初中物理微實驗課程建構分析

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物理學既是一門理論科學，又是一門實驗科學。在物理學發展史上，理論探索與實驗發現是互補的，它們相互交織，相輔相成，共同推動物理科學的發展。因此，在初中物理教學中，教師不僅要引導學生學習物理理論，更要引導學生進行物理實驗。通過物理微實驗課程建構，為學生搭建物理實驗的平臺，推動學生進行物理實驗，培養學生的物理實驗技能，使學生生成物理學科核心素養。物理實驗改變了學生的學習方式，拓展了學生物理研究的時空，讓學生展開了富有創造性的物理學習。在物理實驗中，學生甚至可以成為一個物理學習、物理研究的創客。

一、充實物理實驗內容，讓學生腦洞大開

傳統的物理學習，往往是物理紙筆學習，即做物理習題、解物理習題、講物理習題等。學生的物理實驗學習常常會出現這樣一種現象：做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗。物理實驗缺失甚至缺席，導致物理教學效度大打折扣。在物理教學中，教師首先要充實物理實驗內容，讓學生“有驗可實”（證實或證偽）。微實驗目標準、起點低、切口小，有助于激發學生的探究興趣，調動學生物理實驗的積極性，讓學生樂于實驗、善于實驗。在物理教學中，教師不僅可以將教材內容納入物理微實驗課程之中，而且可以將學生生活中的現象納入其中，如此，物理實驗就更能激發學生的好奇心、求知欲。充實物理實驗內容，能讓學生“腦洞大開”，學生就會發現，生活中處處有物理。例如八年級物理上冊“物態變化———水的沸騰”一課，教材只是讓學生做一個簡單的物理實驗：給一個裝了一定量的水的杯子加熱，然后測量水沸騰時的溫度。為了拓展學生的認知，筆者充實物理實驗內容，引導學生做一個對比實驗：加熱兩個小燒杯的水，其中一個敞開杯口，另一個加上一個密封蓋，兩個杯子中均放置一個溫度計。當學生給兩杯水加熱，就不難看到：開口的杯子水沸騰的溫度是100℃，并且始終保持在100℃，另一個加了密封蓋的燒杯，其溫度明顯超過了100℃，這是為什么呢？對比實驗能激發學生的物理學思考。經過研討、交流，學生能夠明晰：加蓋后杯內氣壓增大，因而水的沸點升高。在物理微實驗過程中，每一個學生的物理學思維都被調動、激發出來，他們不僅認識了沸騰，而且更為深刻地認識到沸騰點的相對性，認識到沸騰點是不同的、有條件的。不僅“知其然”，更“知其所以然”。物理微實驗，關鍵是調動學生物理實驗的積極性。盡管學生在物理實驗過程中似乎顯得“亂哄哄”的，但是這種“亂哄哄”的表層之下，是學生物理思維、物理想象在涌動。當學生的物理實驗興趣、物理實驗潛質被激發出來，學生就會從被動實驗轉向主動實驗，從模仿實驗轉向創造實驗。在物理微實驗過程中，教師要鼓勵學生探究、鼓勵學生質疑，從而讓學生在做中思考、在做中學習、在做中研究，做、思、學融為一體，不斷培育學生的批判意識、創新精神和實踐能力。

