楊笑

【摘要】在初中階段的物理學(xué)科課堂教學(xué)過程中，學(xué)科教師借助物理實驗的方式培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握必備的科學(xué)探究方式，對于提升物理學(xué)科課堂教學(xué)質(zhì)量和效率有著極為重要的作用.本文以“測量浮力大小”的物理實驗拓展式教學(xué)為例，針對核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初中物理實驗拓展式教學(xué)策略進行簡要論述，以期為相關(guān)教育工作者提供經(jīng)驗借鑒和幫助.

【關(guān)鍵詞】初中物理；實驗教學(xué)；核心素養(yǎng)

隨著素質(zhì)教育以及新課程標準理念的不斷深化發(fā)展，在初中階段的物理學(xué)科教學(xué)過程中，培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科教學(xué)活動的重要目標.物理學(xué)科作為抽象性、實驗性較強的學(xué)科之一，借助物理實驗拓展式教學(xué)能夠行之有效地提升學(xué)科教學(xué)成效.拓展式教學(xué)指的是學(xué)科教師從學(xué)生的已有認知結(jié)構(gòu)入手，將理論知識、方法和事件聯(lián)系起來，是一種重視學(xué)生參與和主動學(xué)習(xí)的教學(xué)方法.在拓展式教學(xué)中，學(xué)科教師通過設(shè)置探究性的任務(wù)和問題來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并提供必要的指導(dǎo)和支持，在鼓勵學(xué)生積極參與課堂討論、合作學(xué)習(xí)和實際操作的基礎(chǔ)上，更為深入地理解和應(yīng)用學(xué)科知識.

1 初中物理實驗拓展式教學(xué)中思維展開方式分析

在拓展式教學(xué)中，思維展開方式包括本體拓展和遷移式拓展兩種方法.本體拓展是指在某一特定知識領(lǐng)域內(nèi)展開思維，從深入理解基本概念開始，逐步擴展到相關(guān)概念和復(fù)雜問題上.這種思維展開方式基于對特定領(lǐng)域知識的全面理解和應(yīng)用，并通過深入學(xué)習(xí)不同層次的內(nèi)容來拓展思維，如伽利略的理想斜面實驗.遷移式拓展則涉及將已學(xué)知識遷移應(yīng)用到其他領(lǐng)域或?qū)嶋H情境中.遷移式拓展鼓勵學(xué)生將已有思維方式和解決問題的方法遷移到新的情境中，從而擴展學(xué)生的思維能力和解決問題的能力.遷移式拓展可以幫助學(xué)生將所學(xué)知識與實際生活相連接，提高學(xué)生的創(chuàng)新和應(yīng)用能力，如電廠偏轉(zhuǎn)問題中的類平拋運動.科學(xué)方法分析在拓展式教學(xué)中也起著極為重要的作用.科學(xué)方法分析強調(diào)借助科學(xué)原理和證據(jù)對問題進行分析和解決.不僅包括觀察和提出問題、形成假設(shè)、進行實驗和數(shù)據(jù)收集，而且還包括分析和解釋數(shù)據(jù)以及得出結(jié)論的步驟.通過教授學(xué)生科學(xué)方法分析，不僅能夠有效培育學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，還能夠提升學(xué)生對科學(xué)方法的綜合運用能力，強化對科學(xué)方法（如模型法、類比法、轉(zhuǎn)換法等）的掌握程度.

2 核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的“測量浮力大小”物理實驗拓展式教學(xué)

基本問題的兩種拓展方式其實質(zhì)都在于尋找和定位到契合的問題切入點，從不同的切入點入手來開展實驗分析，以此來達到拓展學(xué)生實驗思路的教學(xué)目標.下面以在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的“測量浮力大小”物理實驗為例，簡要分析初中物理實驗中的拓展式教學(xué).

