初中設計性實驗對學生物理核心素養培育探析

吳毛順

（安徽師范大學出版社，安徽 蕪湖 241002）

0 前言

自2014 年教育部便發布了關于“核心素養”基本概念的《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》。在學生廣闊的學習道路上，核心素養的培養對學生有著重要的意義，良好的學科素養不僅對于學生的學習能力、整體學習效率、學習熟練度、綜合素質有著有效的培養、提升，還能使教師的教學手段多樣化，推進教學進度。在初中物理教學中，設計性實驗教學是不可或缺的一部分， 特別是在新課改背景下，身為傳道授業解惑的初中物理教師更需要積極主動地響應國家關于素質教育的政策，在教學時科學合理安排設計性實驗，使學生的物理核心素養得到有效培育。

1 關于初中物理核心素養的實質

作為初中教育中緊密結合理論教育與實踐教育的一門重要學科——物理學科，不僅能夠彌補文科教育注重理論的瑕疵，還應在學習中充分體現科學核心素養的訴求。初中物理學科核心素養主要體現在四個方面：一是物理觀念，簡單地說，就是關于物理基本概念及規律，使學生形成運動、力的相互作用、能量的轉換等的基本認知。 二是科學思維，即對于活動的形成有著科學的認識， 需要學生能夠運用科學的思維了解、處理事物和物質、行為規范性、有效處理問題等。三是科學探究， 要求學生提升自身的物理探究能力，學生需要主動學習，提出問題，使自身猜想假設形成問題，有效搜集信息并處理問題，并取得正確結論和有效解釋；并在此過程中，對如何設計實驗、探究實驗的實現過程和結果展開交流、評價和反思，在科學探究中體驗物理的樂趣。 四是科學態度與責任，需要學生從根本上認識科學，對科學、社會、技術、環境間的關系有正確的認知，做出正確的科學及情感行為。 日常物理實驗教學實踐顯示，物理設計性實驗對物理學科核心素養的培育有著不可替代的作用。

2 初中設計性實驗對學生物理核心素養的培育策略

2.1 深入研究物理設計性實驗原理，樹立學生物理學科觀念

初中物理課程的核心素養之一——物理觀念，即學生思想中經過提煉和升華的物理知識及概念。物理實驗原理是初中物理設計性實驗過程及成果展現的來源。 實際的課堂教學中，物理教師應該多利用多媒體的強大功能，播放幻燈片展示實驗過程，給學生具體分析實驗原理及步驟，使學生能夠對實驗原理有更具體的認知，以利于親手設計物理實驗，進而樹立自身的物理學科觀念。 例如，進行“物體平拋運動的研究”實驗時，物理教師可以利用工具給學生模擬展示運動，讓學生能夠直觀感受實驗過程，結合專業講解，深入分析物理實驗原理，使學生充分掌握物體運動的實質，進而由實驗現象著手分析知識、理解知識，從而樹立起物理核心素養中的物理觀念。

2.2 精細調整物理實驗方案，樹立學生創新思維

初中物理課程的核心素養之一——科學思維，目的在于培養、提升學生的建構模型、推理論證、探究質疑、創新發展等各項科學綜合能力。 因為在初中物理設計性實驗中，無論是實驗的設計還是實驗裝置的安裝，均是思維的過程和產物。所以，教師在進行初中物理設計性實驗時，可以從實驗環節著手，改進實驗相關措施，重新制訂、選取相同原理、不同實驗方案，優化實驗過程的細節，精細調整物理實驗方案，培養學生主動學習、思考的性格，讓學生勇于質疑并重視真理事實，從而形成科學的思維習慣，有效樹立創新思維。 例如，在進行“影響滑動摩擦力大小的因素探究”的實驗時，由于教材中講述的實驗是在長木板上利用彈簧測力計拉動小木塊做勻速直線運動，該實驗方案有著彈簧測力計示數較難顯示穩定、 不能精準讀數，教師難以使木塊進行勻速直線運動等不足之處。 因此，教師可以引導學生不斷精細調整設計性實驗的方案，比如將拉動小木塊改為拉動長木板，這樣不管長木板做什么樣的運動，小木塊都會不變，處于靜止狀態，如此成功解決了上述相關問題。由此，教師通過令學生親身感知實驗過程， 進而自行對實驗進行論證，對不足點產生質疑，有所創新，在過程中逐步掌握科學思維的有效方式，樹立創新思維。

