基于核心素养的初中物理低成本实验探索

基于核心素养的初中物理低成本实验探索

核心素养的低成本实验要求教师具备的核心素养，是教师言传身教、潜移默化地促进学生科学素养的提升。作为教学主导，教师应具备扎实的专业知识、不断更新的教育理念和“信手拈来”的低成本实验制作。每每想起“知识全还给老师您了，学费能否还给我”诸如此类戏言，我不禁深思：物理课程的价值是什么呢？大教育家冯·劳厄说过：教育给予我的是当所有学过的都忘后所留下的东西。物理研究的内容和规律可能随时间流失而遗忘，然而研究的思想方法、解决能力等将长期支持着学生终身发展的人格品质和关键能力的物理素养以及动手、协作、自主探究、竞争与创新的能力素养，是永远不会还给老师。本文以“神奇的眼睛”为例，谈低成本实验的探索，寻求学生核心素养的培养。

一、变废为宝，知识贴近生活，化抽象为直观。

物理是以实验为主的科学，学生对探究的专注度直接影响到物理知识体系的构建。尤其是初中物理知识与概念的建构，需要学生在设计探究中获得。手持技术或传感器DIS等高大上的数字化实验为教学增色不少。与成本高且操作难度大的它们相比，低成本实验有成本低与智慧高的优点：贴近学习者，源于生活，让学生体会到物理随处可见。低成本教具是利用废弃、低廉的材料设计的用于实验探究的器具。朱正元教授提倡“瓶瓶罐罐当器材，拼拼凑凑真实验”、李政道博士指出“师生设计制作的教具，总比买来的用得顺手”。

例：眼睛的成像原理及调节，教材以圖片呈现，看远处，晶状体折光弱、焦距长。相反，折光强，焦距短。作为规律课：“神奇的眼睛”。部分老师采用不同焦距的凸透镜，模拟眼球；有些老师用透明水瓶，挤压变焦，二者各有缺陷，前者无法连续变焦，后者成像模糊且难以收集。

本实验：取长、宽各为16cm、3cm透明塑料片，胶好定型图2a，弹性薄膜做底，装适量水。将光照到水透镜，光线会聚于“视网膜”上，模拟眼球视远处（图2b）；将三线光调成微发散光，挤压水透镜使凸起，光线会聚于“视网膜”，模拟眼球视近物。实现连续调焦，得出凸透镜曲率越大，会聚能力越强，焦距越小；反之，会聚能力越弱，焦距越大。

图2c，水透镜会聚强，焦距短，远物成像在视网膜前，视物模糊，即近视，远物无法清晰成像在视网膜。图2d，水透镜会聚弱，焦距短，近物成像在视网膜后，即远视，模拟屈光度不够，近物无法清晰成像在视网膜。

通过教师主导、学生自主设计制作的连续变焦水透镜，模拟眼球成像直观明了。低成本实验利于释疑解惑，消除了学生畏难心理，于仿真情境建构知识。相反，填鸭灌输、讲实验、假探究，学生无法思考“可能存在问题”，长期重复训练不能达到发展问题意识和提高探究能力，不能促进真正理解科学探究的精髓。物理核心素养要求学生参与低成本实验设计、真探究。

二、师生互补，能力起于自主，变被动为主动。

低成本自制实验器具浓缩了制作者精华，是无可替代的。纵观近些年中考以及实验技能竞赛，自主设计的实验探究越来越多。教师利用低成本自制教具进行教学，学生的问题解决能力、创新与竞争能力、自主探究能力将有效提高。低成本实验提高课堂教学实效，提升学生核心素养。

教学中，用透镜模拟晶状体，改变物距模拟远近不同的物体，要使清晰成像在视网膜，需更换不同焦距的凸透镜，移动“视网膜”到“晶状体”的距离，其与眼睛视物的实际相左，探究难度大，实效差，且焦距变化不连续，给教与学带来大麻烦。笔者与学生制作水透镜替代玻璃透镜，通过改变水透镜的曲率，改变焦距。它改进了原有的器材不足，实现连续变焦。

水透镜制作：气门芯钻入PVC管些许，胶牢封闭。圆形橡胶薄膜与PVC管双面胶牢。注：两面薄膜拉伸黏胶程度一致。将注射器、胶管、气门芯如图组装好，往里面注水、排气，确保水透镜充满水，无气泡。注射器注水或吸水，实现连续变焦（图3）。低成本教学具制作，学生参与兴致高，获取结论有别于以往的假探究、填鸭灌输，有利于发展学生核心素养。

三、总结

核心素养的低成本实验要求教师具备良好的核心素养，通过言传身教，潜移默化地促进学生科学素养的提升。学生在求索未知世界、建构知识、能力发展等过程中，离不开教师对事物的解析、引领示范，离不开适时启发和引导。它融入教师对事物发展的理解、个人情感、态度、价值观。作为主导者，教师必备高超理论知识，不断自我更新的教育理念和信手拈来的低成本实验。随处可见的坛坛罐罐，都可带给学生极大的冲击。这种出自师生之手制作的教具，对学生的科学素养提升、未来自我追求和发展将大有裨益。学生不再说：知识还给老师了。核心素养的低成本实验探索要求教师更新教学观，以学生核心素养的提升为目标，关注学生知识建构。