基于核心素养下物理研究性学习的教学实践
基于核心素养下物理研究性学习的教学实践
——以《声现象》教学为例
江阴市华西实验学校 朱峰磊
摘要：“核心素养”成为基础教育的新热点，物理教师如何在教学实践中培养学生的物理学科核心素养，成为新时代物理教师的责任和使命。培养学生的“物理学科核心素养”，不仅是学好物理知识，更重要的是培养学生的物理思维能力，探究能力，养成严谨的科学态度，认识事物发展规律，能用物理的思维去思考并解决实际问题。然而“物理研究性学习”便是注重科学探究，提倡学习方式多样化的一种教学方式。物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。
关键字： 核心素养 物理研究性教学 实践
“研究性学习”核心定义：
研究性学习是以“培养学生具有永不满足、追求卓越的态度，培养学生发现问题、提出问题、从而解决问题的能力”为基本目标；以学生从学习生活和社会生活中获得的各种课题或项目设计、作品的设计与制作等为基本的学习载体；以在提出问题和解决问题的全过程中学习到的科学研究方法、获得的丰富且多方面的体验和获得的科学文化知识为基本内容；以在教师指导下，以学生自主采用研究性学习方式开展研究为基本的教学形式的课程。
物理教学现状分析：
在传统的物理教学中，更多的注重的是教师教的过程，而不是学生学的过程，很多时候，教师都是平铺直叙的讲解教材内容，一遍遍强调知识点，使得课堂教学枯燥，缺乏吸引力，无法充分调动学生的学习积极性。
针对以上现象，在2011年版的《物理新课程标准》对物理课堂探究式教学提出了以下实施建议：1.正确认识科学探究式教学；2.合理设计科学探究活动；3.有效实施探究式教学。另外，教师还可以结合当地条件和学生情况等设计一些课题，或让学生自己提出课题进行研究。这些自主设计的课题为实现本标准中所要求的科学探究能力目标提供了更多的课程资源。
研究性学习是注重过程的学习方式，是物理课堂改革的良好模式。教学照理说，研究性学习强调的是学习过程，但以下仍然是比较普遍的情况：
1、在介绍和展示研究性学习的成果时，往往把研究的结论作为研究性学习的惟一成果，并不意识到学生研究能力提高的事实、过程和原因分析是更重要的成果。
2、指导教师对研究性学习课题的指导，往往把目光集中在获得研究结论上，而对研究过程和方法的指导，缺乏应有的重视。
“研究性学习”的实施：
苏科版教材八年级第一章是《声现象》，由于八年级的同学刚开始接触物理，让学生经历科学探究过程，学习科学探索的方法，培养探索的精神、实践能力和创新意识的第一课就显得格外重要。
物理课中，习题教学是一种师生普遍重视、实施频率很高的教学活动。解答题目的目的是为了得到一个最终结果，解答的水平通常是以结果是否正确来评价的。因此，追求一个正确的结果，不仅成了学生解决问题的目标，也成了教师组织教学活动的目标。
例题一.如图1所示，伍实同学用示波器、钢锯条和台钳研究声音的响度.他将钢锯条的下端夹紧在台钳上，上端用手扳动一下，使钢锯条振动发声.实验中，他进行了两次实验，第一次锯条发出的声音响，第二次锯条发出的声音轻，他同时观察到示波器上显示的波形幅度分别如图2、3所示，则他得出的实验结论是_______________________.
图1 图2 图3
本题的答案是：振幅越大，响度越大。
这个题目涉及的物理仪器是示波器，但是对于初中学生来说比较陌生。在讲解该题的时候有困难，学生无法理解波形和声音三要素之间存在的关系。所以笔者认为绝大多数学生在解题时是在用所学的物理知识套用，并非亲身经历真正的探究。而想通过正常实验来展开探究活动又受困于学生实验器材的缺乏。
笔者利用家校联系所用的QQ群，将音频示波器软件发在群里，供家长下载安装。当天布置物理研究性学习作业：利用音频示波器软件研究生活中的各种声源发出的声音，并找出波形与声音三要素的相应关系。同学们利用家中电脑安装该软件后，接上麦克风，采集声音信号，即可得到某时刻声音信号的波形。根据家校联系群的反馈信息：孩子和家长一起参与玩的不亦乐乎。对于这种形式新颖的作业，深受学生甚至家长的喜爱。
“研究性学习”的评价：
评价的目的是为了促进学生的全面发展，应改变以往过分强调甄别和选拔的做法，充分发挥评价的诊断、激励和发展功能。通过“研究性学习”活动，诊断学生在发展中的优势与不足，并在此基础上提出针对性的指导意见，有效促进学生的学业进步和全面发展，改进教学工作，促进教师的专业成长，做到教、学相长。
学生汇报一：
器材（音叉、电脑、麦克风）
探究过程：
用小锤敲击音叉，音叉发声。仔细听音叉发出的声音，感受声音的变化。声音的响度越来越小，到最后就没有声音了。我们采集的声音波形的信号，根据响度变弱，声音波形振幅变小。
1、小锤重敲音叉时获得的声音波形图像：
2、小锤轻敲音叉时获得的声音波形图像：
由于学生经历探究过程很自然得出：振幅越大，响度越大。
例题二.在环境监测中，监测人员使用专业的仪器对声音进行波形测定．下图是某次监测的结果，则波形________是乐音波形.
这个题目涉及的知识是噪音中的，有关噪音的波形是杂乱无章的、无规律的这个知识点。学生在学习的过程中是被动的接受知识缺乏主动探究过程。
学生汇报二：使用音频示波器软件在“研究性学习”中分别获得的2个波形。
1、播放肖邦钢琴协奏曲时获得的声音波形图像：
根据图像可以得出：乐音的波形是有规律的。
2、播放噪音时获得的声音波形图像：
根据图像可以得出：噪音的波形是无规律的，杂乱无章的。
学生汇报三：发现信号发生器可以发出不同频率的声音，声音的音调会随频率的变化而变化，频率越高，音调越高。
让学生感受低频和高频的声音，发现频率太低听不到、频率太高也听不到。教师总结：人耳的可听声范围是20～20000Hz
“研究性学习”使学生获得准确、生动、形象、具体的物理知识，另一方面把学到的每一点知识找到根据，与真实的实物形象联系起来，深刻地理解事物，学会科学的、创造性的物理思维方法，发展创造力。同时，让学生一起经历这个探究的过程，通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。
改革以书本为主、实验为辅的教学模式，提倡多样化的教学方式。物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。
尽管听讲式学习和研究性学习各有长短，我们不能简单地说听讲式学习就是落后的、研究性学习就是先进的，但不能不承认，研究性学习确有其独特的好处与必要性。国内有学者对开展研究性学习的理由进行了概括与总结，认为探究是一种人的本能，儿童天生就是探究者；探究是人的生存之本，是人类的一种生存方式；探究是学生了解和认识世界的重要途径；通过亲身探究获得知识是学生自己主动建构起来的，是学生真正理解、真正相信是真正属于学生的知识。
参考文献：
黄永忠，基于物理学科核心素养下的探究式教学案例分析.《中学物理》2019年1月.
《物理课程标准》2011年版.北京师范大学出版社