初中物理微实验课程建构分析

物理学既是一门理论科学，又是一门实验科学。在物理学发展史上，理论探索与实验发现是互补的，它们相互交织，相辅相成，共同推动物理科学的发展。因此，在初中物理教学中，教师不仅要引导学生学习物理理论，更要引导学生进行物理实验。通过物理微实验课程建构，为学生搭建物理实验的平台，推动学生进行物理实验，培养学生的物理实验技能，使学生生成物理学科核心素养。物理实验改变了学生的学习方式，拓展了学生物理研究的时空，让学生展开了富有创造性的物理学习。在物理实验中，学生甚至可以成为一个物理学习、物理研究的创客。

一、充实物理实验内容，让学生脑洞大开

传统的物理学习，往往是物理纸笔学习，即做物理习题、解物理习题、讲物理习题等。学生的物理实验学习常常会出现这样一种现象：做实验不如讲实验，讲实验不如背实验。物理实验缺失甚至缺席，导致物理教学效度大打折扣。在物理教学中，教师首先要充实物理实验内容，让学生“有验可实”（证实或证伪）。微实验目标准、起点低、切口小，有助于激发学生的探究兴趣，调动学生物理实验的积极性，让学生乐于实验、善于实验。在物理教学中，教师不仅可以将教材内容纳入物理微实验课程之中，而且可以将学生生活中的现象纳入其中，如此，物理实验就更能激发学生的好奇心、求知欲。充实物理实验内容，能让学生“脑洞大开”，学生就会发现，生活中处处有物理。例如八年级物理上册“物态变化———水的沸腾”一课，教材只是让学生做一个简单的物理实验：给一个装了一定量的水的杯子加热，然后测量水沸腾时的温度。为了拓展学生的认知，笔者充实物理实验内容，引导学生做一个对比实验：加热两个小烧杯的水，其中一个敞开杯口，另一个加上一个密封盖，两个杯子中均放置一个温度计。当学生给两杯水加热，就不难看到：开口的杯子水沸腾的温度是100℃，并且始终保持在100℃，另一个加了密封盖的烧杯，其温度明显超过了100℃，这是为什么呢？对比实验能激发学生的物理学思考。经过研讨、交流，学生能够明晰：加盖后杯内气压增大，因而水的沸点升高。在物理微实验过程中，每一个学生的物理学思维都被调动、激发出来，他们不仅认识了沸腾，而且更为深刻地认识到沸腾点的相对性，认识到沸腾点是不同的、有条件的。不仅“知其然”，更“知其所以然”。物理微实验，关键是调动学生物理实验的积极性。尽管学生在物理实验过程中似乎显得“乱哄哄”的，但是这种“乱哄哄”的表层之下，是学生物理思维、物理想象在涌动。当学生的物理实验兴趣、物理实验潜质被激发出来，学生就会从被动实验转向主动实验，从模仿实验转向创造实验。在物理微实验过程中，教师要鼓励学生探究、鼓励学生质疑，从而让学生在做中思考、在做中学习、在做中研究，做、思、学融为一体，不断培育学生的批判意识、创新精神和实践能力。