二、豐富物理實驗形式，讓學生意趣飛揚

物理實驗的形式非常豐富，主要有模仿實驗、模初中物理微實驗課程建構型實驗、對比實驗和切片實驗等。從實驗目的上看，物理實驗主要是為了引導學生探究，或者引導學生進行驗證。探究是為了讓學生親身經歷物理知識的誕生過程，而驗證則是為了讓學生運用各種方法、策略對物理知識、結論等進行證明。進入“互聯網+”時代，物理實驗形式得以拓展、延伸，學生可以運用多媒體、網絡等進行虛擬實驗、計算機實驗等，實驗更具有精確性、可控性、便捷性、數據性等特質。豐富的物理實驗形式，讓學生意趣飛揚。例如八年級下冊“伽利略的斜面小車”實驗，教師可以采用一個對比實驗，讓學生認識到小車的運動狀態與水平面上受到的阻力相關，其變化條件是斜面的阻力。其中，一組平面比較粗糙，另一組平面相對光滑，還有一組平面很光滑。通過實驗，學生認識到，水平面越光滑，小車在水平面受到的阻力就越小，從而小車就能保持相對長時間的直線運動，運動的距離就越遠；反之，水平面越粗糙，小車在水平面上受到的阻力就越大，從而小車運動的距離就越短。因此，理想的狀態是水平面沒有阻力。如果水平面沒有阻力，小車的速度就不會減少，小車就會一直運動下去。在學生通過傳統的物理實驗得出影響條件以及通過邏輯推斷得出理想狀態下的小車運動狀態后，教師可以鏈接計算機實驗，進行理想化的實驗演示。盡管計算機的演示也是一個人為的虛擬設定，但是借助這樣可視化、替代性的虛擬實驗，能增進學生對“物體不受外力作用保持自己速度、方向不變”的理解。這樣將現實實驗與虛擬實驗結合到一起，有助于形成學生的物理理性認知。伽利略的這一“理想實驗”，將現實的可行性與嚴密的邏輯推理、極限想象等有機結合到一起，發展了學生的物理素養。在現代信息技術背景下，豐富的實驗形式，更加完善了學生的物理認知。在物理實驗過程中，有些條件非常苛刻的實驗，只有借助計算機才能得以實現。通過物理實驗，學生不僅能了解實驗現象的變化與什么因素有關，更能認識到趨近實驗結論的理想條件要素。正是借助計算機模擬，讓想象中的“實驗不可能”變成了可視化、虛擬化的現實，從而坐實了學生的物理想象。

三、完善物理實驗展示，讓學生百花齊放

學生的物理實驗需要教師積極地指導，同時也需要教師積極地評價。在物理教學中，教師要將學生的物理實驗展示出來，以便蓄積學生物理實驗動能。因為學生的每一個實驗都是學生物理智慧的確證與表征，是學生主體性的彰顯，獨特性的弘揚。完善物理實驗的展示，能讓學生的物理學習“更上一層樓”。例如，教學“電路的組成和連接方式”，筆者給學生提供了開關、導線、電池、燈泡等，讓學生親自組裝、自己設計、觀察儀表、總結規律。不同的學生有不同的電路連接方式，展示、比較這些連接方式，就能發現電路的連接無非就是兩種：一種是串聯，另一種是并聯。在串聯中，電流路徑只有一條；在并聯中，電流路徑有多條。串聯的燈泡，亮度明顯變淡，而并聯的燈泡，亮度基本不變。在展示的過程中，筆者重點讓學生相互糾錯，一旦發現操作不當，尤其是短路、斷路、電路錯亂等情況，都要學生進行電路分析，從而讓學生自己解決電路障礙，提升實踐能力。由于課堂展示時空有限，筆者讓學生在課后借助微信群、QQ群等繼續展示。于是，有學生將電路圖用手機拍攝下來，然后發送到學習群，借助于微信、QQ等現代展示平臺，學生能更為平等、自由、深入地展開交流。這樣的交流，不僅師生、生生可以參與進來，而且學生家長、圈外人士也可以參與進來，從而讓交流更具廣度、深度。物理實驗課內外展示的結合，有效地深化了學生對物理知識的認知，例如什么是短路、怎樣的鏈接就是短路等的認知。物理實驗展示中的錯誤，更能給學生以積極的啟示，例如錯誤的電路連接，就能讓學生對電路連接形成更深刻的認識。物理實驗是連接學生物理知識與實踐的橋梁，只有通過物理實驗，才能實現學生物理知識向物理能力的轉化、發展。在物理微實驗課程建構中，從實驗的思路設計到實驗材料的準備，從實驗現象的觀察到實驗數據的記錄和實驗規律的發現，都需要引導學生積極主動地參與。學生通過眼觀、耳聽、手動、腦思等的協同來完成，從而最大限度地展現實驗能力。著名華裔物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者丁肇中先生說：“自然科學理論不能離開實驗基礎。”學生的物理學習不是依靠對物理知識的死記硬背，而是依靠對物理學基本原理、定律等的真正理解來完成的。物理實驗有助于學生的物理理解，為學生物理知識的理解提供了“外源幫助”，而物理知識的理解為學生的物理實驗提供了“內源支撐”。在物理實驗過程中，要引導學生積極參與，充分運用實驗，并且超越物理實驗，形成對物理知識的本質理解、深刻認知。通過物理實驗，能實現學生的物理思維躍遷，提升學生的物理學習能力，發展學生的物理核心素養。

作者:仇宇隆 單位:南通市竹行中學