楊笑

【摘要】在初中階段的物理學(xué)科課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)科教師借助物理實(shí)驗(yàn)的方式培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握必備的科學(xué)探究方式，對(duì)于提升物理學(xué)科課堂教學(xué)質(zhì)量和效率有著極為重要的作用.本文以“測(cè)量浮力大小”的物理實(shí)驗(yàn)拓展式教學(xué)為例，針對(duì)核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初中物理實(shí)驗(yàn)拓展式教學(xué)策略進(jìn)行簡(jiǎn)要論述，以期為相關(guān)教育工作者提供經(jīng)驗(yàn)借鑒和幫助.

【關(guān)鍵詞】初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；核心素養(yǎng)

隨著素質(zhì)教育以及新課程標(biāo)準(zhǔn)理念的不斷深化發(fā)展，在初中階段的物理學(xué)科教學(xué)過(guò)程中，培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科教學(xué)活動(dòng)的重要目標(biāo).物理學(xué)科作為抽象性、實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的學(xué)科之一，借助物理實(shí)驗(yàn)拓展式教學(xué)能夠行之有效地提升學(xué)科教學(xué)成效.拓展式教學(xué)指的是學(xué)科教師從學(xué)生的已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)入手，將理論知識(shí)、方法和事件聯(lián)系起來(lái)，是一種重視學(xué)生參與和主動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)方法.在拓展式教學(xué)中，學(xué)科教師通過(guò)設(shè)置探究性的任務(wù)和問(wèn)題來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并提供必要的指導(dǎo)和支持，在鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論、合作學(xué)習(xí)和實(shí)際操作的基礎(chǔ)上，更為深入地理解和應(yīng)用學(xué)科知識(shí).

1 初中物理實(shí)驗(yàn)拓展式教學(xué)中思維展開(kāi)方式分析

在拓展式教學(xué)中，思維展開(kāi)方式包括本體拓展和遷移式拓展兩種方法.本體拓展是指在某一特定知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)展開(kāi)思維，從深入理解基本概念開(kāi)始，逐步擴(kuò)展到相關(guān)概念和復(fù)雜問(wèn)題上.這種思維展開(kāi)方式基于對(duì)特定領(lǐng)域知識(shí)的全面理解和應(yīng)用，并通過(guò)深入學(xué)習(xí)不同層次的內(nèi)容來(lái)拓展思維，如伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn).遷移式拓展則涉及將已學(xué)知識(shí)遷移應(yīng)用到其他領(lǐng)域或?qū)嶋H情境中.遷移式拓展鼓勵(lì)學(xué)生將已有思維方式和解決問(wèn)題的方法遷移到新的情境中，從而擴(kuò)展學(xué)生的思維能力和解決問(wèn)題的能力.遷移式拓展可以幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活相連接，提高學(xué)生的創(chuàng)新和應(yīng)用能力，如電廠偏轉(zhuǎn)問(wèn)題中的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).科學(xué)方法分析在拓展式教學(xué)中也起著極為重要的作用.科學(xué)方法分析強(qiáng)調(diào)借助科學(xué)原理和證據(jù)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和解決.不僅包括觀察和提出問(wèn)題、形成假設(shè)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集，而且還包括分析和解釋數(shù)據(jù)以及得出結(jié)論的步驟.通過(guò)教授學(xué)生科學(xué)方法分析，不僅能夠有效培育學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，還能夠提升學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的綜合運(yùn)用能力，強(qiáng)化對(duì)科學(xué)方法（如模型法、類(lèi)比法、轉(zhuǎn)換法等）的掌握程度.

2 核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的“測(cè)量浮力大小”物理實(shí)驗(yàn)拓展式教學(xué)

基本問(wèn)題的兩種拓展方式其實(shí)質(zhì)都在于尋找和定位到契合的問(wèn)題切入點(diǎn)，從不同的切入點(diǎn)入手來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)分析，以此來(lái)達(dá)到拓展學(xué)生實(shí)驗(yàn)思路的教學(xué)目標(biāo).下面以在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的“測(cè)量浮力大小”物理實(shí)驗(yàn)為例，簡(jiǎn)要分析初中物理實(shí)驗(yàn)中的拓展式教學(xué).

