基于核心素養培養的初中物理創新實驗組織策略

鄭媛媛

摘? 要：在新時期的教育背景下，培養學生學科核心素養逐漸成為最重要的教學目標之一。物理核心素養的提出，為物理教學的改革指明了研究方向。毋庸置疑，實驗作為物理課程的重要組成部分和建構物理知識的有效途徑，同樣需要結合物理核心素養的培養任務加以改進。基于此，創新物理實驗的重要性逐漸凸顯出來。因此，文章對初中物理核心素養以及實驗教學相關的文獻資料進行了搜集整理，并著眼于教學實踐展開了研究。本文將結合研究中產生的認識，具體闡述創新實驗在初中物理核心素養培養中的價值，并思考如何在核心素養視域下組織初中物理創新實驗。

關鍵詞：核心素養;初中物理;創新實驗

基于對學生終身發展的考慮、社會發展的要求以及教學觀念的轉變等多方面的考量，核心素養逐漸受到教育工作者的廣泛重視。在課程改革的推進中，一個顯著變化就是從強調“雙基”發展到強調三維目標，再到強調現階段對核心素養概念的界定。物理核心素養集中體現出了物理學科的教育價值，是學生在物理學習過程中逐漸形成的一種關鍵能力和品質。為了促進學生物理核心素養的發展，需要將核心素養融入于課程設計的各個方面，而實驗活動就是其中一個重要的組成部分。相對于傳統的實驗教學，物理創新實驗延續了物理實驗的特點。需要指出的是，物理實驗的創新不同于傳統意義上的教學“創新”，而是更加關注師生在創新實驗過程中蘊含的教育功能與研究價值。物理創新實驗既包括對實驗設計與功能的改進，也包括對實驗用具的改造，這也是培養學生創新素質與創新能力的有效途徑。因此，在初中物理教學中，教師應該準確把握具體的教學內容和學生的認知特點，并以此為基礎引導學生進行實驗創新。唯有如此，才能優化實驗過程，從而循序漸進地促進學生物理核心素養的發展。

一、創新實驗在初中物理核心素養培養中的價值

大量的教學實踐研究證明，初中物理創新實驗能夠從新課標要求出發，根據學科知識以及能力的連續性提高學生的物理學科能力和綜合素質。

第一，有利于促進學生對物理概念與規律的準確掌握。利用物理創新實驗可以幫助學生將物理知識體系當中的物理規律與物理概念加以整合，并且在必要時對其進行升華。毋庸置疑，這也是使學生逐步形成物理觀念的基礎。

第二，物理創新實驗有利于使學生更加積極主動地參與科學探究。學生是探究活動的主體，在實驗活動中，教師需要通過啟發性的方式喚醒學生的思考與探究意識，激發學生對知識的渴望。通過這一過程，有利于改變講授課程的現狀，使學生能夠自發地發現問題，確定探究的方向，并制定實驗計劃，這對于學生探究質量的提高無疑會產生積極影響。

第三，物理創新實驗有利于引導學生正確思考問題。在創新實驗中需要開展啟發式的教學，并在科學探究的過程中進行實驗方案設計、實驗器材的選擇、實驗數據的分析、實驗結論的總結等環節，這些環節對于學生科學思維的發展均會產生重要影響。同時，物理創新實驗中融合了轉換法、控制變量法、等效替代法等不同的實驗方法，這些方法的使用則體現了分析、概括、對比等不同的思維活動，這些活動同樣是培養學生科學思維的過程。

第四，物理創新實驗有利于開闊學生的知識視野。相對于常規的實驗教學，物理創新實驗不再局限于教材規定的實驗項目，而是更加提倡實驗內容的拓展。毋庸置疑，實驗作為建構物理知識和培養核心素養的重要途徑，需要經歷一個系統且漫長的過程。在這一過程中，很多物理概念與規律都可以通過實驗的方式進行探究。而通過這一過程，不但可以深化學生對基礎物理知識的理解，而且能夠在潛移默化中促進學生物理核心素養的培養。

