福建省莆田擢英中學(xué) 鄭喜春

實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃尦踔猩庇^地觀察物理知識(shí)，可以使認(rèn)知理解變成科學(xué)認(rèn)識(shí)，利于自主性的學(xué)習(xí)思考，也能提高教學(xué)效率，保證知識(shí)教學(xué)效果。但是，在以往的教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)展多為硬性的要求，實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的成本較高，教師一再?gòu)?qiáng)調(diào)保護(hù)實(shí)驗(yàn)器材，要求學(xué)生按照流程和標(biāo)準(zhǔn)操作，這在形式上制約了創(chuàng)新，過(guò)程上也讓個(gè)人理解變成了概念的記憶，降低了實(shí)驗(yàn)興趣，不利于自主學(xué)習(xí)開(kāi)展，也會(huì)影響教學(xué)質(zhì)量。因此，為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，需要教師開(kāi)發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中變得自由，能夠去探索物理概念，進(jìn)行創(chuàng)新思考，保證學(xué)習(xí)探究的行為，促進(jìn)物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成與發(fā)展。

一、初中物理低成本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)實(shí)意義

1.利于基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解。

物理知識(shí)帶有抽象性的特點(diǎn)，而在初中階段，基礎(chǔ)理論知識(shí)較多，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)理解中呈現(xiàn)出認(rèn)識(shí)膚淺、知識(shí)記憶錯(cuò)誤的情況，行為不夠主動(dòng)，缺少科學(xué)性的思考。低成本實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃尰A(chǔ)理論變成個(gè)人學(xué)習(xí)感受的實(shí)踐，能夠在課堂和生活中進(jìn)行，基礎(chǔ)概念的理解也就變成實(shí)驗(yàn)的思考與分析，可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓知識(shí)理解變成直觀的觀察，能夠?qū)ξ锢砀拍钸M(jìn)行深入的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，低成本實(shí)驗(yàn)可以增加思考的頻率，對(duì)知識(shí)的認(rèn)知有更多的想法，有助于知識(shí)的內(nèi)化和科學(xué)觀念的形成。

2.利于物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

核心素養(yǎng)是當(dāng)前初中物理教學(xué)的核心目標(biāo)，低成本實(shí)驗(yàn)可以讓物理核心素養(yǎng)的物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度在知識(shí)學(xué)習(xí)理解中形成，也能鍛煉科學(xué)研究能力。學(xué)生在低成本實(shí)驗(yàn)中能夠自主性地學(xué)習(xí)思考，在物理知識(shí)的探索中會(huì)有物理觀念的形成，而在親手操作的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠從實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果中形成思維認(rèn)識(shí)，科學(xué)思維得到發(fā)展。低成本實(shí)驗(yàn)增加了學(xué)生的動(dòng)手操作，并且在實(shí)驗(yàn)中會(huì)有各種創(chuàng)新與變化，利于實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)的發(fā)展。而在實(shí)驗(yàn)操作中，初中生能夠形成科學(xué)的態(tài)度，健全自身的世界觀。

二、基于核心素養(yǎng)的初中物理低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用原則

1.科學(xué)性。

低成本實(shí)驗(yàn)不是簡(jiǎn)單的降低實(shí)驗(yàn)的成本，而是讓實(shí)驗(yàn)可以更好地開(kāi)展，保證學(xué)生的參與，從而讓實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐性與知識(shí)的理論性結(jié)合。物理是一門自然科學(xué)學(xué)科，在開(kāi)發(fā)與應(yīng)用中要遵循科學(xué)性原則，保證實(shí)驗(yàn)符合教學(xué)理論，體現(xiàn)物理的自然科學(xué)規(guī)律，讓學(xué)生高效完成知識(shí)理解，提高物理課程的教學(xué)效果。

2.簡(jiǎn)易性。

低成本實(shí)驗(yàn)要落實(shí)簡(jiǎn)易性原則，使物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫狡占?，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中積極參與，以此保證實(shí)驗(yàn)探究的落實(shí)。簡(jiǎn)易性原則不是簡(jiǎn)單，需要教師把控實(shí)驗(yàn)中的物理探究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)觀察、解釋、總結(jié)的過(guò)程，建立以生為本的教學(xué)過(guò)程，以此實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)，確保物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的普及。

