基于核心素养的生活化物理实验研究

(江苏省扬州市江都区仙城中学,江苏 扬州 225200)

1 引言

物理学以实验为基础,物理学习离不开物理实验,在初中阶段生活化物理实验必不可少。《义务教育物理课程标准(2011年版)》提倡“从生活走向物理,从物理走向社会”,[1]凸显了物理学习与生活的密切关系。这就要求物理教学需要与实际生活相联系,利用生活中常见物品进行相关实验,实施物理实验生活化。在多年的教学中,笔者关注物理实验与学生实际生活的联系,进行了行之有效的生活化物理实验教学实践。

2 创设情景,引入课题

兴趣是最好的老师,所有的孩子都是抱着好奇步入物理世界的，保持好奇心是物理学习强有力的动力，如何做到这一点？生活化物理实验就是很好的手段。生活化物理实验无须专业器材,取材于身边常见的物品,这正是朱正元先生“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”理念的体现。当然朱先生是基于当时物理实验仪器匮乏的特定环境而提出的提议,但对当今的物理教学仍具有现实意义。

图1

在“乐音的特性”一节引出音调时,可将一根吸管一端剪成楔形,做成哨子(如图1),[2]用剪刀将吸管剪去一段,发现哨子发出的声音明显改变。利用吸管这一生活中常见物品,创设奇妙声音情景,哨子发出的声音会发生变化,吸引了学生的注意力,激发了学生的好奇心,引入音调这一话题可谓水到渠成。

再如在“静电现象”一节中,笔者将一块泡沫摩擦后放置在毛玻璃黑板表面,泡沫块居然吸附在黑板上不掉落下来,学生感觉不可思议。笔者再把另一块相同的、没有经过摩擦的泡沫块放置在黑板上,结果会掉落。两次实验现象的对比,让学生自然想到静电。

生活化物理实验源于生活,如果能让身边随手可得的物品产生奇特的现象,甚至让学生感到不可思议,这样的情景创设必然会吸引学生眼球,激发学生的学习兴趣,产生强大的物理学习驱动力。

3 形象展示,突破教学难点

对于物理教学难点,应该充分发挥生活化物理实验的可视、形象的特点,让学生通过“亲眼所见、亲耳所闻”来轻松突破枯燥、难以理解的难点。

图2

如图2所示,小刚将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近教材,透过玻璃杯观看书上的鹦鹉图片(圆圈中的鹦鹉图与教材中的鹦鹉图实际大小相等),他所看到的虚像可能是( )。

该题是2009年江苏省物理中考统考试题，源自苏科版物理教材。[3]在物理教材的引言部分和第四章第四节中均有涉及,属于凸透镜成像的延伸,的确是教学中的一个难点问题。但是如果教师在实际教学中重视实验,做好生活化物理实验,就可化解难点。圆柱形杯子生活中随处可见,常见矿泉水瓶子也能派上用场。学生通过实验,将被观察物体前后、左右移动，进行对比后,现象一目了然。

图3

再如初中电学故障分析问题,如图3所示,当L1断路时,电压表有无示数？[4]很多学生在中考复习时对这个基本故障都不能掌握,其实最实用的方法就是利用生活化物理实验解决。苏科版物理课本中安排了许多电学实验,如用伏安法测量电阻、电功率等,只需要将定值电阻或小灯泡去掉,即可直接观察到电压表有明显示数,而且还等于电源电压。相比干巴巴的理论讲解,生活化物理实验的效果自然凸显出来。

4 合理设疑,引发深入思考

“提出问题”是科学探究的重要步骤,只有学生发现了问题,才有可能去想方设法解决问题,引发后续的深入思考和行动,这正是学习物理的目的所在。在生活化物理实验中即使呈现同样的现象,学生产生的疑惑或提出的问题也可能千差万别,此时就需要教师适当加以引导,去伪存真,合理设疑,引导学生深入思考问题。

如在“光的折射”一节中,笔者设计了如下的生活化物理实验：在盛有适量水的透明玻璃容器中加入烟雾,挡住水下部分,用强光手电筒将光线射入水中。在学生观察现象的同时,笔者提出问题：反射光线的亮度与入射光线一样吗？学生在直观的现象中发现反射光线强度不如入射光线。笔者继续提问：为什么？还有的光到哪里去了？引发了学生的深入思考,自然想到可能有部分光线射到水中去了,即发生了折射现象。此时教师揭开谜底：去掉水下部分的遮挡,的确看到水下有清晰的光线。学生一片哗然,既是对现象的感叹,更是对前面自己合理猜想假设的肯定。

再如在探究“影响蒸发快慢”环节,笔者借助于生活化物理实验：模拟晾晒衣服,设问：如何让衣服干得更快些？学生在实验模拟的基础上展开辩论：将衣服团成一团还是将衣服用衣架撑开晒？放在阳光下还是放在阴凉处？放置在通风处还是密不通风处？学生借助自身生活经验和模拟实验很快得出正确的结论。

教师借助生活化物理实验,设置合理的问题,引导学生在关键节点深入思考,充分发挥生活化物理实验的功能,更能锻炼学生思维,养成良好的设疑、释疑习惯。

5 亲身体验,培养关键能力

“百闻不如一见,百见不如一做”道出了物理学习的真谛,初中物理教学更是如此。《义务教育物理课程标准(2011年版)》将科学探究定为课程的重要内容,充分体现了对学生实验能力的重视。生活化物理实验的本质也是着眼学生关键能力的培养,完全符合课标理念,贴合物理学科核心素养的培养要求。

如苏科版课本“制作喷雾器”本身就是生活化物理小实验,看似简单的实验，学生在动手时才发现并没有那么简单。学生中很多“理论高手”解释该现象时头头是道,但是在实际操作中,却失败了。这就是实验与理论的区别,更凸显了动手实验的必要性。在实验中,笔者引导学生尝试改变管子粗细、调节竖直吸管距离水面的高度、改变两只吸管交叉口的错位大小等等。最终所有的孩子都获得了成功,脸上洋溢着成功的喜悦。只有通过动手实验,才能发现诸多新问题,解决问题的过程就是学生能力发展、提高的过程,这是“纸上谈兵”永远不能替代的,也是物理教学改革发展的趋势和方向所在。

再如，苏科版物理课本中综合实践活动“制作简易密度计”也是一个典型的生活化物理实验,器材都是生活中最常见的：吸管、金属丝(熔丝)、刻度尺等，但学生在单独操作时感到难度较大。在学生深感无助之时,笔者对学生做了如下引导：如何让吸管一端密封？如何让吸管能竖直漂浮在水上？在小组成员的合作下,孩子们最终成功了。在实际制作过程中,学生如能一一解决好细节问题,学生的动手能力、思维能力、设计能力等诸多关键能力都能得到考验和提升。

6 结语

实践是检验真理的唯一标准,生活化物理实验既是检验物理原理的重要手段,也是初中物理学习的重要方法,更是培养学生物理学科核心素养的重要途径。实验是物理学的基石,也是初中物理教学的重要手段。生活化物理实验符合初中学生的认知特点,可有效激发学生学习物理的兴趣,培养学生动手实践能力,有助于提高学生的物理学科核心素养。