谷春生

摘 要：基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源開發(fā)的探究式教學(xué)是物理科學(xué)探究教學(xué)的重要組成部分，也是全面提高學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。這就迫切要求中學(xué)教師要善于吸收教育科學(xué)及所教學(xué)科的最新成果，設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，實(shí)施科學(xué)探究教育，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；探究教學(xué)；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）10-0062-2

基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源開發(fā)的探究式教學(xué)是物理科學(xué)探究教學(xué)的重要組成部分，也是落實(shí)課程目標(biāo)，全面提高學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和利用有利于提高物理教育質(zhì)量和全面實(shí)現(xiàn)物理課程目標(biāo)。這就迫切要求中學(xué)教師要善于吸收教育科學(xué)及所教學(xué)科的最新成果，拓寬自己的知識面，挖掘出教材所蘊(yùn)涵的探究性因素，精心設(shè)計(jì)相應(yīng)的探究性課題，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源，把學(xué)生置于開放、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，確立起學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，增進(jìn)獨(dú)立思考能力，啟迪創(chuàng)新思維，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。下面把筆者設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、實(shí)施探究教學(xué)實(shí)踐研究的幾個案例介紹給大家，以求能拋磚引玉。

案例1 設(shè)計(jì)“蠟塊量筒魔術(shù)”引入新課

取一根粗大的紅色蠟燭，用美工刀削成圓柱狀，剛好能放入大量筒中。取一個粗橡皮塞也用美工刀加工成如圖1所示的形狀，使其剛好能把大量筒口部塞緊。然后，在自來水龍頭處把大量筒注滿水，輕輕放入蠟塊，并用橡皮塞將其壓入水中，慢慢塞入橡皮塞，注意盡量不要留有氣泡。

操作：首先把整個裝置倒置，指導(dǎo)學(xué)生觀察“蠟塊冉冉上浮”，然后把裝置放平，使其處于水平狀態(tài)，慢慢調(diào)整讓蠟塊處于大量筒的中間位置處，最后保持大量筒水平，兩手握住量筒一端，沿水平方向把蠟塊向外甩，讓學(xué)生猜想：蠟塊向大量筒的哪一端移動，向筒底還是筒頂？學(xué)生猜想：向外甩蠟塊當(dāng)然向筒底運(yùn)動，如圖1所示。但結(jié)果恰恰相反，頓時產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，這到底是為什么呢？學(xué)完本節(jié)勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析——離心運(yùn)動，我們就來揭秘這個小魔術(shù)，一下子吊足了學(xué)生的胃口，激發(fā)起他們強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)愿望。

學(xué)完離心運(yùn)動后，揭示小魔術(shù)的奧秘。為了效果更加震撼，筆者花費(fèi)好大的氣力從外面借來了一臺離心機(jī)，精心配制碳酸鈣水溶液，兌入三個潔凈的試管中，然后取兩試管放入離心機(jī)，開動離心機(jī)數(shù)分鐘，取出試管并與剛才的對比試管液體對比，向?qū)W生演示，一目了然，如圖2所示。

先向?qū)W生講明白離心機(jī)的原理：混合液在離心機(jī)內(nèi)高速轉(zhuǎn)動時，因?yàn)樗鼈兊拿芏炔煌?，密度大的物體不能獲得相應(yīng)大的向心力，因而做離心運(yùn)動，從而把它們分離。這里大量筒在水平方向往外甩時，為什么要在水平方向往外甩呢？這樣可以防止浮力對實(shí)驗(yàn)的影響。當(dāng)兩手握住量筒一端，沿水平方向把蠟塊向外甩時，其俯視圖如圖2所示。在大量筒內(nèi)假想幾乎相同位置處存在一個與蠟塊相同體積的圓柱體的水塊，當(dāng)快速旋轉(zhuǎn)時，水塊和蠟塊中密度大的水塊不能獲得相應(yīng)大的向心力，因而做離心運(yùn)動被甩向量筒的底部，結(jié)果如圖2所示，而密度較小的蠟塊趁勢導(dǎo)向大量筒的頂部，所以學(xué)生觀察到蠟塊向量筒頂部運(yùn)動的反常情景。

案例2 自制“攪拌茶葉水”分組探究小實(shí)驗(yàn)

