的实验学习指导,促进学生个性化自我发展.

3 结束语

综上所述,核心素养视角下初中物理实验探究活动需要以自主性、互动性、启发性以及反思性为原则.教师应加强自身对物理学科核心素养内涵的学习,精准把握物理学科核心素养在整个知识体系中的维度,并以此为依据在各项实验活动环节中落实核心素养,在完成物理教学的同时促进学生物理思维能力的发展,提高整体物理知识水平.