2.3 激發學生自主實驗性，樹立學生探究實驗思維

初中物理的核心素養之一——科學探究，不僅是學生前進的學習目標， 還是教師的有效教學方式之一。 它在學生設計實驗時有著一定要求，既要學生主動提出物理問題， 產生思維—形成猜想—做出假設，根據數據得出結果并做出解釋，又要學生在探究實驗的過程中有所交流、進行評價和反思。所以，初中物理教師為了充分發揮設計性實驗對于學生物理核心素養培育的價值，在實際設計性實驗過程中，教師可以盡可能進行探索性的實驗而不是驗證性的實驗，使學生能夠有實際操作，進行探索，從而發現實驗原理，總結出結果，使學生有一個提出問題、猜想、假設與質疑、實驗設計、搜集實驗數據、論證結論、交流合作的過程。 例如，“連接電路的方法”教學中的展示教學可轉變為探索性教學，物理教師可以就初中學生認知水平不足、好奇心旺盛的特點，將探究性實驗加入原有的實驗中，利用實驗類型的改變及探究實驗的加入為學生提供一個自主進行實驗的機會，激發學生自主設計實驗的興趣。教師需要在教授學生具體的實驗做法及相關技能的基礎上，引用經典的物理實驗使學生自主研究在實驗過程中獲得實驗方法，總結歸納，如控制變量法、比較法、轉換法、等效替代法等物理實驗方法。 如歐姆定律應用在測電阻實驗中時，教師可以讓學生使用伏安法、半偏法等方法，加以引導，使學生進行關于實驗有關流程、步驟、做法的設計。 實驗過程中，教師需要求學生采取不同方法、不同電路甚至不同器材完成實驗，由此樹立學生探究實驗思維，培養、提升學生物理核心素養中的科學探究素養。

2.4 將生活與實驗設計聯系， 樹立學生嚴謹與負責的實驗態度

嚴謹及負責的實驗態度是學生進行一系列物理實驗需要形成的重要素質，學生進行學習及實踐時能從根本上認識科學，有效了解科學、社會、技術、環境間的關系，有著對環境保護、資源節約、推進可持續發展的責任感。 初中課程的物理設計性教學中，不單實驗的理念來源于生活，實驗方式、實驗改進及安全等實驗因素也來源于生活， 所以在設計物理實驗時，應將生活因素考慮在內，優化實驗，為設計出的物理實驗拓展深度。 實驗器材的選取上，師生可以考慮到環境保護、廢物利用等；實驗主題的選擇上，教師可以引導學生聯系生活中的知識與物理現象，使學生在實驗的過程中認識一些現象的物理本質，從而樹立學生嚴謹、負責的實驗態度。 例如，初中物理教師進行與“溫度”有關的實驗教學時，教師可以提出“在不同溫度中放入冰塊，記錄液面位置、冰熔化的位置、分析液面變化”的相關設計性實驗，進而提出與“全球氣候變暖，冰山融化”相關的問題，引發學生的思考，從而探究物理實驗與社會、環境、技術的關系，培育學生責任意識等物理核心素養中的科學態度素養。

3 結語

想要在初中物理設計性實驗中有效培育學生的物理核心素養，教師必須將各項舉措認真落實到每一個環節中。 教師作為教學的主導者，更應該重視設計性實驗在物理核心素養培育中的價值，教師需要明確教學思路，認清物理核心素養的實質，科學合理地進行設計性實驗教學，進而培養學生的物理核心素養。