二、丰富物理实验形式，让学生意趣飞扬

物理实验的形式非常丰富，主要有模仿实验、模初中物理微实验课程建构型实验、对比实验和切片实验等。从实验目的上看，物理实验主要是为了引导学生探究，或者引导学生进行验证。探究是为了让学生亲身经历物理知识的诞生过程，而验证则是为了让学生运用各种方法、策略对物理知识、结论等进行证明。进入“互联网+”时代，物理实验形式得以拓展、延伸，学生可以运用多媒体、网络等进行虚拟实验、计算机实验等，实验更具有精确性、可控性、便捷性、数据性等特质。丰富的物理实验形式，让学生意趣飞扬。例如八年级下册“伽利略的斜面小车”实验，教师可以采用一个对比实验，让学生认识到小车的运动状态与水平面上受到的阻力相关，其变化条件是斜面的阻力。其中，一组平面比较粗糙，另一组平面相对光滑，还有一组平面很光滑。通过实验，学生认识到，水平面越光滑，小车在水平面受到的阻力就越小，从而小车就能保持相对长时间的直线运动，运动的距离就越远；反之，水平面越粗糙，小车在水平面上受到的阻力就越大，从而小车运动的距离就越短。因此，理想的状态是水平面没有阻力。如果水平面没有阻力，小车的速度就不会减少，小车就会一直运动下去。在学生通过传统的物理实验得出影响条件以及通过逻辑推断得出理想状态下的小车运动状态后，教师可以链接计算机实验，进行理想化的实验演示。尽管计算机的演示也是一个人为的虚拟设定，但是借助这样可视化、替代性的虚拟实验，能增进学生对“物体不受外力作用保持自己速度、方向不变”的理解。这样将现实实验与虚拟实验结合到一起，有助于形成学生的物理理性认知。伽利略的这一“理想实验”，将现实的可行性与严密的逻辑推理、极限想象等有机结合到一起，发展了学生的物理素养。在现代信息技术背景下，丰富的实验形式，更加完善了学生的物理认知。在物理实验过程中，有些条件非常苛刻的实验，只有借助计算机才能得以实现。通过物理实验，学生不仅能了解实验现象的变化与什么因素有关，更能认识到趋近实验结论的理想条件要素。正是借助计算机模拟，让想象中的“实验不可能”变成了可视化、虚拟化的现实，从而坐实了学生的物理想象。

三、完善物理实验展示，让学生百花齐放

学生的物理实验需要教师积极地指导，同时也需要教师积极地评价。在物理教学中，教师要将学生的物理实验展示出来，以便蓄积学生物理实验动能。因为学生的每一个实验都是学生物理智慧的确证与表征，是学生主体性的彰显，独特性的弘扬。完善物理实验的展示，能让学生的物理学习“更上一层楼”。例如，教学“电路的组成和连接方式”，笔者给学生提供了开关、导线、电池、灯泡等，让学生亲自组装、自己设计、观察仪表、总结规律。不同的学生有不同的电路连接方式，展示、比较这些连接方式，就能发现电路的连接无非就是两种：一种是串联，另一种是并联。在串联中，电流路径只有一条；在并联中，电流路径有多条。串联的灯泡，亮度明显变淡，而并联的灯泡，亮度基本不变。在展示的过程中，笔者重点让学生相互纠错，一旦发现操作不当，尤其是短路、断路、电路错乱等情况，都要学生进行电路分析，从而让学生自己解决电路障碍，提升实践能力。由于课堂展示时空有限，笔者让学生在课后借助微信群、QQ群等继续展示。于是，有学生将电路图用手机拍摄下来，然后发送到学习群，借助于微信、QQ等现代展示平台，学生能更为平等、自由、深入地展开交流。这样的交流，不仅师生、生生可以参与进来，而且学生家长、圈外人士也可以参与进来，从而让交流更具广度、深度。物理实验课内外展示的结合，有效地深化了学生对物理知识的认知，例如什么是短路、怎样的链接就是短路等的认知。物理实验展示中的错误，更能给学生以积极的启示，例如错误的电路连接，就能让学生对电路连接形成更深刻的认识。物理实验是连接学生物理知识与实践的桥梁，只有通过物理实验，才能实现学生物理知识向物理能力的转化、发展。在物理微实验课程建构中，从实验的思路设计到实验材料的准备，从实验现象的观察到实验数据的记录和实验规律的发现，都需要引导学生积极主动地参与。学生通过眼观、耳听、手动、脑思等的协同来完成，从而最大限度地展现实验能力。著名华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者丁肇中先生说：“自然科学理论不能离开实验基础。”学生的物理学习不是依靠对物理知识的死记硬背，而是依靠对物理学基本原理、定律等的真正理解来完成的。物理实验有助于学生的物理理解，为学生物理知识的理解提供了“外源帮助”，而物理知识的理解为学生的物理实验提供了“内源支撑”。在物理实验过程中，要引导学生积极参与，充分运用实验，并且超越物理实验，形成对物理知识的本质理解、深刻认知。通过物理实验，能实现学生的物理思维跃迁，提升学生的物理学习能力，发展学生的物理核心素养。

作者:仇宇隆 单位:南通市竹行中学