2.1 教材中的“測量浮力大小”實驗

在初中物理教材中（以人教版為例）“測量浮力大小”的實驗主要以稱重法和排水法為主，教材中的“測量浮力大小”實驗內(nèi)容如表1所示.由教材內(nèi)容中設(shè)置的實驗內(nèi)容可以得出，兩種“測量浮力大小”的實驗?zāi)康囊恢拢珒煞N物理實驗的側(cè)重點存在差異，稱重法測量浮力大小的實驗偏向于對浮力認知上的理解和掌握，而排水法則偏向于對阿基米德原理的理解和認識.教材中的兩種實驗相同之處在于借助對浮力大小的認知來完成測量浮力大小實驗，但在不同的條件下如何有針對性地測量浮力大小，教材文中則涉及得相對較少，這就在一定程度上為物理實驗拓展式教學(xué)提供了入手點.

2.2 本體式拓展在“測量浮力大小”中的應(yīng)用

在“測量浮力大小”的物理實驗中，本體式拓展可以應(yīng)用于多個方面.首先，本體式拓展不會改變實驗的目的，仍然以測量浮力大小為目標.這意味著實驗所探究的問題屬性保持不變，因此在思維的展開方式上，仍然可以歸類為本體式拓展的范疇.其次，在開展本體式拓展之前，學(xué)科教師應(yīng)該先完成對浮力這一單元內(nèi)容的教學(xué).這樣，學(xué)生將對浮力的基本知識結(jié)構(gòu)有一定的了解和掌握.而在這個基礎(chǔ)上，可以進行更深入的拓展和研究.通過這種方式，學(xué)生不僅能夠鞏固學(xué)科上的知識，還能夠鍛煉和發(fā)展邏輯思維能力.學(xué)生可以被要求設(shè)計一個新的實驗來測量浮力大小.學(xué)生可以思考如何改變實驗的參數(shù)，例如改變物體的形狀、密度或浸入液體的深度，以獲得不同條件下的浮力數(shù)據(jù).通過這樣的拓展，學(xué)生可以深入了解浮力的影響因素，并通過實驗驗證相關(guān)理論.本體式拓展還可以引導(dǎo)學(xué)生將浮力的測量問題與數(shù)學(xué)建模相結(jié)合.例如，學(xué)生可以使用數(shù)學(xué)模型來描述浮力與物體的密度、液體的密度以及物體浸入液體的深度之間的關(guān)系.學(xué)生可以使用數(shù)學(xué)方程式或圖形來表示這些關(guān)系，并利用這些模型進行浮力的預(yù)測和計算.

2.2.1 本體式拓展方向分析

教材文本內(nèi)容中應(yīng)用的稱重測量法來測量浮力大小的實驗，適用于測量物體密度大于液體密度的情況，能夠借助物體重力以及該物體浸沒在水中時彈簧測力計示數(shù)的差值來計算浮力大小，但這種方法存在一定的局限性，即物體密度遠遠小于液體密度時，當物體不能夠下沉到液體中呈現(xiàn)出漂浮的狀態(tài)時，此時再利用沉重法來測量浮力大小就顯得捉襟見肘了.以物體密度小于液體密度來測量浮力大小為切入點，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計測量密度小于液體的物體全部沒入液體時的浮力，以此來達成拓展學(xué)生思維意識的教學(xué)目標.學(xué)科教師可以為學(xué)生布設(shè)物理實驗任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生通過先設(shè)計后討論的方式來發(fā)揮其主觀能動性，在必要環(huán)節(jié)由學(xué)科教師介入引導(dǎo)，可以設(shè)計如下測量浮力大小實驗.

2.2.2 “測量浮力大小”物理實驗拓展方案

（1）實驗拓展方案一

“測量浮力大小”物理實驗拓展方案在“排水法”測量實驗框架下進行拓展和分析，由學(xué)科教師引導(dǎo)學(xué)生如何將密度小于液體的物體（即木塊）完全壓入水中，通過外力作用的方式將物塊完全沉入水中，并思考由外力作用下可能會產(chǎn)生的問題，即物塊和懸掛物都需要完全沉入到水中，通過計算兩個物體的重力來分析排開水的重力大小.但值得注意的是，當存在外力壓入時如何保障接觸的物體能夠不影響排開水的體積，學(xué)科教師引導(dǎo)學(xué)生明確使用體積較小的物體或纖細的物體來完成外力壓入，如圖1所示.