第五，有利于提高學生解決實際問題的能力。科學態度與責任是物理核心素養的重要組成部分。之所以強調學生科學態度與責任的培養，是因為物理學科與社會生活存在密切的聯系。所以在物理創新實驗的組織過程中，需要著眼于社會生活背景對實驗內容加以改進。利用這種方式，有利于引導學生思考物理知識在現實生活中的應用價值，并使其嘗試運用物理知識解決實際問題。

第六，有利于提高教師的教學專業能力。物理創新實驗概念的提出，意味著教師需要對傳統的教學模式進行調整與重構。在物理創新實驗的組織過程中，實驗活動的重要性更加突出，實驗要求也較之前更高。尤其是在物理核心素養培養目標的指導下，更是給教師帶來了極大的挑戰。因此，物理創新實驗的開展，有利于促使教師及時轉變教育理念，并對實驗教學方法進行調整，從而促進教師教學專業能力的提高。

二、基于核心素養的初中物理創新實驗特點

相對于常規的物理實驗，物理創新實驗的組織過程具有自身的鮮明特征。從整體來看，基于核心素養培養的物理創新實驗具有以下特點：

第一，多元開放性。由于學生的經驗、興趣以及探究活動的需求不同，所以在探究視角的確定、切入口的選擇、探究目標的定位、探究方法的選擇、探究過程的設計以及探究結果的表達等方面均可能出現比較明顯的差異，這也使得實驗過程具有極大的靈活性，從而為學生個人能力的發揮提供了比較廣闊的空間。首先，實驗內容是開放的，并非一定是特定的知識體系，也可以源自現實生活或者是一些交叉學科。其次，實驗方法與思維方式是開放的。針對不同的目標，要選擇與之相對應的實驗方法。同時，在同一目標的引導下，也需要設計多元化的實驗方案，從而實現思維的發散。最后，信息收集的渠道是開放的。除了從教材與參考書中搜集信息之外，還可以通過多種課外渠道收集信息。

第二，問題探究性。問題是探究活動的起點，沒有問題也就沒有探究。核心素養視角下的初中物理創新實驗，需要將問題作為整個探究過程的驅動力，強調學生主動分析和解決問題的能力培養。唯有如此，才能使學生從以往的被動接受式學習逐漸轉變為主動探究式學習。通過這一過程，學生能夠獲得比較科學的結論，科學方法也得到訓練。

第三，過程引導性。物理創新實驗的組織過程相對于實驗內容本身更具有價值，學生核心素養的發展也是在實驗過程中實現的。在學生的自主實驗當中，教師要減少對各個環節的控制，進行適度的引導。在教師的恰當指導下，可以更好地幫助學生經歷發現問題、查閱資料、搜集信息、分析課題、設計實驗等實驗全過程。通過這一過程，可以使學生的操作能力、創造性能力、信息整合能力等多種能力和素養得到全面的提升。

第四，雙向共生性。物理創新實驗為教師與學生的共同成長提供了有效的平臺，對師生的素質發展提出了較高的要求。從教師角度來看，若知識面狹窄、知識結構單一，則無法對學生進行有效的指導;從學生角度來看，新的學習方式對其學習能力提出了更大的挑戰，這就要求學生在實驗中進行更加深層次的思考，并完善自身的個性品質，這也是學生核心素養得以順利發展的重要基礎。

三、核心素養視域下初中物理創新實驗組織策略

（一）感知物理觀念

物理觀念是指從物理學視角形成的與物質、運動以及相互作用有關的基本認識，是物理現象以及相關規律在頭腦中的提煉與深化。物理觀念的形成，有利于學生更加準確地對自然界中的現象進行描述。通常來講，物理觀念是在物理概念的學習過程中形成的。因此，在組織實驗活動之前，首先要結合學生的認知基礎引導其經歷物理概念形成的過程。

以“空氣的‘力量”為例，為了幫助學生對“大氣壓強”這一概念產生準確的認識，教師在教學中組織學生用“覆杯實驗”進行了演示性實驗。首先，學生把一張硬紙片放在杯口，然后將杯子倒過來。學生發現紙片很快就掉下來了。然后，在杯子里倒滿水，并重復以上步驟。學生發現紙片沒有掉下來。接著，教師鼓勵學生對這兩個小實驗中硬紙片的受力情況進行了分析，并讓他們回憶了液體壓強的相關知識。在此基礎上，教師引導學生對本節課的基本概念進行了自主探究。通過這一過程，學生將新舊知識進行了對比，從而對大氣壓強的概念產生了感性認識，并初步培養了物理觀念。

