淺議課外實(shí)驗(yàn)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(dòng)的目標(biāo)。作為新時(shí)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(shí)現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)。我們要明確,教學(xué)地點(diǎn)、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(zhǔn)(2022年版)》強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)。初中物理學(xué)科的性質(zhì),決定了實(shí)驗(yàn)探究在課程中的重要作用,因此,課標(biāo)將“實(shí)驗(yàn)探究”作為五個(gè)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(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn),很難完全實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。原因有多種:課堂時(shí)間短,學(xué)生的探究不夠充分,不夠深入;課堂空間有限,實(shí)驗(yàn)器材不豐富,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究脫離現(xiàn)實(shí),缺少生活經(jīng)驗(yàn)的支撐與驗(yàn)證,缺少體驗(yàn)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(jì)的思路和步驟開展實(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn)卻沒有以上限制和不足。經(jīng)過多年的實(shí)踐,筆者發(fā)現(xiàn),精心開發(fā)、設(shè)計(jì)課外實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生深入開展課外實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的作用。一、課外實(shí)驗(yàn)?zāi)芨玫卮龠M(jìn)學(xué)生形成物理觀念物理觀念不是記住一個(gè)名詞,也不是理解一個(gè)概念就可以形成的。學(xué)生需要將物理知識與其他知識進(jìn)行綜合,反復(fù)提煉,形成一個(gè)層次更高、更全面的認(rèn)識。而很多學(xué)生由于缺乏感性認(rèn)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(jìn)行更多的動(dòng)手操作和感性認(rèn)識,需要進(jìn)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(shí)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(shí)驗(yàn)就是一個(gè)很好的選擇。學(xué)生在課外實(shí)驗(yàn)中會經(jīng)歷方案設(shè)計(jì)、尋找器材、動(dòng)手操作、方案改進(jìn)、分析歸納、評估判斷等過程。通過親身實(shí)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(rèn)識。為了解決這個(gè)問題,我建議同學(xué)們用手機(jī)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(yùn)動(dòng)方向相反”的認(rèn)識和理解有所不足。由于時(shí)間的限制,在課堂中很難幫助學(xué)生解決這個(gè)問題。于是我建議學(xué)生課下在桌面上拉動(dòng)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(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)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(jìn)行,歸納總結(jié)要遵循教師確定的目標(biāo),實(shí)驗(yàn)好在什么地方、錯(cuò)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(shí)驗(yàn)由學(xué)生獨(dú)立完成,學(xué)生必須學(xué)會分析判斷實(shí)驗(yàn)是成功還是失敗,必須學(xué)會思考如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)思路、如何改進(jìn)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(shí)驗(yàn)中使用控制變量法的原因和意義不是很了解,尤其是在實(shí)驗(yàn)探究中使用控制變量法完成探究活動(dòng)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(shí)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(yàn)控制變量法在探究過程中的應(yīng)用價(jià)值,順利得出了正確的結(jié)論。三、課外實(shí)驗(yàn)?zāi)芨玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)(一)課外實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)探究過程中,學(xué)生常表現(xiàn)得機(jī)械、麻木,不知道為何要開展此項(xiàng)科學(xué)探究,常常是在教師的要求和引導(dǎo)下進(jìn)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(shí)驗(yàn)由學(xué)生獨(dú)立開展,不能再依靠教師手把手地幫助,必須主動(dòng)探究才能完成任務(wù),達(dá)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)?zāi)芨玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力課內(nèi)實(shí)驗(yàn)都是教師設(shè)計(jì)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(dòng)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(jī)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(shí)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(dòng)手了。而課外實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生在脫離學(xué)校、脫離教師的情況下進(jìn)行的,需要學(xué)生根據(jù)探究的問題,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),尋找器材,獨(dú)立完成,甚至需要不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的思路、操作方法,自制器材等,而這正是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作和創(chuàng)新能力的過程。例如,在探究速度變化時(shí),我要求學(xué)生自己在家探究跑步時(shí)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(jì)實(shí)驗(yàn),完成探究,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,取得了良好的效果。(三)課外實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的觀察能力課內(nèi)實(shí)驗(yàn)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(fèi)神,學(xué)生沒有了觀察的動(dòng)機(jī)和興趣,甚至都不知道要觀察什么、如何觀察,時(shí)間一到實(shí)驗(yàn)就結(jié)束了。而課外實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)候,我要求學(xué)生在課前自己設(shè)計(jì)一個(gè)共振實(shí)驗(yàn),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(xì)心觀察、認(rèn)真記錄、分析歸納、得出結(jié)論。四、課外實(shí)驗(yàn)?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(shí)現(xiàn)的。這一核心素養(yǎng)的社會屬性極強(qiáng),必須走到社會中,必須在學(xué)生自己的實(shí)踐中才能培養(yǎng)。學(xué)生能夠在課外實(shí)驗(yàn)中與社會進(jìn)行充分交流,對科學(xué)的社會價(jià)值和社會危害產(chǎn)生深刻的感悟和認(rèn)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(shí),我要求學(xué)生用手機(jī)App測量小區(qū)內(nèi)的個(gè)點(diǎn)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(hù)良好的生活環(huán)境,培養(yǎng)了學(xué)生社會責(zé)任感。總之,以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的物理學(xué)科具有很強(qiáng)的實(shí)踐性,課外實(shí)驗(yàn)是課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充、延伸和拓展,是學(xué)