3.直觀性。

低成本實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用中要保證直觀性，原則上推動(dòng)抽象概念的理解，降低物理概念學(xué)習(xí)理解的難度，使每個(gè)學(xué)生都能在實(shí)驗(yàn)中完成概念認(rèn)識(shí)，建立科學(xué)思維的學(xué)習(xí)方式。直觀性原則要呈現(xiàn)概念內(nèi)容，針對(duì)實(shí)驗(yàn)材料與過(guò)程做優(yōu)化，增加實(shí)驗(yàn)的可信度，保證物理知識(shí)的有效理解，強(qiáng)化理解記憶。

4.安全性。

安全性是低成本實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，其中要保證實(shí)驗(yàn)的安全性，也要滲透安全教育，以此保證學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作安全，培養(yǎng)安全意識(shí)。初中物理知識(shí)主要內(nèi)容是生活中的聲音、光、水、電等，低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)中要控制實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)內(nèi)容，杜絕危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)器具使用，使物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋哔|(zhì)量地開(kāi)展。

三、基于核心素養(yǎng)的初中物理低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)策略

1.開(kāi)發(fā)生活實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)物理觀念。

低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)要控制實(shí)驗(yàn)成本，需要簡(jiǎn)約化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與形式，特別在實(shí)驗(yàn)資源上開(kāi)發(fā)生活物品，讓物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫狡占埃瑢W(xué)生有實(shí)踐性的行為，以生活化實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)培養(yǎng)物理觀念。首先，教師需要明確物理知識(shí)與生活的聯(lián)系，并以此確定低成本實(shí)驗(yàn)的器具，轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式。其次，低成本生活實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展要健全實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生有實(shí)驗(yàn)操作，能夠在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行操作和思考，從而培養(yǎng)物理觀念，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)的興趣，使理論概念的知識(shí)可以從日常生活認(rèn)識(shí)中思考獲得。

比如在《聲音的產(chǎn)生與傳播》教學(xué)中，音叉能夠展示聲音是在振動(dòng)中產(chǎn)生，其傳播需要介質(zhì)。但是，音叉教具有局限性，更多的是觀察，學(xué)生沒(méi)有具體的操作，影響概念的認(rèn)識(shí)。對(duì)于此，教師可以開(kāi)發(fā)用格尺代替音叉的低成本實(shí)驗(yàn)，在課堂中組織學(xué)生將格尺一端放在桌子邊沿，然后用手壓住，用另一只手撥弄格尺。這樣格尺會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，產(chǎn)生聲音，學(xué)生動(dòng)手操作中完成了理解。物理是自然學(xué)科，生活實(shí)驗(yàn)是低成本實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的主要方向，便于教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展，也能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感受和解釋生活中的物理現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)操作和概念理解中養(yǎng)成物理觀念，利于學(xué)科知識(shí)探究理解的主動(dòng)思考。

2.組織器具自制，引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)探究。

在核心素養(yǎng)下的低成本實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)要保證學(xué)生的自主學(xué)習(xí)行為，改變學(xué)生簡(jiǎn)單化的概念記憶狀態(tài)。在開(kāi)發(fā)策略中可以組織器具自制，發(fā)揮學(xué)生的主體性，以自制的行為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入到探究分析中。而在教學(xué)組織中要讓學(xué)生準(zhǔn)備一些物品，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)器具自制活動(dòng)，用自制器具證明物理概念，使物理概念的理解認(rèn)識(shí)更為清晰，建立實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程。器具自制的組織要分析物理概念展現(xiàn)的需求，設(shè)計(jì)制作分步流程，使每個(gè)學(xué)生都能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

比如在《物體的浮沉條件及應(yīng)用》這一課，教師就組織學(xué)生制作不同的實(shí)驗(yàn)物品，建立探究浮沉條件與物體性質(zhì)的關(guān)系。首先，選擇生活中常見(jiàn)的物體，可以將土豆作為實(shí)驗(yàn)物體。其次，讓學(xué)生將土豆分成均等的四個(gè)小方塊，用作浮沉實(shí)驗(yàn)中的對(duì)比。最后，進(jìn)行四個(gè)土豆塊的處理，第一塊不作處理，第二塊在一面挖空，第三塊在一面挖空填充泡沫，第四塊一面挖空填充小石子，以此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，觀察四個(gè)土豆塊在水中的浮沉情況，從而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，總結(jié)浮沉的條件。器具自制能夠讓低成本實(shí)驗(yàn)帶動(dòng)學(xué)生的科學(xué)探究，利于自主性的思考與分析，也能讓概念理解認(rèn)識(shí)更為準(zhǔn)確，提升實(shí)驗(yàn)操作的興趣。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)互動(dòng)，激發(fā)科學(xué)思維。

