核心素养视角下盲校物理实验的优化设计

蔡连苹

【摘 要】 由于视觉障碍，视障学生在学习初中物理时存在一定的困难。实验教学是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程目标，培养学生核心素养的重要途径。基于视障学生的特殊学情，对盲校物理实验采用创新、简化、补充、改善等优化设计策略，让视障学生动手参与实验，体验实验过程和现象，促进视障学生核心素养的养成。

【关键词】 盲校；核心素养；物理实验；实验优化

【中图分类号】 G761

《义务教育物理课程标准（2022年版）》指出：物理课程要培养的核心素养，主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任；物理课程旨在促进学生核心素养的养成和发展，引导学生学会学习、学会合作、学会生活，为学生的终身发展奠定基础。《盲校义务教育物理课程标准（2016年版）》在教学建议中指出：教师应根据视障学生的特点，指导其通过多重感官协同参与观察物理现象，尽量增加学生参与物理实验的机会，弥补学生感性认识的不足，全面提高学生科学素养。在全面深化教育改革的形势下，盲校物理教师要肩负起培养视障学生核心素养的重任。笔者以盲校九年级上册物理教材中的四个实验设计为例，详细介绍如何优化盲校物理实验设计，调动视障学生多重感官参与物理实验，培养视障学生的核心素养。

一、创新设计视障学生能感知的实验

盲校初中物理教材中的实验基本参照普校物理教材的实验设计，其中很多实验视障学生（尤其是盲生）无法感知实验现象。如果学生一味地听老师说实验，学习会很低效，也难以培养学生的核心素养和关键能力。例如，“分子热运动”一节，教材通过蓝色硫酸铜溶液在清水中扩散的实验现象图片、金与铅的扩散现象简介和红墨水扩散的快慢与温度的关系的演示实验，让学生认识扩散现象，从而推测分子热运动。为了引导视障学生通过多重感官观察实验现象，笔者创新设计了学生实验：将硫酸铜溶液和红墨水改成浓稠的红糖水，并提供洁净的烧杯、注射器、吸管、热水和凉水，让学生根据导学单设计实验、进行实验、感知现象、得出结论。

导学单设计如下——

1.提出问题：①不同液体之间会发生扩散现象吗？②扩散的快慢与温度有关吗？

2.建立猜想：__________________________。

3.小组合作设计一个实验方案进行探究。器材有：洁净的烧杯、注射器、吸管、清水、约60℃的热水、浓稠的红糖水，其他实验器材自行选择。

4.小组之间交流设计方案，完善设计细节。

5.实验现象预设及其对应的结论。

如果__________ ，结论：__________；如果__________，结论：__________。

6.低视生操作，完成一杯凉水和一杯热水的对比实验，并分别观察实验现象。

7.低视生协助盲生用洁凈的吸管，尝尝两杯水中对应相同位置的水的味道。

8.组内交流，我们的发现：__________ 。

9.组间交流：通过感知对比实验现象，可以得出哪些结论？

10.通过实验现象，我们可以推测出水分子和蔗糖分子在__________，温度越高，分子__________。

低视生通过视觉感知实验现象，盲生通过味觉感知实验现象，并且通过宏观的扩散现象推测微观的分子热运动。通过实验设计和实验操作，视障学生了解了扩散现象和分子热运动的物理概念，培养了科学思维、科学探究和科学态度，并在探究过程中学会学习、学会合作。

二、简化设计视障学生难完成的实验

课堂中的演示实验不太适合视障学生观察，而把演示实验改成学生实验，视障学生又难以自主完成。在不影响主要探究环节的情况下，可对实验过程进行简化。例如，“比热容”一节中“比较不同物质吸热的情况”的实验，笔者对它进行了如下简化。

1.提出问题，进行猜想

先用两个生活中的问题，引导学生得出：水加热时吸收的热量，跟水的质量和升高的温度有关。再提出问题：将相同质量的食用油和水加热，升高相同的温度，它们需要的热量一样多吗？引导学生进行猜测。

2.设计实验，进行实验

先给出两只相同的电加热器让学生感知，再让学生讨论还需要什么器材，如何控制实验的变量，最后师生一起分析，确定实验方案：相同质量的食用油和水，使其升高相同的温度，比较加热的时间。

实验时，给出事先称量好的两烧杯相同质量的食用油和水，以及其他器材。两个小组分别测一种物质，测出从相同的初温到60℃的加热时间（考虑安全性），低视生读温度计，盲生用秒表计时。

3.分析论证

学生对两个小组收集到的数据进行分析和比较，得出结论：相同质量的食用油和水，升高相同的温度，吸收的热量不同，食用油吸收的热量比水少。然后引入比热容这个物理量。

在这个实验设计中，笔者引导学生掌握控制变量法在实验中的应用，设计的方案尽可能使实验器材、过程和数据简单化（只需要记录加热的时间）。通过这个简化设计的学生实验，可以培养视障学生的科学思维、科学探究、科学态度、合作精神和自我保护意识。同时，通过实验数据的对比分析，视障学生能够更好地理解比热容的概念。