2.1 教材中的“測(cè)量浮力大小”實(shí)驗(yàn)

在初中物理教材中（以人教版為例）“測(cè)量浮力大小”的實(shí)驗(yàn)主要以稱(chēng)重法和排水法為主，教材中的“測(cè)量浮力大小”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示.由教材內(nèi)容中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以得出，兩種“測(cè)量浮力大小”的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊恢?，但兩種物理實(shí)驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)存在差異，稱(chēng)重法測(cè)量浮力大小的實(shí)驗(yàn)偏向于對(duì)浮力認(rèn)知上的理解和掌握，而排水法則偏向于對(duì)阿基米德原理的理解和認(rèn)識(shí).教材中的兩種實(shí)驗(yàn)相同之處在于借助對(duì)浮力大小的認(rèn)知來(lái)完成測(cè)量浮力大小實(shí)驗(yàn)，但在不同的條件下如何有針對(duì)性地測(cè)量浮力大小，教材文中則涉及得相對(duì)較少，這就在一定程度上為物理實(shí)驗(yàn)拓展式教學(xué)提供了入手點(diǎn).

2.2 本體式拓展在“測(cè)量浮力大小”中的應(yīng)用

在“測(cè)量浮力大小”的物理實(shí)驗(yàn)中，本體式拓展可以應(yīng)用于多個(gè)方面.首先，本體式拓展不會(huì)改變實(shí)驗(yàn)的目的，仍然以測(cè)量浮力大小為目標(biāo).這意味著實(shí)驗(yàn)所探究的問(wèn)題屬性保持不變，因此在思維的展開(kāi)方式上，仍然可以歸類(lèi)為本體式拓展的范疇.其次，在開(kāi)展本體式拓展之前，學(xué)科教師應(yīng)該先完成對(duì)浮力這一單元內(nèi)容的教學(xué).這樣，學(xué)生將對(duì)浮力的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)有一定的了解和掌握.而在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行更深入的拓展和研究.通過(guò)這種方式，學(xué)生不僅能夠鞏固學(xué)科上的知識(shí)，還能夠鍛煉和發(fā)展邏輯思維能力.學(xué)生可以被要求設(shè)計(jì)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量浮力大小.學(xué)生可以思考如何改變實(shí)驗(yàn)的參數(shù)，例如改變物體的形狀、密度或浸入液體的深度，以獲得不同條件下的浮力數(shù)據(jù).通過(guò)這樣的拓展，學(xué)生可以深入了解浮力的影響因素，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相關(guān)理論.本體式拓展還可以引導(dǎo)學(xué)生將浮力的測(cè)量問(wèn)題與數(shù)學(xué)建模相結(jié)合.例如，學(xué)生可以使用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述浮力與物體的密度、液體的密度以及物體浸入液體的深度之間的關(guān)系.學(xué)生可以使用數(shù)學(xué)方程式或圖形來(lái)表示這些關(guān)系，并利用這些模型進(jìn)行浮力的預(yù)測(cè)和計(jì)算.

2.2.1 本體式拓展方向分析

教材文本內(nèi)容中應(yīng)用的稱(chēng)重測(cè)量法來(lái)測(cè)量浮力大小的實(shí)驗(yàn)，適用于測(cè)量物體密度大于液體密度的情況，能夠借助物體重力以及該物體浸沒(méi)在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的差值來(lái)計(jì)算浮力大小，但這種方法存在一定的局限性，即物體密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體密度時(shí)，當(dāng)物體不能夠下沉到液體中呈現(xiàn)出漂浮的狀態(tài)時(shí)，此時(shí)再利用沉重法來(lái)測(cè)量浮力大小就顯得捉襟見(jiàn)肘了.以物體密度小于液體密度來(lái)測(cè)量浮力大小為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)測(cè)量密度小于液體的物體全部沒(méi)入液體時(shí)的浮力，以此來(lái)達(dá)成拓展學(xué)生思維意識(shí)的教學(xué)目標(biāo).學(xué)科教師可以為學(xué)生布設(shè)物理實(shí)驗(yàn)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)先設(shè)計(jì)后討論的方式來(lái)發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，在必要環(huán)節(jié)由學(xué)科教師介入引導(dǎo)，可以設(shè)計(jì)如下測(cè)量浮力大小實(shí)驗(yàn).

2.2.2 “測(cè)量浮力大小”物理實(shí)驗(yàn)拓展方案

（1）實(shí)驗(yàn)拓展方案一

“測(cè)量浮力大小”物理實(shí)驗(yàn)拓展方案在“排水法”測(cè)量實(shí)驗(yàn)框架下進(jìn)行拓展和分析，由學(xué)科教師引導(dǎo)學(xué)生如何將密度小于液體的物體（即木塊）完全壓入水中，通過(guò)外力作用的方式將物塊完全沉入水中，并思考由外力作用下可能會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題，即物塊和懸掛物都需要完全沉入到水中，通過(guò)計(jì)算兩個(gè)物體的重力來(lái)分析排開(kāi)水的重力大小.但值得注意的是，當(dāng)存在外力壓入時(shí)如何保障接觸的物體能夠不影響排開(kāi)水的體積，學(xué)科教師引導(dǎo)學(xué)生明確使用體積較小的物體或纖細(xì)的物體來(lái)完成外力壓入，如圖1所示.

