基于核心素養(yǎng)的初中物理演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)案例

【摘 要】本文以粵滬版“光世界巡行”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)為例，將前沿科技的成果融入演示實(shí)驗(yàn)，提高演示實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)性、可視性、情境性，從而激發(fā)學(xué)生探索求知的欲望。通過改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生自主建構(gòu)物理觀念，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。

【關(guān)鍵詞】初中物理;核心素養(yǎng);演示實(shí)驗(yàn);改進(jìn)案例

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2021）16-0112-02

初中是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的起步階段，演示實(shí)驗(yàn)對學(xué)生將來的物理學(xué)習(xí)具有重要引導(dǎo)作用，能幫助學(xué)生理解物理概念和定律、牢固掌握物理知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、探索精神。然而，在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分教師缺乏創(chuàng)新性，導(dǎo)致演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，因此，教師要有針對性地對演示實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)計(jì)等進(jìn)行改進(jìn)，將前沿科技成果融入演示實(shí)驗(yàn)，著力提升學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和意志品質(zhì)。下面以粵滬版八年級(jí)物理上冊“光世界巡行”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)為例，闡述如何優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)的效果，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1? ?加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)性，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念

在演示光的作用時(shí)，很多教師會(huì)拿出手電筒照射天花板，將其作為演示實(shí)驗(yàn)來談光的作用，使學(xué)生會(huì)感覺演示實(shí)驗(yàn)平淡無奇，難以激起好奇心，更談不上從中受到啟發(fā)。因此，將科技與生活相結(jié)合，對常識(shí)性的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)過程既直觀又充滿啟發(fā)性，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后能快速、準(zhǔn)確地了解物理現(xiàn)象，得出初步結(jié)論，從而使學(xué)生從物理學(xué)視角形成關(guān)于物質(zhì)、能量的基本認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念[1]。

演示實(shí)驗(yàn)一：光能發(fā)電。

實(shí)驗(yàn)器材：一塊光伏發(fā)電板、控制器、LED燈、鋰

電池。

實(shí)驗(yàn)過程：教師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)驗(yàn)器材的導(dǎo)線連接好，把光伏發(fā)電板放在陽臺(tái)上，接著關(guān)好門窗。過一會(huì)兒，學(xué)生觀察到LED燈微微亮了起來，此時(shí)，教師提問：是什么讓LED燈亮了？學(xué)生回答說：是太陽光的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，LED燈通電之后就會(huì)亮起來。

設(shè)計(jì)意圖：教師結(jié)合現(xiàn)有科技，將演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)得更加生活化、易實(shí)踐、易入手，多學(xué)科、多形式、多渠道地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，讓學(xué)生親自體驗(yàn)光能發(fā)電的過程，在實(shí)驗(yàn)中注重科普性和趣味性，啟發(fā)學(xué)生對知識(shí)進(jìn)行拓展與延伸，從而培養(yǎng)學(xué)生的物理思維。

2? ?加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的可視性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

光的傳播路徑比較抽象，而教材所提供的演示實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有許多缺陷，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，不能滿足開展演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求。因此，為了提高演示實(shí)驗(yàn)的可視性，讓學(xué)生觀察到演示實(shí)驗(yàn)的最佳效果，教師應(yīng)立足于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，對相應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，注重演示實(shí)驗(yàn)的可視性。同時(shí)，教師在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)提高演示實(shí)驗(yàn)的可見度，使用的儀器要大一些，演示桌的高度要適當(dāng)，要保證全班學(xué)生都能看清楚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的效果[2]。

演示實(shí)驗(yàn)二：光在同種不均勻介質(zhì)中的傳播。

實(shí)驗(yàn)器材：長方體玻璃水缸（長100cm、寬30cm、高50cm）、清水、調(diào)制好的濃海波溶液、漏斗、軟管、大功率激光筆。

實(shí)驗(yàn)過程：在透明玻璃水缸中倒入適量清水，用軟管套住漏斗，把軟管的一端插入玻璃水缸底部，通過漏斗將海波溶液緩慢注入玻璃水缸底部，有效避免濃海波溶液和清水混合在一起。靜置30秒左右，玻璃水缸的下方是黏稠的海波溶液，上方是清水，用大功率激光筆從玻璃水缸邊緊貼照射，當(dāng)光束照射到上方的清水時(shí)，可以清晰地看到光線在水中是直線傳播的，當(dāng)照射到下方黏稠的海波溶液時(shí)，可以清晰地看到光的傳播路徑發(fā)生了

彎曲。

設(shè)計(jì)意圖：通過提高光的傳播路徑的可視性，可以有效吸引學(xué)生的注意力，促進(jìn)學(xué)生掌握科學(xué)的思維方法，提高學(xué)生的思維能力，加深學(xué)生對光在同種均勻介質(zhì)和不均勻介質(zhì)的傳播路徑的理解，同時(shí)，激活學(xué)生的質(zhì)疑意識(shí)和改進(jìn)意識(shí)，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

3? ?加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的情境性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

