淺議課外實驗在培養(yǎng)初中學(xué)生物理核心素養(yǎng)中的作用

培養(yǎng)初中學(xué)生物理核心素養(yǎng)是初中物理教師開展教育教學(xué)活動的目標(biāo)。作為新時代的初中物理教師,我們有必要、有義務(wù)深入研究如何更好地培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng),實現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)。我們要明確,教學(xué)地點、教學(xué)方法、教學(xué)手段并不是固定不變的,這也是《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(2022年版)》強調(diào)的一點。初中物理學(xué)科的性質(zhì),決定了實驗探究在課程中的重要作用,因此,課標(biāo)將“實驗探究”作為五個一級主題之一。但筆者通過多年的教學(xué)研究發(fā)現(xiàn),僅僅靠課標(biāo)規(guī)定的21個學(xué)生必做實驗,很難完全實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。原因有多種:課堂時間短,學(xué)生的探究不夠充分,不夠深入;課堂空間有限,實驗器材不豐富,學(xué)生的實驗探究脫離現(xiàn)實,缺少生活經(jīng)驗的支撐與驗證,缺少體驗和對物理核心素養(yǎng)要素的感悟;課堂由教師主導(dǎo),學(xué)生需要按照教師設(shè)計的思路和步驟開展實驗,學(xué)生的探究自主性、科學(xué)思維、創(chuàng)新能力受到限制……而課外實驗卻沒有以上限制和不足。經(jīng)過多年的實踐,筆者發(fā)現(xiàn),精心開發(fā)、設(shè)計課外實驗,引導(dǎo)學(xué)生深入開展課外實驗探究,是培養(yǎng)初中學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要途徑。以下從物理核心素養(yǎng)的四大要素入手談?wù)務(wù)n外實驗的作用。一、課外實驗?zāi)芨玫卮龠M學(xué)生形成物理觀念物理觀念不是記住一個名詞,也不是理解一個概念就可以形成的。學(xué)生需要將物理知識與其他知識進行綜合,反復(fù)提煉,形成一個層次更高、更全面的認識。而很多學(xué)生由于缺乏感性認識,或知識面狹窄,或思考膚淺,不能在一兩節(jié)課內(nèi)就能形成某一物理觀念。學(xué)生需要進行更多的動手操作和感性認識,需要進行更多、更全面的深度思考,需要經(jīng)歷完整的探究過程,需要更長時間的沉淀,如此才能形成物理觀念。而這些都是課堂教學(xué)很難給予學(xué)生的。在這種情況下,課外實驗就是一個很好的選擇。學(xué)生在課外實驗中會經(jīng)歷方案設(shè)計、尋找器材、動手操作、方案改進、分析歸納、評估判斷等過程。通過親身實踐對某一物理概念有了感觸,不僅能理解,而且能掌握,物理觀念自然而然就形成了。例如,學(xué)生在生活中很少看到聲波,因此,學(xué)生在課堂教學(xué)中很難形成對聲波的感性認識。為了解決這個問題,我建議同學(xué)們用手機下載檢測聲音的App,通過觀察不同聲音的波形,了解聲音的特征,形成相應(yīng)的物理觀念。再如,在摩擦力的學(xué)習(xí)中,學(xué)生對于“靜摩擦”和“摩擦力方向與物體相對運動方向相反”的認識和理解有所不足。由于時間的限制,在課堂中很難幫助學(xué)生解決這個問題。于是我建議學(xué)生課下在桌面上拉動牙刷或毛刷,研究摩擦力的方向。該方法效果很好,就連靜摩擦力的方向都能很好地觀察到。二、課外實驗?zāi)軌蚋玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力和科學(xué)思維課內(nèi)實驗都在教師的掌控之下,數(shù)據(jù)的分析要按照教師的要求和思路進行,歸納總結(jié)要遵循教師確定的目標(biāo),實驗好在什么地方、錯在什么地方,完全由教師評估、解釋。長此以往,學(xué)生就喪失了思考能力、判斷能力,不會分析,不會歸納,學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展受到很大限制。而課外實驗由學(xué)生獨立完成,學(xué)生必須學(xué)會分析判斷實驗是成功還是失敗,必須學(xué)會思考如何改進實驗思路、如何改進操作方法、如何分析數(shù)據(jù)、應(yīng)該得出什么樣的結(jié)論,等等。這樣,學(xué)生的分析歸納能力和科學(xué)思維才能得到很好的發(fā)展。例如,八年級學(xué)生初次接觸控制變量法,對實驗中使用控制變量法的原因和意義不是很了解,尤其是在實驗探究中使用控制變量法完成探究活動并順利得出結(jié)論有很大的困難。