初中物理教学中培养学科素养的个案研究——以“生物电池充电的探究”为例

初中物理教学中培养学科素养的个案研究——以“生物电池充电的探究”为例

王伟薇

兵团三中   新疆乌鲁木齐市  830001

摘  要：基于近年来国家对学科素养的高度重视，以实验“生物电池充电的探究”为案例，发现学生自主发现问题，可以在内驱力的作用下，利用科学方法，展开科学探究、查阅资料、学习科学知识，培养求真求是的科学精神，直至创新，这是帮助学生进入自主性学习探究的好途径。

关键词：学科素养 生物电池  充电

习总书记在2003年7月的《理论学习要有三种境界》[1]一文中，曾引用了王国维提出的治学三种境界，即“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”，“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，“众人寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”，其实对于初中的物理学习，这三种境界也同样适用。刚接触物理时，学生会感到有些迷茫，这就是第一种境界，只要学生能怀着“上高楼”的信念，就能够顺利的进入物理学习之门，而在学习的过程中，学生们会遇到一些复杂的计算，不好理解的知识点……这些可能会给他们的学习带来一些困难，但是只要达到了第二种境界，真正能钻研进去，就一定会找到适合自己的学习方法，在掌握知识的同时，很多之前的疑难问题就会自然而然地迎刃而解了，也就实现了第三种境界。在这个过程中，物理教师对学生的启发和引导起到了至关重要的作用。

为了适应时代发展、国家需要和社会需求，学生精神层面的发展就显得尤为重要。而物理学正是一门以实验为基础的自然学科，在物理学的知识体系和物理学家身上都有着众多的科学精神，因此作为物理教师一定要在教学中有意识地培养学生的学科素养。

学科素养的培养是一个持续的过程，需要学生经历感知、探究、反思、体验，物理实验则能很好的帮助学生构建物理情景，在自主探究过程中不仅学会用科学的方法去获取科学知识，还体验到了科学的乐趣，培养了科学创新的精神。

在学习物理的过程中，学生是否能自主的发现问题是至关重要的。学生能提出问题就说明他在自主思考，这是求知的开始，也是教师启发学生最好的时机。教师在适时的指导学生利用科学方法展开科学探究、查阅资料、学习科学知识，培养求真求是的科学精神，直至创新，这是帮助学生进入自主性学习探究的好途径。

例如，在讲述“电压”这一课时，为了提高趣味性和引起学生学习的热情，笔者在课中做了水果电池的小实验，学生们意犹未尽……课下他们问了很多关于水果电池的问题，为了让他们保持这种学习的劲头和研究问题的好奇心，笔者安排每人都带上自己想研究的水果，专门到物理实验室利用实验课亲自去探究水果电池的电压，这是他们第一次自己主动要求做实验，他们从身边的水果开始，苹果、葡萄、柠檬、火龙果……，串联的、并联的、他们按照科学探究的几个步骤在物理实验室里探究的不亦乐乎，有很多小组还得到了一些意想不到的结论，比如：水果电池的电压与水果的含水量、pH值，插入水果的金属片种类，金属片插入水果的深度，连接导线的长度，水果的个数……有关。只有梁程顺同学这一小组，他们给水果电池充电，水果电池的电压竟然真的升高了，其他同学自发鼓起掌了……他们另辟蹊径，从一个全新的角度发现的水果电池的另一面，他们没有满足于这一次实验结论。继续利用课余时间，他们组合理分工，任务明确，一次次的实验，记录，总结，按照科学探究的几个步骤，完全自主的选择材料，从最早的水果，再想到自来水，肉……，他们经过多次改进和实验，在老师的帮助下，以实践报告的形式完成了本次自主探究实验。

一、活动目标

通过探究实验，证明给生物充电可以加大该生物的电压并非为偶然性。

二、研究方法

实验法：通过实验进行研究

控制变量法：给不同生物物体串连上不同的电压和时间，观察并记录电压变化，进行对比研究。

三、实验原理

水果电池是利用金属片与水果中的化学物质发生反应而产生电能的一种电池。

四、活动过程

（一）向实验室相关人员借用实验室

（二）准备实验材料

实验材料包括：电学实验桌，铜钉，铁钉，导线，电压表，开关，秒表

实验物体有：葡萄，苹果，柠檬，可乐，自来水，鱼肉，猪肉……

（三）连接充电电路及检测电路

（四）实验步骤

首先，选择实验充电生物对象，正确接入正负极；然后闭合S2断开S1，读出电压表示数，完成后，断开S1S2。

其次，设定电学实验桌上的直流输出电压值，闭合S1断开S2，给生物体充电，观察电压表示数并记录；充电一定的时间后，断开S1后，接着闭合S2，记录电压表示数。

测量完成后，取下充电生物对象，换上新的生物对象，改变变量进行实验。以此类推。

（五）记录

五、结论

（一）给生物插上铜钉和铁钉，由于发生化学反应，产生电压，但电压不高。

（二）给插上铜钉、铁钉的生物充电，能使生物电压增大。

（三）同种物体充电下，物体会有最大电压值，达到最大电压时，继续充电，不论时间长短、电压大小、最大电压，基本不会改变。

（四）停止充电时，物体电压会从最大值不断减少，会降到某一数值停止，但大于未充电前数值。

（五）同种物体电压的最大值，停止充电降到的数值基本相同。

六、收获与体会

（一）水果电池产生的电流较小，且不能产生电流的时间不长，所以水果电池无法替代传统的电池。

（二）水果电池环保，对环境不会造成污染。

（三）我们不仅在实验中学会分工与合作，同时能鼓励身边同学多动手实验，感受物理实验乐趣。

从这份实验报告可以看出，这些学生真的是在好奇心的驱动下，按照科学的方法，经历了科学探究的整个过程。这中间有疑惑、有迷茫、有争执……他们在内驱力的作用下，克服了很多困难（电压表量程不合适，他们自己查资料相互学习，看着说明书学会使用了万用电表，促使组内学困生由此爱上了物理……），虽然整个过程还有很多可以改进的地方，但仅仅这一次的课外实验探究活动，就让班里很多浑水摸鱼、乱凑实验结论的学生也开始重新思考这个看似简单的实验，求真求是的科学精神，就这样在潜移默化中，深深刻在这些学生的脑海里。

在这个实验的过程中，不仅考察了学生正确连接电路和正确使用仪器，更是提高了学生提出问题、分析和解决问题的能力，培养了学生的科学精神、团队精神，更重要的是培养了学生的科学素养。通过一次简单的实验体验过程，已经让学生充分认识到实验在科学探究中的重要地位。

《中国学生发展核心素养》[2]提出，“核心素养”是各学科教育落在学生身上最有价值的必备品格及关键能力，是知识与技能、过程与方法、情感态度价值观的整合；是个体在面对复杂的、不确定的现实问题时，能够发现问题、解决问题的综合品质。因此笔者认为可以在平时日常教学中多开展课内课外的实践活动，让学生们在内驱力的作用下，有效培养科学精神，提升学科核心素养。

参考文献：

[1] 习近平.之江新语[M].杭州：浙江人民出版社，2007.

[2]核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养.中国教育学刊.2016（10）.1-3.

兵团三中 王伟薇

（初中物理教师副高职称）

乌鲁木齐市天山区二道湾二巷199号

2024年3月