基于核心素养的初中物理演示实验改进案例

【摘 要】本文以粤沪版“光世界巡行”演示实验的改进为例，将前沿科技的成果融入演示实验，提高演示实验的启发性、可视性、情境性，从而激发学生探索求知的欲望。通过改进演示实验，可以帮助学生自主建构物理观念，提升学生的科学思维能力和科学探究能力，培养学生的科学态度和责任感。

【关键词】初中物理;核心素养;演示实验;改进案例

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）16-0112-02

初中是学生学习物理的起步阶段，演示实验对学生将来的物理学习具有重要引导作用，能帮助学生理解物理概念和定律、牢固掌握物理知识，还能培养学生的观察能力、思维能力、探索精神。然而，在演示实验教学中，部分教师缺乏创新性，导致演示实验教学难以培养学生的创新能力，因此，教师要有针对性地对演示实验装置及设计等进行改进，将前沿科技成果融入演示实验，着力提升学生的观察能力、动手实践能力、创新思维能力，培养学生的兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质。下面以粤沪版八年级物理上册“光世界巡行”演示实验的改进为例，阐述如何优化演示实验的效果，培养学生的核心素养。

1   加强演示实验的启发性，培养学生的物理观念

在演示光的作用时，很多教师会拿出手电筒照射天花板，将其作为演示实验来谈光的作用，使学生会感觉演示实验平淡无奇，难以激起好奇心，更谈不上从中受到启发。因此，将科技与生活相结合，对常识性的演示实验进行改进，使实验过程既直观又充满启发性，学生观察实验现象后能快速、准确地了解物理现象，得出初步结论，从而使学生从物理学视角形成关于物质、能量的基本认识，培养学生的物理观念[1]。

演示实验一：光能发电。

实验器材：一块光伏发电板、控制器、LED灯、锂

电池。

实验过程：教师准备好实验器材，引导学生把实验器材的导线连接好，把光伏发电板放在阳台上，接着关好门窗。过一会儿，学生观察到LED灯微微亮了起来，此时，教师提问：是什么让LED灯亮了？学生回答说：是太阳光的能量转变为电能，LED灯通电之后就会亮起来。

设计意图：教师结合现有科技，将演示实验改进得更加生活化、易实践、易入手，多学科、多形式、多渠道地培养学生的创造力，让学生亲自体验光能发电的过程，在实验中注重科普性和趣味性，启发学生对知识进行拓展与延伸，从而培养学生的物理思维。

2   加强演示实验的可视性，培养学生的科学思维

光的传播路径比较抽象，而教材所提供的演示实验在设计上有许多缺陷，会影响实验效果，不能满足开展演示实验的教学要求。因此，为了提高演示实验的可视性，让学生观察到演示实验的最佳效果，教师应立足于学生核心素养的培养，对相应实验装置进行改进，注重演示实验的可视性。同时，教师在演示实验时，应提高演示实验的可见度，使用的仪器要大一些，演示桌的高度要适当，要保证全班学生都能看清楚实验现象，充分发挥演示实验的效果[2]。

演示实验二：光在同种不均匀介质中的传播。

实验器材：长方体玻璃水缸（长100cm、宽30cm、高50cm）、清水、调制好的浓海波溶液、漏斗、软管、大功率激光笔。

实验过程：在透明玻璃水缸中倒入适量清水，用软管套住漏斗，把软管的一端插入玻璃水缸底部，通过漏斗将海波溶液缓慢注入玻璃水缸底部，有效避免浓海波溶液和清水混合在一起。静置30秒左右，玻璃水缸的下方是黏稠的海波溶液，上方是清水，用大功率激光笔从玻璃水缸边紧贴照射，当光束照射到上方的清水时，可以清晰地看到光线在水中是直线传播的，当照射到下方黏稠的海波溶液時，可以清晰地看到光的传播路径发生了

弯曲。

设计意图：通过提高光的传播路径的可视性，可以有效吸引学生的注意力，促进学生掌握科学的思维方法，提高学生的思维能力，加深学生对光在同种均匀介质和不均匀介质的传播路径的理解，同时，激活学生的质疑意识和改进意识，从而发展学生的科学思维。