以小孔成像演示實(shí)驗(yàn)為例，如果按教材進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生會(huì)覺得索然無味。因此，為了幫助學(xué)生進(jìn)一步理解小孔成像現(xiàn)象，教師可以利用身邊的簡易材料對小孔成像實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。教師可以在演示實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)一些真實(shí)情境，讓學(xué)生在情境中發(fā)現(xiàn)問題，觀察到小孔成像的變化，特別是成像的大小、倒立等對比，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，自覺將原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與想象，同當(dāng)前真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)行對比，從而突破原有知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)的框架，領(lǐng)悟所學(xué)物理知識(shí)的內(nèi)涵和外延，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)探究的興趣。同時(shí)，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的自然現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決一些實(shí)際問題，提高學(xué)生對自然現(xiàn)象的觀察能力、對實(shí)際問題的解決能力，讓演示實(shí)驗(yàn)凸顯學(xué)生的主體地位，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

演示實(shí)驗(yàn)三：小孔成像。

實(shí)驗(yàn)器材：A字形LED燈板、一節(jié)黑色塑料管（長50cm、直徑20cm）、一節(jié)黑色塑料管（長50cm、直徑16cm）、一塊黑色紗布、帶有小孔的黑色圓形塑料板、膠水。

實(shí)驗(yàn)過程：在黑色塑料管（長50cm、直徑20cm）的中間位置鋸開一個(gè)口，插入A字形LED燈板，對接好兩節(jié)黑色塑料管，把帶有小孔的黑色圓形塑料板放在中間，用黑色紗布包住黑色塑料管的一端，用膠水粘好。為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的情境性、可見性和可操作性，可以選擇在比較暗的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)啟動(dòng)A字形LED燈板，學(xué)生能清楚地觀察到黑色紗布上倒立的A字像，同時(shí)，在同側(cè)也可以看到倒立的A字像。通過拉動(dòng)黑色塑料管調(diào)節(jié)距離，學(xué)生能觀察到像的大小在發(fā)生變化。

設(shè)計(jì)意圖：經(jīng)過改進(jìn)的小孔成像演示實(shí)驗(yàn)，能夠讓學(xué)生在真實(shí)情境中提出物理問題，并對問題進(jìn)行猜測和假設(shè)，能加深學(xué)生對小孔成像原理的理解，并基于實(shí)驗(yàn)結(jié)論和邏輯發(fā)表自己的見解，能引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

4? ?利用前沿科技成果改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，演示實(shí)驗(yàn)要與時(shí)俱進(jìn)，充分運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新成果改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，重視學(xué)生物理知識(shí)體系的構(gòu)建與應(yīng)用，將培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)作為教學(xué)目標(biāo)。這樣才能激發(fā)學(xué)生關(guān)心、參與科技創(chuàng)新實(shí)踐的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和動(dòng)手實(shí)踐能力，引導(dǎo)學(xué)生勇于實(shí)踐，向?qū)W生普及科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

演示實(shí)驗(yàn)四：向光太陽能。

實(shí)驗(yàn)器材：減速電機(jī)、光敏電阻、太陽能電池板、鋰電池、膠水、TDA2822模塊、大功率手電筒。

實(shí)驗(yàn)過程：先讓學(xué)生展示第一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)中的太陽能燈，讓學(xué)生說出這個(gè)燈在設(shè)計(jì)上存在的缺陷。學(xué)生可能會(huì)說，一般太陽能電池板的朝向是固定的，而太陽的位置在變化，無法保證太陽光始終垂直于太陽能電池板，從而使得光能轉(zhuǎn)換效率降低。接著，教師可以展示一款自動(dòng)向光的太陽能路燈，向?qū)W生演示并講解其設(shè)計(jì)原理、制作過程及應(yīng)用。當(dāng)在比較暗的實(shí)驗(yàn)室里，用大功率手電筒照射太陽能電池板，當(dāng)手電筒的光照角度發(fā)生變化時(shí)，學(xué)生能看到太陽能路燈也隨著光的移動(dòng)而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。學(xué)生對此感到很新奇，每個(gè)學(xué)生都想體驗(yàn)一下，想了解其中的奧秘。教師可以向?qū)W生說明這種太陽能路燈是利用光敏電阻來感應(yīng)光向，TDA2822模塊能控制轉(zhuǎn)向，使光敏電阻可以感應(yīng)光向的變化并轉(zhuǎn)動(dòng)太陽能電池板，讓太陽光能直射在太陽能電池板上，提高了太陽能的轉(zhuǎn)換效率。

設(shè)計(jì)意圖：通過“向光太陽能”的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生置身科技情境中，有助于提高學(xué)生的發(fā)散思維與解決問題的能力，能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、創(chuàng)新精神，幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)內(nèi)化，以形成正確的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程也提高了學(xué)生熱愛自然、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的意識(shí)。

總之，通過演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)物理實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)內(nèi)涵，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷概念建構(gòu)或探索定律的完整過程，促進(jìn)學(xué)生相應(yīng)能力的發(fā)展，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過程中認(rèn)識(shí)物理演示實(shí)驗(yàn)與生活、社會(huì)、科技的聯(lián)系，能逐漸將學(xué)生培養(yǎng)為創(chuàng)新型、實(shí)用型人才，使學(xué)生養(yǎng)成終身發(fā)展所需的必備品格與關(guān)鍵能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]滕涌波.初中物理演示實(shí)驗(yàn)如何促進(jìn)課堂教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，2011（9）.

[2]吳志明.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理教學(xué)實(shí)踐策略[J].物理教師，2019（3）.

【作者簡介】

黃靈萬（1983～），男，壯族，廣西巴馬人，本科，中學(xué)一級(jí)教師。研究方向：物理教育教學(xué)研究。