（二）組織自主實驗

開展物理創新實驗的直接目的就是鍛煉學生的實驗探究能力，同樣，實驗探究能力也是物理核心素養的重要組成部分。為了真正提高學生的實驗探究能力，需要遵循“以學生為主體”的指導思想，給予學生更加充足的時間與空間，以此來充分發揮出學生的能動性。唯有如此，才能使學生參與到實驗探究的全過程中，從而促進學生實驗探究能力的提高。

在自主實驗中，首先要引導學生進行猜想假設與設計實驗方案，教師需要提供適當的指導。這樣一來，學生可以通過分析、比較、綜合、類推等方法進行全面的推理，從而使原有的知識經驗和最新獲得的信息綜合在一起。通過這一過程，可以幫助學生初步形成較為合理的實驗方案。需要指出的是，是否一定要出現假設，需要依據具體的實驗課題確定。完成猜想假設之后，可以通過口頭匯報或者書面報告的形式提交實驗方案。一般來說，實驗方案主要包括：實驗題目、實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗裝置等。學生設計的實驗方案需要做到語言科學、規范、準確。而實驗方案的可行性，需要由教師與學生共同討論，并相互借鑒，從而在全面分析的基礎上對實驗方案加以改進，并確定最終的實驗方案。在實驗方案實施的過程中，有時會遇到一些突發的問題。在這種情況下，學生需要保持頭腦的清醒，深入分析問題產生的原因，并思考問題解決的途徑。若遇到難以解決的問題，可以主動尋求教師的幫助。最后，要對實驗中觀察到的現象和記錄的數據進行全面的分析，從而逐步得出相關的實驗結論。如果在實驗前期做出了實驗假設，那么學生需要將實驗結論與假設進行對照，以此來判斷實驗假設的科學性。

（三）培養科學思維

科學思維是指從物理視角對事物的內在規律、本質屬性以及相互關系的認識方式。利用物理創新實驗培養學生科學思維的過程中，除了實施常規的實驗方案之外，還需要鼓勵學生進行質疑創新，以此來拓展實驗活動，從而進一步促進學生思維能力的發展。

在初中物理創新實驗中培養學生科學思維可以采用以下兩種方式：第一，組織學生進行實驗改進。以“汽化”的相關實驗為例，常規方法是觀察水的沸騰，在實驗中需要用酒精燈對燒杯中的水加熱，然后觀察水沸騰之后的變化。學生在實驗中發現由于燒杯容量比較大，所以加熱時間比較長。于是，很多學生想到用大號試管代替燒杯。通過對實驗裝置的改進，不但提高了實驗的可控性，而且提高了實驗的效率。第二，利用問題啟發學生進行深入思考。以凸透鏡成像的實驗為例，完成常規實驗后，可以提出這樣一個問題：若遮擋住一部分透鏡，那么成像會有怎樣的變化呢？對于這個開放性的問題，學生需要進行全面思考以及動手實驗。利用這種方式，能夠使學生的思維得到有效拓展。

（四）明確科學態度

科學態度是指對科學與技術的正確態度以及一種社會責任感。為了培養學生的科學態度，教師需要有意識地引導學生明確物理實驗內容與社會生活之間的聯系，以此來優化學生的情感態度。

以“連通器”的知識為例，引導學生通過一些簡單的實驗了解連通器的原理之后，教師給學生提供了三峽大壩的相關資料。三峽大壩的最高水位差在113米左右，而船只之所以能夠安全通航，就是靠著三峽大壩上的多個連通器。接著，教師鼓勵學生進行了動手實驗，以此來對三峽船閘的工作情況進行了模擬。通過這種方式，不但進一步深化了學生的知識理解，同樣也培養了學生的愛國主義思想。

物理創新實驗是培養學生核心素養的有效途徑。因此，教師應該準確把握物理創新實驗的組織方法，并隨著學生的變化及時加以改進，從而逐步落實各項教育目標。

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（責任編輯：羅? 欣）