3   加强演示实验的情境性，培养学生的科学探究能力

以小孔成像演示实验为例，如果按教材进行演示实验操作，学生会觉得索然无味。因此，为了帮助学生进一步理解小孔成像现象，教师可以利用身边的简易材料对小孔成像实验进行改进和创新。教师可以在演示实验中创设一些真实情境，让学生在情境中发现问题，观察到小孔成像的变化，特别是成像的大小、倒立等对比，使学生产生认知冲突，自觉将原有的知识经验与想象，同当前真实的实验情境进行对比，从而突破原有知识或经验的框架，领悟所学物理知识的内涵和外延，进而激发学生继续进行科学探究的兴趣。同时，教师还可以引导学生观察生活中的自然现象，运用所学知识去解决一些实际问题，提高学生对自然现象的观察能力、对实际问题的解决能力，让演示实验凸显学生的主体地位，从而培养学生的科学探究能力。

演示实验三：小孔成像。

实验器材：A字形LED灯板、一节黑色塑料管（长50cm、直径20cm）、一节黑色塑料管（长50cm、直径16cm）、一块黑色纱布、带有小孔的黑色圆形塑料板、胶水。

实验过程：在黑色塑料管（长50cm、直径20cm）的中间位置锯开一个口，插入A字形LED灯板，对接好两节黑色塑料管，把带有小孔的黑色圆形塑料板放在中间，用黑色纱布包住黑色塑料管的一端，用胶水粘好。为了增强实验的情境性、可见性和可操作性，可以选择在比较暗的实验室进行实验。当启动A字形LED灯板，学生能清楚地观察到黑色纱布上倒立的A字像，同时，在同侧也可以看到倒立的A字像。通过拉动黑色塑料管调节距离，学生能观察到像的大小在发生变化。

设计意图：經过改进的小孔成像演示实验，能够让学生在真实情境中提出物理问题，并对问题进行猜测和假设，能加深学生对小孔成像原理的理解，并基于实验结论和逻辑发表自己的见解，能引导学生设计实验探究方案，培养学生的科学探究能力。

4   利用前沿科技成果改进演示实验，培养学生的科学态度与责任感

随着科学技术的发展，演示实验要与时俱进，充分运用现代科学技术的新成果改进演示实验，重视学生物理知识体系的构建与应用，将培养学生的核心素养作为教学目标。这样才能激发学生关心、参与科技创新实践的热情，培养学生的创新精神和动手实践能力，引导学生勇于实践，向学生普及科学知识，培养学生的科学精神与科学态度，提升学生的科学素养。

演示实验四：向光太阳能。

实验器材：减速电机、光敏电阻、太阳能电池板、锂电池、胶水、TDA2822模块、大功率手电筒。

实验过程：先让学生展示第一个演示实验中的太阳能灯，让学生说出这个灯在设计上存在的缺陷。学生可能会说，一般太阳能电池板的朝向是固定的，而太阳的位置在变化，无法保证太阳光始终垂直于太阳能电池板，从而使得光能转换效率降低。接着，教师可以展示一款自动向光的太阳能路灯，向学生演示并讲解其设计原理、制作过程及应用。当在比较暗的实验室里，用大功率手电筒照射太阳能电池板，当手电筒的光照角度发生变化时，学生能看到太阳能路灯也随着光的移动而发生转动。学生对此感到很新奇，每个学生都想体验一下，想了解其中的奥秘。教师可以向学生说明这种太阳能路灯是利用光敏电阻来感应光向，TDA2822模块能控制转向，使光敏电阻可以感应光向的变化并转动太阳能电池板，让太阳光能直射在太阳能电池板上，提高了太阳能的转换效率。

设计意图：通过“向光太阳能”的演示实验，让学生置身科技情境中，有助于提高学生的发散思维与解决问题的能力，能够培养学生的观察能力、思维能力、创新精神，帮助学生将所学知识内化，以形成正确的科学态度和责任感。同时，实验过程也提高了学生热爱自然、保护环境、节约能源的意识。

总之，通过演示实验的改进，让学生深刻领会物理实验的本质内涵，引导学生经历概念建构或探索定律的完整过程，促进学生相应能力的发展，让学生在实验改进过程中认识物理演示实验与生活、社会、科技的联系，能逐渐将学生培养为创新型、实用型人才，使学生养成终身发展所需的必备品格与关键能力。

【参考文献】

[1]滕涌波.初中物理演示实验如何促进课堂教学[J].实验教学仪器，2011（9）.

[2]吴志明.核心素养导向的初中物理教学实践策略[J].物理教师，2019（3）.

【作者简介】

黄灵万（1983～），男，壮族，广西巴马人，本科，中学一级教师。研究方向：物理教育教学研究。