物理小实验：学生物理素养生长的力量

【摘要】物理小实验具有多重育人功能，并且能体现物理学科的魅力。在初中物理教学中，教师可以设计操作性的物理小实验、思辨性的物理小实验、创造性的物理小实验、趣味性的物理小实验，还原物理知识形成之态、彰显物理知识内在之理、促进物理知识创新实践、欣赏物理知识的多种美。物理小实验不仅能提升学生的物理实验技能，还能促进学生对物理的主动思考、探究，从而发展学生的物理学习力。【关键词】初中物理；物理小实验；物理素养实验教学是初中物理教学的重要方式。学生的物理学习不仅仅需要理论思考，更需要实践探究。在初中物理教学中，教师要设计一些实验，引导学生展开思考和探究、深度观察、动手操作，让学生积极主动地尝试、挑战。初中物理的小实验具有内容丰富性、形式多变性、取材便捷性等特质。小实验具有大作用。实践证明，物理小实验能给予学生物理素养自然生长的力量，也有助于提升学生的物理学习力。设计物理小实验，是初中物理教师开展教学的应然之举。教师要让物理小实验成为学生学习的重要载体、媒介，让物理小实验助推学生的物理学习［1］。在实验设计过程中，教师要追溯物理知识的本源，也要探寻物理知识的本质，还要把握物理知识的关联。只有这样，才能设计出高质量的物理小实验。在实验开展过程中，教师要鼓励学生自主地、能动地去发现、建构物理学科知识，并寻找相关的物理学习实践的思想、方法等，从而充分发挥物理小实验的育人功能，彰显物理小实验的育人价值，为助推学生的物理学习质量、品质的提升奠定基础。一、操作性的物理小实验，还原物理知识形成之态通常来说，物理知识是以被压缩的形态存在于教材之中的。教师要将教材中的物理知识解压缩。而操作性的物理小实验就能恢复、还原物理知识形成时的鲜活样态，能让教材中的知识变得直观。操作性小实验作为物理小实验的一种常见形式，主要是通过学生的“动手做”活动，对教材中的物理知识再次进行建构。不过，操作性的物理小实验不是简单地、机械地让学生“做”，而要融入物理思维、学生的想象等。教师要为学生开展操作性的物理小实验搭建平台，提供素材、资源、契机。比如，在讲解苏科版八年级下册教材中“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的相关知识时，笔者引导学生做了一个小实验，让学生将自己的手压在桌面上并拖动自己的手，进而初步感受桌面对手的摩擦力的大小、方向。在之后的实验中，笔者让学生变换按压的对象、改变压力，再引导学生结合一些实例（如穿着溜冰鞋溜冰、给坦克装上履带等）进行分析。学生由于亲历了实验过程，唤醒、激活了自己的生活经验，因此提出了多元化的猜想。有学生认为，影响滑动摩擦力大小的因素主要是压力；也有学生认为，影响滑动摩擦力大小的因素可能是接触面的粗糙程度；还有学生认为，影响滑动摩擦力大小的因素可能是接触面的大小。对此，笔者引导学生应用控制变量法并借助弹簧测力计等工具，开展对比实验，进一步探究影响滑动摩擦力大小的因素，从而加深学生的物理认知。操作性的物理小实验有利于让学生获得关于物理知识的感受、体验，同时有利于激发学生猜想、探究的热情。教师要适时放手，让学生自主设计物理小实验，自己决定物理小实验的目标、内容、方式等。当学生在实验过程中遇到障碍、感到困惑时，教师要给予适当的支持、提示，以保障物理小实验的顺利开展。二、思辨性的物理小实验，彰显物理知识内在之理物理是以物质为研究对象的学科。在物理教学中，教师不仅要引导学生“动手做”，还要引导学生“动脑思”，让学生的物理实验活动成为“做思共生”的活动。思辨性的物理小实验能彰显物理知识的内在之理。设计物理小实验，关键是要让物理小实验能揭示出物理知识的本质。教师可以采用有效的教学策略，让抽象的物理知識直观化、形象化，从而激发学生的物理形象思维，促进学生对物理知识的理解。在学生实验的过程中，教师要了解学生的认知障碍、困惑之处，把握学生对实验的疑点、盲点等，用小实验来启迪学生思考。只有这样，教师设计的物理小实验才具有针对性、实效性。比如，在教学苏科版八年级上册教材中的“液化”这一部分内容时，笔者引导学生做了一个小实验，通过实验激发学生的物理思维，推动学生的深度学习。实验的主要过程是这样的：首先，学生往烧杯中倒入少量的水；接着，借助酒精灯给烧杯加热；然后，用一个镊子夹住一块玻璃片或者一个小盘子，将它斜放在烧杯的上方；最后，观察玻璃片或者小盘子表面的变化。在此期间，教师引导学生思考以下问题：液化需要怎样的条件？液化放热还是吸热？液化与汽化有怎样的关系？