三、补充设计视障学生易理解的实验

电荷、电流、电压、电阻等基本概念对于视障学生来说非常抽象。如果教师直接给出概念或结论，对于他们建立这些物理概念非常不利。笔者采用“转换法”，让视障学生用直接感知的宏观现象去推测无法感知的微观机理。例如，“电流和电路”一节中“认识电流”的内容只有文字叙述和图片。为了让视障学生更好地认识电流，笔者补充设计了视障学生易理解的实验。

1.认识电池的正负两极。

2.连接简单电路：将小风扇通过导线连接在一节电池两端，小风扇的工作受开关控制。

3.闭合开关，观察小风扇的转动方向。盲生可用手去感知扇叶（转速缓慢）的转动方向，并感受是否向他吹风。如果扇叶反转的话，是不会向他吹风的。闭合开关，小风扇转动，表明有电荷持续流过小风扇内部。电源使导线、小风扇的内部金属中的自由电子做定向移动，形成电流。

4.对调电池正负极后，再次观察。

5.通过实验，同学们有什么发现？

学生体验到小风扇的扇叶转动方向相反后，笔者引导其推导出电源正负极对调，导线和小风扇的内部金属中的自由电子做定向移动的方向相反，即电流的方向相反。进而引出物理学上电流方向的规定：在电源的外部，电流方向是从电源的正极经过用电器流向负极。然后引导学生分析导线内的自由电子定向移动的方向。

在教材学习的基础上，通过补充实验，让视障学生亲身体验到电流是有方向的，电流的方向改变是因为电源的正负极的改变使微观的自由电荷定向移动的方向发生改变。这种用直接感知的宏观现象去推测无法感知的微观机理的方法，有助于视障学生理解电流概念及其方向，也有助于培养视障学生的科学思维和科学探究精神。同时让视障学生意识到生活中很多电器、电学仪表对电流方向都是有要求的，电流方向错误可能会造成危害，体会物理与日常生活的密切联系。

四、改善设计视障学生能主动探究的实验

通过在实验设计中加入“小組讨论”“实作演练”“转教别人或立即应用”的学习方式，为视障学生提供主动探究的机会，可以使物理课堂教学更为积极有效。例如，在“串联和并联”的学习中，盲校课标的要求是“会连接简单的串联电路和并联电路”，教学参考书的建议是“要把重点放在学生通过动手连接串、并联电路的实际操作过程，分析归纳出小灯泡的连接形式以及串联和并联电路各自的特点”。于是，笔者对实验进行如下改善设计。

1.情境激疑

展示两个电路板并演示操作：合上开关，两个电路的小电动机转动、电铃响；分别摘下小电动机再合上开关，一个电路电铃响，另一个电路电铃不响。使视障学生产生疑惑，激发其主动探究的热情。

2.合作探究

让视障学生直接用实物探究两种不同的接法，用“闭合开关，小电动机转动、电铃响；去掉小电动机，电铃是否响”作为是否成功连出两种不同电路的标志。通过小组讨论、不断试错，让实验成功的同学转教不会的同学。

3.展示交流

将每个小组连接成功的电路拍下来，展示到白板上，各小组交流自己的接法。通过交流接法，理清串联和并联两种连接方式，以及并联电路中干路、支路和分支点的概念。

4.模拟演示

让小组成员以身体为用电器，以双手为导线，分别模拟串联和并联。

5.小组讨论

讨论串联电路各用电器之间互相影响、并联电路各用电器之间互不影响的原因。

6.改接并联电路

思考：为什么不同小组的并联电路导线接的接线柱不同，结果却是相同的？

本实验使用小电动机和电铃代替小灯泡，是考虑到盲生的认知特点，补偿视觉缺陷。笔者让学生直接连接实物电路，实验成功与否只需要看电器能否工作，因此学生学习的主动性很高。给予学生充足的时间讨论、尝试，让他们“做中学”“教别人”，可以提高学习效果；展示多个电路，让学生组间交流，通过比较、分析、归纳，可以培养学生的高阶思维；通过角色扮演的方式模拟两种电路，能让学生形象地了解两种连接方式的不同。对初学电路的视障学生来讲，连接并联电路是个难点。通过改接某些接线柱，可以让学生快速变换并联电路的接法，认识多种并联电路的连接方式，突破学习难点。通过改善物理实验设计，增加探究的机会，让视障学生变被动学习为主动学习，促进了视障学生对物理概念“串联和并联”的理解，使其形成科学的思维，养成严谨的科学态度；同时让视障学生学会学习、学会合作，在“教别人”的过程中提高责任担当意识。

实验教学在视障学生的物理学习中具有重要作用。教师要在物理教学中不断地探究课堂实验的优化设计，在教授视障学生物理基础知识和基本技能的同时，实现物理课程的育人价值，培养视障学生的核心素养，为他们的终身发展奠定基础。

（作者单位：浙江省温州市特殊教育学校，325102）