例談核心素養理念下中學物理實驗創新設計與實踐

何臨紅

【內容摘要】在核心素養理念的引領下，初中物理實驗教學更加注重探究性、實踐性、思維性。教師要改變“知識本位”的傳統實驗教學模式，加強實驗理論、實驗材料、實驗過程、實驗載體的創新優化，增強物理實驗課堂教學張力，促進學生物理綜合素養的全面發展。

【關鍵詞】核心素養 ?中學物理 ?創新設計 ?教學實踐

物理實驗是推動學生多維度能力成長的有效教學途徑，對學生科學探究、科學思維、科學態度等物理學科核心素養的塑造都有著重要意義。初中物理教師要加強實驗教學資源的開發和利用，以創造性的視角展開物理實驗的教學設計，使物理實驗教學內容更加貼合學生心理認知特點，滿足不同學生獨特的物理實驗學習需求，促進學生個性化發展。

一、創新實驗理念，關注能力生成

初中物理學科的傳統教學理念中，更加強調實驗相關的物理知識講解，學生多是處于被動接受的學習地位，親自參與物理實驗的機會有限。教師要充分認識物理實驗獨特的教學價值，關注學生物理實驗能力生成，多創設一些實踐性、開放性較強的物理實驗學習活動，提高物理實驗課堂的自由度，使學生能夠充分參與到物理實驗學習中，鍛煉學生動手能力和實驗思維的同時，還能幫助學生獲得更加直接、深刻的實驗學習體驗，引導學生物理知識體系準確建構①。

教師立足學生實驗能力基礎，對一些學生操作能力范圍內的演示實驗進行改編，組織學生自主實驗或合作實驗，提高實驗教學的實踐性?！巴妼Ь€在磁場中的受力”是人教版九年級《電動機》章節的演示實驗。從實驗操作難度來看，該實驗對具備電路實驗基礎的學生來說，操作難度并不大，而且實驗室的實驗裝置配備齊全，完全具備改編為探究實驗的條件。教師在課堂開始時，啟發學生回顧有關電流、磁現象、磁場的相關知識，提出探究學習課題，組織學生閱讀教材中的實驗內容，以小組為單位進行探究實驗。從學生實驗過程的行為表現來看，雖然各小組會在電路組裝、電源選擇等方面出現一些問題，但都能通過合作學習進行解決，最終得出準確的實驗探究結果。教師根據實驗內容特點進行改編設計，使學生的動手能力和探究能力得到了充分鍛煉，有利于學生“科學探究”“科學思維”核心素養的養成。

二、創新實驗材料，提升參與效度

對于一些操作難度較大、實驗器材較為有限的物理實驗，并不適合以分組實驗的形式進行展開，教師只能采取課堂統一演示的教學方式，一定程度上削弱了學生實驗學習的參與效度，限制學生實驗學習效果。針對這一問題，教師可以對實驗材料加以創新，從日常生活中挖掘實驗教學素材，制作一些簡單的實驗教具，在保證實驗準確性的基礎上，用自制教具替換物理實驗中的部分材料，削弱物理實驗的操作難度，從而為學生親自進行實驗操作提供更多機會②。

學生的日常生活中，蘊含著廣闊的物理實驗教學的創新空間，教師要善用創造性思維，制作一些富有生活氣息的物理實驗器具。用音叉來驗證“聲音是由振動產生的”實驗課堂中，實驗室中音叉器材的數量有限，無法讓每個學生都能用音叉進行實驗。教師從學生生活入手，搜集了一些發聲時振動現象明顯的生活物品帶到課堂中，為學生提供了玩具小鼓、小鐵棒、琴弦、橡皮筋等實驗材料，讓學生用自己的方法，讓這些物品發出聲音，根據實驗現象，總結這些物品發聲時的共同特點。自主實驗內容并沒有難度可言，學生結合生活經驗，很容易就能想出敲擊、撥動等不同的方法讓物品發聲，多組實驗材料的選擇，也讓學生得到了豐富的實驗感知體驗，學生在分析不同物體發聲時的共同特性的過程中，排除了無關因素的實驗影響，清晰的認識到發聲體的相同點是產生了振動，實現了物理概念的自然生成，也讓學生認識到物理知識在生活中的應用價值。