在实验中，有的学生从玻璃片温度升高的现象中推断出液化会放热；有的学生将一块热玻璃片和一块冷玻璃片分别斜放在烧杯的上方，通过对比发现冷玻璃片的表面有更多的小水滴，因此认为液化需要降低温度；有的学生则通过调整玻璃片与烧杯的距离、观察小水滴的数量，发现压缩体积能促进水的液化。如此，学生能够对液化的方法及每种方法的优缺点形成深刻的认识，也能够在思维的驱动下展开更深入的实验探究。物理小实验能引导学生打开物理学习的大门，让学生的思维之花、想象之花绽放。在物理教学中，教师不应让学生单纯地看实验过程、听实验讲解，而应让学生做实验。做实验也不仅仅是简单地操作，还要融入学生的思维与实践。借助思辨性的物理小实验，有利于拉近学生与物理知识的距离，让学生更加积极主动地学习和探究物理知识、思考物理问题，让学生的物理思维不断进阶。思辨性的物理小实验不仅可以改变学生的认知方式、思维方式，还可以改变学生的行为方式、实践方式，让学生的物理学习更生动、更有趣。三、创造性的物理小实验，促进物理知识创新实践创新是物理学科教学发展的生命力所在。物理实验既是学生学习物理的重要内容，也是学生学习物理的重要方法。当下的初中物理教学仍存在着浅表化等弊端。究其原因是部分教师往往从功利主义出发，不愿花较多的时间来引导学生进行实验，而习惯于灌输、说教，殊不知这样的教学方式容易让学生厌烦。提升学生的物理学习力，需要教师站在物理学科大概念的高度，引导学生设计物理实验内容、创新物理实验方式，从而助推学生的物理探究能力的发展、提升［2］。在实验过程中，学生应积极主动地质疑、反思、批判、创新。因此，教师要善于借助创造性的物理小实验营造课堂氛围，鼓励学生进行基于物理知识的创新实践，从而引导学生形成创新的意识、能力。比如，对于苏科版九年级下册教材中的“磁体与磁场”这一部分内容，有的教师只会画一些描述磁场的磁感线来开展教学。但这样的教学不易让学生理解磁场的概念。磁场是客观存在的，却看不见、摸不着。那么如何让学生感知磁场？为此，笔者在教学中，引导学生设计了可视化的小实验，让学生直观地了解了磁体周围的磁场以及磁体周围的磁场分布规律。具体来说，笔者与学生一起将玻璃板平放在磁体上，再将铁屑均匀地撒在玻璃板上，轻轻敲击玻璃板，然后在玻璃板上放一些小磁针。在投影仪的辅助下，学生能直观、形象地观察到铁屑的分布情况和小磁针的指向特点。在这样的事实面前，学生对于磁感线的想法，如“铁屑排列成的形态好像许多条曲线”“我们应当画出一些带箭头的曲线来描述磁场”等，就是基于观察产生的。学生按照铁屑在磁场中的分布情况，自主建构了相应的模型。学生对可视化的小实验进行探讨、交流，将自己的创意融入小实验中，经历磁感线的形成过程，能够自然地理解磁场、磁感线的意义及价值。在物理教学中，教师要引导学生搭建实验的支架，设计创造性的物理小实验，让学生在直观的、可操作的实验过程中建构物理知识。教师在学生自主设计物理小实验的过程中，引导学生进行创新实践，能有效地提升学生的物理学习力，让学生对物理知识认识得更到位、更深刻、更透彻。四、趣味性的物理小实验，欣赏物理知识的多种美孔子说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”爱因斯坦也说过：“兴趣是最好的老师。”当学生对物理实验、物理学习产生浓厚的兴趣时，他们就会积极主动地投身其中。趣味性的物理小实验能让学生欣赏物理知识的多种美。物理知识之美，不僅表现在知识的形态上，还表现在知识的本质、知识之间的联系上。教师要充分发挥物理小实验的激趣功能，借助趣味性的物理小实验，对学生进行启发、引导，唤起学生对物理的好奇心、求知欲，让学生感受、体验到物理学习的乐趣［3］。比如，在教学苏科版八年级下册教材中的“大气压强”这一部分内容时，笔者引导学生开展了多个小实验，旨在让学生感受大气压强的存在，认识相关知识的本质。其中，对于覆杯实验，笔者在课前将实验的主题、内容告知学生，让学生自行实验。在实验过程中，不少学生遭遇了失败。于是，笔者在课堂上鼓励学生总结实验失败的教训，不断地改进实验、优化实验。学生由于渴望取得实验的成功，因此反复地尝试，围绕“实验失败的原因是什么？”展开了深度思考，并且总结出教训，如“托纸杯的那只手不能沾水”“要稳稳地托住纸杯，不能乱晃，以免有空气进入”“纸杯要装满水”。通过实验，学生可以直观、深刻地认识到自己周围存在着大气压强。此外，笔者还引导学生利用气球、纸片等来探究大气压强，从而让学生尝试分析飞机可以在空中飞行的原因，了解龙卷风等自然现象，发现压强与流速之间的关系。趣味性的物理小实验能够通过实际的操作，激发学生对物理进行思考、探究的兴趣。在具体的物理小实验中，教师要让学生学会将物理知识与生活紧密结合在一起，这有利于学生欣赏物理知识蕴含的