（2）實(shí)驗(yàn)拓展方案二

“測(cè)量浮力大小”物理實(shí)驗(yàn)拓展方案繼續(xù)在“排水法”測(cè)量實(shí)驗(yàn)框架下進(jìn)行拓展和分析，由學(xué)科教師引導(dǎo)學(xué)生利用存在明確質(zhì)量的物體來(lái)作為外力將物塊壓入到水中，可以利用存在明確質(zhì)量的砝碼作為外力來(lái)壓住物塊，通過(guò)計(jì)算物塊和砝碼的重力來(lái)測(cè)量浮力大小.但值得注意的是，學(xué)科教師需要繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生明確雖然砝碼的質(zhì)量固定，但極有可能出現(xiàn)沒(méi)有完全合適的砝碼將物塊完整壓入到水中，在微調(diào)外力質(zhì)量上存在難度的問(wèn)題，進(jìn)一步拓展學(xué)生思維，發(fā)散學(xué)生思維意識(shí)，讓學(xué)生聯(lián)想到替換固定質(zhì)量外力物體來(lái)解決質(zhì)量微調(diào)的問(wèn)題，學(xué)生可能聯(lián)想到的實(shí)驗(yàn)圖解如圖2所示.

（3）實(shí)驗(yàn)拓展方案三

“測(cè)量浮力大小”物理實(shí)驗(yàn)拓展方案在“稱(chēng)重法”測(cè)量實(shí)驗(yàn)框架下進(jìn)行拓展和分析，由學(xué)科教師向?qū)W生提出引導(dǎo)性質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生在利用彈簧測(cè)力計(jì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)浮力測(cè)量實(shí)驗(yàn).學(xué)生在查閱相關(guān)資料后，極有可能設(shè)計(jì)出利用彈簧測(cè)力計(jì)將物塊完全拉入水中的實(shí)驗(yàn)，學(xué)科教師應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生明確在實(shí)際測(cè)量實(shí)驗(yàn)中不宜在水中使用測(cè)力計(jì)的實(shí)驗(yàn)弊端，即在水中應(yīng)用測(cè)力計(jì)不僅可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材造成損壞，甚至?xí)霈F(xiàn)測(cè)量浮力數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，逐步引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)改變受力方向的方式，應(yīng)用滑輪來(lái)開(kāi)展測(cè)量浮力實(shí)驗(yàn)，如圖3所示.

2.3 “測(cè)量浮力大小”物理實(shí)驗(yàn)主體式拓展教學(xué)總結(jié)

在“測(cè)量浮力大小”的物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用主體式拓展教學(xué)對(duì)于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展有著極為重要的意義.在“測(cè)量浮力大小”實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用主體式拓展能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問(wèn)題解決能力，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，以及促進(jìn)學(xué)生間的合作和交流.通過(guò)讓學(xué)生親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、提出問(wèn)題和探索答案，使得學(xué)生能夠更加主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力.此外，主體式拓展教學(xué)注重學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)思維的培養(yǎng)，通過(guò)自主收集數(shù)據(jù)、觀察現(xiàn)象和分析結(jié)果，學(xué)生能夠更好地理解科學(xué)原理，并形成批判性思維和實(shí)證推理的習(xí)慣.學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中合作、分享和交流，培養(yǎng)合作技能、溝通能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，這對(duì)于學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)極為重要.

值得注意的是，在“測(cè)量浮力大小”的物理實(shí)驗(yàn)主體式拓展過(guò)程中，學(xué)科教師的引導(dǎo)拓展就是啟發(fā)學(xué)生思維、拓展學(xué)生思想的過(guò)程，學(xué)生在學(xué)科教師的引導(dǎo)下不僅不會(huì)偏離物理實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)和方向，同時(shí)還能夠在一定程度上增加物理實(shí)驗(yàn)拓展探究的趣味性，再讓學(xué)生體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)探究成就感的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)探究的積極性，提升物理實(shí)驗(yàn)拓展探究課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率.

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在中學(xué)階段的物理學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)科教師應(yīng)用拓展式教學(xué)能夠行之有效地提升課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率，通過(guò)不斷尋求拓展實(shí)驗(yàn)切入點(diǎn)的方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘物理知識(shí)，在啟發(fā)學(xué)生思維意識(shí)的基礎(chǔ)上，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中的不足之處，通過(guò)將理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)的方式，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展并真正掌握科學(xué)方法和物理思維，實(shí)現(xiàn)培育學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo).

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