三、創新實驗過程，滲透探究活動

無論是驗證型實驗還是探究型實驗，都是為了特定的物理教學目標服務的，教師既要注重實驗教學的實踐性，確保學生實驗課堂的學習體驗，還要提高實驗過程的思維性，啟發學生對實驗原理、實驗過程、實驗結果的深度思考。這要求教師要選擇合適的切入點，創新實驗教學過程，利用問題驅動、探究情境等多種教學手段，把實驗內容相關的探究性學習活動有序滲透到課堂教學中，引發學生的認知沖突，激活學生物理學習思維，提升學生物理實驗學習的思維品質③。

教師要為學生物理實驗的探究學習設置一定的思維梯度，利用必要的演示實驗和語言分析，幫助學生建立基本的理論體系，再適時切入探究學習活動，循序漸進的引導學生展開深度學習?！傲黧w壓強與流速的關系”小節教學中，教師在課堂導入環節創設實驗教學情境，把一張撲克牌沿長邊折疊出90°左右的夾角，放置在桌面上，凹進去的部分朝向桌面。教師向撲克牌下面的空間吹氣，可以發現撲克牌非但沒有被吹翻，反而更加牢固的停在桌面上。實驗演示結果與學生已有生活認知相沖突，學生的求知欲都被調動起來。此時教師再組織學生展開合作探究，用手邊的草稿本等材料設計與演示實驗相似的實驗內容，觀察實驗現象是否與教師演示的相同，探究其中的物理規律。在問題驅動下，學生積極投入到實驗探究學習中，結合自主閱讀學習成果，準確建立“流速大的地方，流體壓強小”的概念認識，順利落實物理實驗教學的知識目標，培養了學生“科學探究”的核心素養。

四、創新實驗載體，拓寬認知視野

教師借助物理實驗直觀、具體的實驗現象，能夠引導學生建立實驗相關的物理概念、物理規律的表象認知，幫助學生把這些直接感知轉化為理性認知。但初中階段的物理實驗中，有部分實驗受限于操作難度、時空條件等因素，難以得到清晰可見的實驗現象。教師處理這部分實驗內容時，可創新物理實驗教學載體，利用現代信息技術設備，輔助物理實驗的順利展開，提高物理實驗的說服力，拓寬學生物理認知視野。

例如，“光的折射”概念教學時，教師經常用小棒和裝水的玻璃瓶進行的演示實驗，但由于教室內學生觀察視角、觀察距離的差異，難以保證每個學生都能直觀觀察到實驗現象。教師借助投影儀設備，放大實驗現象，使教室中每個學生都能觀察到清晰、明顯的實驗現象。課堂總結環節中，教師引導學生聯系生活實際，想一想生活中還存在哪些“光的折射”的生活現象，發散學生物理學習思維，鞏固學生課堂學習內容的認知理解。課堂教學結束后，教師利用網絡平臺，把有關光的折射原理的實驗教學資源發布到學校網站或者班級的微信群中，供感興趣的學生課下學習，豐富學生物理知識面，加深學生物理知識的理解。通過信息技術教學手段有效應用，把“光的折射”概念教學貫穿于課堂內外，為學生提供了多元化的概念認知素材，拓展了學生對折射現象的認知深度和廣度，提高了實驗教學的實效性。

教師要轉變傳統教學理念中過度依賴教材的教學方式，在利用好教材中有效的實驗教學資源的基礎上，還要積極探索、大膽創新，嘗試把更多新穎、高效的物理實驗教學模式應用到課堂當中，豐富物理實驗教學資源，為學生物理知識生成和物理能力成長搭建多元化的實驗學習平臺，不斷提高學生創造性學習能力，使學生得到全方面、多維度的成長與發展。

【注釋】

① 周繼升. 讓創新思維能力在物理實驗教學中萌發[J]. 教育藝術，2018（06）：53-55.

② 官秀平. 初中物理實驗教學方法的創新思路分析[J]. 江西教育，2019（08）：77-79.

③ 鄭武官. 指向核心素養的生活化創新物理實驗研究[J]. 名師在線，2020（02）：16-18.

【本文為貴州省教育科學規劃課題《核心素養理念下中學物理創新實驗設計與實踐的案例研究——以都勻地區為例》（課題編號：2017B009）研究成果之一。】

（作者單位：貴州省都勻市教育局教育科學研究中心）