低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)中要控制實(shí)驗(yàn)器材和材料的成本，還要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)互動(dòng)，構(gòu)建生本實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，激發(fā)科學(xué)思維，保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中能夠進(jìn)行深度學(xué)習(xí)理解，完善認(rèn)知分析。低成本實(shí)驗(yàn)中，初中生會(huì)進(jìn)行實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)探究，所以物理知識(shí)的理解過(guò)程會(huì)產(chǎn)生個(gè)性化的思考，建立物理知識(shí)的科學(xué)認(rèn)識(shí)。但是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)理解認(rèn)識(shí)會(huì)有差異，在實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，教師應(yīng)在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中創(chuàng)設(shè)互動(dòng)過(guò)程，引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行科學(xué)思考，在直觀的實(shí)驗(yàn)中教授知識(shí)，保證學(xué)生的有效理解。

比如在《熔化和凝固》這一課，低成本實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中固態(tài)、液態(tài)兩種物質(zhì)形態(tài)的相互轉(zhuǎn)變，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容做問(wèn)題設(shè)計(jì)，激發(fā)科學(xué)思維，建立概念認(rèn)識(shí)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、認(rèn)知理解的過(guò)程，保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的深度思考，保證科學(xué)思維的發(fā)展。教師可以讓學(xué)生在家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備一個(gè)廢舊水瓶，裝三分之一的水，然后放到冰箱的冷凍層中，經(jīng)過(guò)2個(gè)小時(shí)進(jìn)行凝固觀察，之后在常溫下觀察熔化現(xiàn)象。而在課堂中則組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分享，討論生活中有哪些熔化和凝固的現(xiàn)象，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)思維的發(fā)展。

4.開(kāi)展成果展示，提升科學(xué)態(tài)度。

在低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)中需要讓學(xué)生能夠有深度學(xué)習(xí)，所以在教學(xué)中不能只關(guān)注實(shí)驗(yàn)的形式和方法，還要設(shè)置成果展示，將學(xué)生的成果做展示，讓物理知識(shí)可以多樣化地呈現(xiàn)出來(lái)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)的效果。在成果展示中要做好物理概念的延伸，保證學(xué)生能夠建立物理知識(shí)的科學(xué)應(yīng)用，從而形成科學(xué)態(tài)度。

比如在《家庭電路》這一課的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，教師要將學(xué)生的電路設(shè)計(jì)做虛擬化的呈現(xiàn)，將實(shí)驗(yàn)中的設(shè)計(jì)做展示，糾正其中的錯(cuò)誤，表?yè)P(yáng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的電路優(yōu)化，提升學(xué)生電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的感受，使學(xué)生能夠從科學(xué)角度去認(rèn)識(shí)電路，以此實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)。

四、基于核心素養(yǎng)的初中物理低成本實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用策略

1.應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課。

低成本實(shí)驗(yàn)在初中物理課程中的應(yīng)用要以核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為核心，需要加強(qiáng)知識(shí)教學(xué)的效果，保證學(xué)生在物理課堂中的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。策略上要能以應(yīng)用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課，創(chuàng)設(shè)直觀情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，營(yíng)造探究學(xué)習(xí)理解的環(huán)境。實(shí)驗(yàn)的趣味性可以使理論性的知識(shí)理解變成主動(dòng)地學(xué)習(xí)思考，引發(fā)學(xué)習(xí)的需求。比如在《光的反射》教學(xué)中，教師在課堂伊始組織學(xué)生用能夠反光的物品將教室外的太陽(yáng)光反射到教室的黑板上，用低成本、簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)促進(jìn)物理概念的體會(huì)，為光的反射理解提供認(rèn)知基礎(chǔ)，也讓學(xué)生能夠?qū)Ｗ⒌秸n堂的學(xué)習(xí)活動(dòng)當(dāng)中，可以營(yíng)造探究學(xué)習(xí)的環(huán)境，保證課堂教學(xué)效果。課堂中新課導(dǎo)入應(yīng)用實(shí)驗(yàn)可以為知識(shí)學(xué)習(xí)明確方向，引領(lǐng)自主性的探究分析，形成共同思考探究的教學(xué)環(huán)境。