因此,我引導(dǎo)學(xué)生在家自制弦樂器,探究影響弦樂器音調(diào)的因素。學(xué)生通過參考吉他等實物,利用身邊的器材,制作弦樂器,領(lǐng)悟影響弦樂器音調(diào)的因素,體驗控制變量法在探究過程中的應(yīng)用價值,順利得出了正確的結(jié)論。三、課外實驗?zāi)芨玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)(一)課外實驗?zāi)芨玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和探究習(xí)慣課內(nèi)實驗探究過程中,學(xué)生常表現(xiàn)得機械、麻木,不知道為何要開展此項科學(xué)探究,常常是在教師的要求和引導(dǎo)下進行。長此以往,學(xué)生就形成了死記硬背的習(xí)慣,有了不愿探究的惰性。而課外實驗由學(xué)生獨立開展,不能再依靠教師手把手地幫助,必須主動探究才能完成任務(wù),達成既定目標(biāo),因而能更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神,培養(yǎng)學(xué)生“遇事喜歡一探究竟”的好習(xí)慣。例如,學(xué)習(xí)光學(xué)的時候,我要求學(xué)生回家探究小孔成像的性質(zhì)。學(xué)生興致很高。通過探究,他們不僅成功看見了燭焰的像,還明確了成的是實像,也知道了像的大小與物距和像距的關(guān)系,收到了良好的效果。(二)課外實驗?zāi)芨玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力、動手能力和創(chuàng)新能力課內(nèi)實驗都是教師設(shè)計好的,給定了器材,甚至表格都給了,學(xué)生只要跟隨教師的步驟操作就行了,沒有了創(chuàng)新的動力,也沒有了創(chuàng)新的空間,導(dǎo)致科學(xué)探究就是執(zhí)行既定程序的機械操作,學(xué)生不需要知道為什么這樣操作而不那樣操作。時間一長,學(xué)生離開教師就不會操作了,學(xué)生離開學(xué)校就不會動手了。而課外實驗是由學(xué)生在脫離學(xué)校、脫離教師的情況下進行的,需要學(xué)生根據(jù)探究的問題,自主設(shè)計實驗,尋找器材,獨立完成,甚至需要不斷改進實驗的思路、操作方法,自制器材等,而這正是培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計、動手操作和創(chuàng)新能力的過程。例如,在探究速度變化時,我要求學(xué)生自己在家探究跑步時的速度變化。學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,在家長的協(xié)助下,自主設(shè)計實驗,完成探究,獨立完成實驗報告,取得了良好的效果。(三)課外實驗?zāi)軌蚋玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的觀察能力課內(nèi)實驗都是在教師的指導(dǎo)下甚至操縱下完成的,從操作到觀察,學(xué)生都無須費神,學(xué)生沒有了觀察的動機和興趣,甚至都不知道要觀察什么、如何觀察,時間一到實驗就結(jié)束了。而課外實驗沒有人幫助,學(xué)生必須明確自己的目的,必須集中注意力,必須敏銳地捕捉每一瞬間,才能完整記錄實驗數(shù)據(jù)。這樣學(xué)生就會形成善于觀察的好習(xí)慣,觀察能力就會大大提高。例如,在學(xué)習(xí)聲音共振的時候,我要求學(xué)生在課前自己設(shè)計一個共振實驗,事先沒有給出任何關(guān)于共振的信息,完全由學(xué)生自主探究、細心觀察、認真記錄、分析歸納、得出結(jié)論。四、課外實驗?zāi)芨玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的形成僅僅靠課堂教學(xué)是無法實現(xiàn)的。這一核心素養(yǎng)的社會屬性極強,必須走到社會中,必須在學(xué)生自己的實踐中才能培養(yǎng)。學(xué)生能夠在課外實驗中與社會進行充分交流,對科學(xué)的社會價值和社會危害產(chǎn)生深刻的感悟和認識,更好地培養(yǎng)自身的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,對生命、對自然、對宇宙的理解也會更深刻。例如,在學(xué)習(xí)噪聲的危害和防控時,我要求學(xué)生用手機App測量小區(qū)內(nèi)的個點噪聲響度,找出噪聲產(chǎn)生的原因,并向物業(yè)和社區(qū)提出合理的建議。如此做維護良好的生活環(huán)境,培養(yǎng)了學(xué)生社會責(zé)任感?？傊?以實驗為基礎(chǔ)的物理學(xué)科具有很強的實踐性,課外實驗是課堂教學(xué)的必要補充、延伸和拓展,是學(xué)