在學(xué)生學(xué)習(xí)了離心運(yùn)動知識后，設(shè)計(jì)分組自主探究實(shí)驗(yàn)。取一個大燒杯，里面倒入自來水，撒入一些茶葉，每組下發(fā)一個玻璃攪拌器，讓學(xué)生完成在水中央處攪拌，猜想茶葉是向中央運(yùn)動，還是向四周運(yùn)動？大家眾說紛紜，莫衷一是。

學(xué)生分組自主探究，匯報(bào)結(jié)果：觀察到茶葉不是向外甩，而是向中央玻璃棒處移動，這是為什么呢？

解釋原理：類比離心機(jī)原理，混合液高速轉(zhuǎn)動時，密度大的物體不能獲得相應(yīng)大的向心力，因而做離心運(yùn)動，從而把它們分離。這里假想在幾乎相同位置處的上面存在一個與茶葉相同體積的水塊，當(dāng)快速旋轉(zhuǎn)時，水塊和茶葉塊中密度大的水塊不能獲得相應(yīng)大的向心力，因而做離心運(yùn)動向外甩，而密度較小的茶葉塊趁勢導(dǎo)向中央?yún)^(qū)域，所以學(xué)生觀察到茶葉向中央運(yùn)動的反常情景。

案例3 自制“質(zhì)量與慣性的關(guān)系”探究小實(shí)驗(yàn)

在講必修1第三章《牛頓第一定律》中的質(zhì)量與慣性的關(guān)系時，自制了如下探究小實(shí)驗(yàn)：取兩個完全相同的黃色乒乓球，其中一個用細(xì)鋼針扎一個小孔，再用小注射器注入與乒乓球顏色一模一樣的黃色顏料水，完全注滿確保不留氣泡，先用剪成的小圓形雙面膠粘緊并密封小孔，再用透明膠帶粘住棉線的下端，把它粘在密封的小孔處，從而把密封小孔遮擋起來，為了防止乒乓球滑落，再用長透明膠帶粘成“十”字形從而把該乒乓球兜起來以防止其下落。另一個乒乓球不用刺破直接按上述方法粘好相同的棉線即可，這樣從外部看兩乒乓球一模一樣。

把外表上一模一樣的兩個乒乓球等高地懸掛在鐵架臺的水平橫桿上，然后把整個裝置立于講臺上，按圖示的左側(cè)面正對學(xué)生，然后請出一個“大氣王”學(xué)生遠(yuǎn)離兩乒乓球30厘米處先后各用憋足的一口氣猛吹向左球、右球。奇怪的現(xiàn)象產(chǎn)生了，一球巋然不動，而另一球卻被吹得老高，這是怎么回事呢？激發(fā)起學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望，讓他們充分商量交流猜想。然后，老師從鐵架臺的橫梁上取下細(xì)線，小心翼翼地保持兩球豎直方向并同時把它們放入事先已調(diào)節(jié)平衡的托盤天平的兩托盤上，神奇的結(jié)果出現(xiàn)了，哎怎么回事？兩個貌似一模一樣的乒乓球卻使托盤天平兩托盤一高一低，原來它們的質(zhì)量不一樣。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：那個巋然不動的乒乓球質(zhì)量較大，被吹得老高的乒乓球質(zhì)量較小。然后老師話鋒一轉(zhuǎn)，事實(shí)上物理學(xué)家早在幾百年前對此進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量大的物體慣性較大，質(zhì)量小的物體慣性較小，質(zhì)量的大小量度了慣性的大小，還發(fā)現(xiàn)質(zhì)量是慣性的唯一量度。這樣的實(shí)驗(yàn)探究一波三折，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈興趣，令學(xué)生終身難忘，潛移默化間提升了學(xué)生的素養(yǎng)。

總之，設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，實(shí)施探究教學(xué)在全面提升學(xué)生核心素養(yǎng)方面具有廣闊的研究前景，所以教師在教學(xué)過程中要深挖教材中的探究性因素，開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源，精心設(shè)計(jì)或啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)新的探究方案，盡最大可能給學(xué)生提供必要的科學(xué)探究機(jī)會，以更好地激發(fā)學(xué)生探究科學(xué)的熱情，增強(qiáng)他們的創(chuàng)新意識。

（欄目編輯 王柏廬）endprint