2.應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)解釋概念。

對(duì)于初中生來(lái)說(shuō)，物理是一門新的學(xué)科，部分學(xué)生在物理概念的理解過(guò)程中缺乏主動(dòng)性，對(duì)理論性的內(nèi)容無(wú)法做正確的認(rèn)知。對(duì)于此教師可以應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)來(lái)解釋概念，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)的趣味性，讓學(xué)生能夠深度理解概念內(nèi)容，完成有效的知識(shí)理解。比如在《質(zhì)量》這一課的教學(xué)中，多數(shù)學(xué)生在生活中會(huì)接觸到質(zhì)量好與壞的概念，但是對(duì)于質(zhì)量缺乏科學(xué)的認(rèn)識(shí)，通過(guò)不同物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⑽锢淼馁|(zhì)量概念做準(zhǔn)確解釋，可以保證概念的有效理解。而在此過(guò)程中，學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中感受物理的科學(xué)觀，增強(qiáng)了科學(xué)的生活化認(rèn)識(shí)，有助于物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。在用低成本實(shí)驗(yàn)解釋物理概念中，教師要注意學(xué)生實(shí)驗(yàn)中理解的差異性，做好實(shí)驗(yàn)總結(jié)和理論概念討論，保障學(xué)生的認(rèn)知理解效果。

3.應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)組織探究。

低成本實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用需要組織探究活動(dòng)，保證核心素養(yǎng)培養(yǎng)的效果。只有學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行探究，才能建立科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)探究能力，所以應(yīng)用策略中要將實(shí)驗(yàn)納入到探究教學(xué)當(dāng)中。可以說(shuō)實(shí)驗(yàn)是核心素養(yǎng)培養(yǎng)極為重要的一環(huán)，需要教師做好設(shè)計(jì)。在應(yīng)用策略中，需要將實(shí)驗(yàn)與探究學(xué)習(xí)過(guò)程做整合，結(jié)合實(shí)際學(xué)習(xí)情況開(kāi)展低成本實(shí)驗(yàn)，使知識(shí)理解能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證。比如在《眼睛和眼鏡》教學(xué)中，教師就在眼睛和眼鏡的原理教學(xué)之后，設(shè)計(jì)小圓孔觀察實(shí)驗(yàn)，以此讓學(xué)生科學(xué)證明概念。首先在一張紙上挖出一個(gè)小孔，其次讓學(xué)生從這個(gè)小孔來(lái)觀察周圍的物體，通過(guò)移動(dòng)紙張與臉的距離觀察眼鏡的原理，促進(jìn)概念的科學(xué)探究理解。

4.應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)演繹習(xí)題。

初中物理教學(xué)面臨中考的壓力，在應(yīng)用低成本實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)核心素養(yǎng)的策略中，需要把握實(shí)驗(yàn)演繹習(xí)題的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生能夠建立解題思路，可以形成科學(xué)的物理知識(shí)體系。在以往的習(xí)題教學(xué)中，物理教師多為解題方法的教學(xué)。學(xué)生在其中缺少自主性的思考，對(duì)于題目?jī)?nèi)容和理論知識(shí)沒(méi)有做深層次的分析，也就造成部分學(xué)生只了解解題方法和答案，并沒(méi)有解題思路的發(fā)展，無(wú)法支持應(yīng)用中養(yǎng)成核心素養(yǎng)。鑒于此，教師應(yīng)利用好低成本實(shí)驗(yàn)的靈活性，在習(xí)題教學(xué)中用實(shí)驗(yàn)來(lái)演繹習(xí)題內(nèi)容，使學(xué)生能夠進(jìn)行題目分析和答案思考，提高習(xí)題教學(xué)的效果，使學(xué)生能夠掌握解題方法，提高物理成績(jī)。比如在《二力平衡》的習(xí)題教學(xué)中，可以讓學(xué)生準(zhǔn)備幾條細(xì)繩，將所有細(xì)繩的一端系到一起，以此為物理實(shí)驗(yàn)，之后針對(duì)受力的方向和大小做實(shí)驗(yàn)演示，促進(jìn)物體受力平衡地分析，解決相關(guān)習(xí)題的問(wèn)題，促進(jìn)應(yīng)用思考，培養(yǎng)物理分析能力。

總而言之，初中物理培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的實(shí)踐策略中需要重視低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，使物理知識(shí)的理解能夠得到完善，把實(shí)驗(yàn)的操作與觀察變成自主性的行為，實(shí)驗(yàn)的成果和現(xiàn)象變成物理概念，提高物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)理解的深度，保證物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)效果。但是，低成本實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)要從學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)做設(shè)計(jì)，應(yīng)用中要保證概念教學(xué)的效果，做好資源開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程指導(dǎo)，以此確保低成本實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的效益，促進(jìn)初中生在物理知識(shí)學(xué)習(xí)中的全面發(fā)展。