（2）實驗拓展方案二

“測量浮力大小”物理實驗拓展方案繼續(xù)在“排水法”測量實驗框架下進行拓展和分析，由學(xué)科教師引導(dǎo)學(xué)生利用存在明確質(zhì)量的物體來作為外力將物塊壓入到水中，可以利用存在明確質(zhì)量的砝碼作為外力來壓住物塊，通過計算物塊和砝碼的重力來測量浮力大小.但值得注意的是，學(xué)科教師需要繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生明確雖然砝碼的質(zhì)量固定，但極有可能出現(xiàn)沒有完全合適的砝碼將物塊完整壓入到水中，在微調(diào)外力質(zhì)量上存在難度的問題，進一步拓展學(xué)生思維，發(fā)散學(xué)生思維意識，讓學(xué)生聯(lián)想到替換固定質(zhì)量外力物體來解決質(zhì)量微調(diào)的問題，學(xué)生可能聯(lián)想到的實驗圖解如圖2所示.

（3）實驗拓展方案三

“測量浮力大小”物理實驗拓展方案在“稱重法”測量實驗框架下進行拓展和分析，由學(xué)科教師向?qū)W生提出引導(dǎo)性質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生在利用彈簧測力計的基礎(chǔ)上設(shè)計浮力測量實驗.學(xué)生在查閱相關(guān)資料后，極有可能設(shè)計出利用彈簧測力計將物塊完全拉入水中的實驗，學(xué)科教師應(yīng)及時對學(xué)生進行引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生明確在實際測量實驗中不宜在水中使用測力計的實驗弊端，即在水中應(yīng)用測力計不僅可能會對實驗器材造成損壞，甚至?xí)霈F(xiàn)測量浮力數(shù)據(jù)不準確的現(xiàn)象，逐步引導(dǎo)學(xué)生通過改變受力方向的方式，應(yīng)用滑輪來開展測量浮力實驗，如圖3所示.

2.3 “測量浮力大小”物理實驗主體式拓展教學(xué)總結(jié)

在“測量浮力大小”的物理實驗中應(yīng)用主體式拓展教學(xué)對于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展有著極為重要的意義.在“測量浮力大小”實驗中應(yīng)用主體式拓展能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)實驗設(shè)計和問題解決能力，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，以及促進學(xué)生間的合作和交流.通過讓學(xué)生親自設(shè)計實驗、提出問題和探索答案，使得學(xué)生能夠更加主動地參與學(xué)習(xí)，培養(yǎng)實驗設(shè)計和創(chuàng)新能力.此外，主體式拓展教學(xué)注重學(xué)生的實踐經(jīng)驗和科學(xué)思維的培養(yǎng)，通過自主收集數(shù)據(jù)、觀察現(xiàn)象和分析結(jié)果，學(xué)生能夠更好地理解科學(xué)原理，并形成批判性思維和實證推理的習(xí)慣.學(xué)生在團隊中合作、分享和交流，培養(yǎng)合作技能、溝通能力和團隊意識，這對于學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)極為重要.

值得注意的是，在“測量浮力大小”的物理實驗主體式拓展過程中，學(xué)科教師的引導(dǎo)拓展就是啟發(fā)學(xué)生思維、拓展學(xué)生思想的過程，學(xué)生在學(xué)科教師的引導(dǎo)下不僅不會偏離物理實驗的目標和方向，同時還能夠在一定程度上增加物理實驗拓展探究的趣味性，再讓學(xué)生體驗物理實驗探究成就感的基礎(chǔ)上，進一步激發(fā)學(xué)生對于物理實驗探究的積極性，提升物理實驗拓展探究課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率.

3 結(jié)語

綜上所述，在中學(xué)階段的物理學(xué)科實驗教學(xué)過程中，學(xué)科教師應(yīng)用拓展式教學(xué)能夠行之有效地提升課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率，通過不斷尋求拓展實驗切入點的方式來引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘物理知識，在啟發(fā)學(xué)生思維意識的基礎(chǔ)上，有效彌補傳統(tǒng)物理實驗課堂教學(xué)中的不足之處，通過將理論知識與實踐結(jié)合起來的方式，促進學(xué)生全面發(fā)展并真正掌握科學(xué)方法和物理思維，實現(xiàn)培育學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)目標.

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