基于核心素養理念的初中物理學生實驗操作教學策略

文/ 陽江市江城區教師發展中心 彭崇生

義務教育物理課程是一門以實驗為基礎的自然科學課程，物理實驗教學能有效地培養學生核心素養，而物理實驗離不開實驗操作，因此學生實驗操作能力的興趣培養和訓練顯得越來越重要。初中物理教師在實驗教學中可以采用各種教學策略，提高他們的實驗興趣和操作能力，同時也要在實驗教學中培養學生科學態度和責任感，提高學生整體核心素養。

一、創設情境，提高學生實驗興趣

興趣是最好的老師，學生有了良好的物理學習興趣，就有了學好物理的內在動力。青少年都有對周圍事物、現象的好奇心，而義務教育物理課程又充分體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”，身邊處處有物理。教師應該利用教材或身邊事例創設情境，引導學生動手操作實驗，以提高學生物理學習、實驗操作的興趣。粵教滬科版物理八年級上冊第一章《走進物理世界》，編者就是想通過本章的學習，除了讓學生了解物理學就在身邊，怎樣學好物理外，更是安排了“測量長度和時間和應用”“嘗試科學探究”兩節內容，正是利用學生的好奇心和求知欲，引導學生學會用實驗解決問題的方法。不少教師在教學本章時，采用傳統教學方式，用刻度尺測量課本長寬作為學生實驗。秒表讀法，鐘擺探究實驗則以觀看視頻，或通過題海戰術，達到所謂的教學效果，學生的物理學習興趣就這樣一點點被扼殺了。2021 年秋，我們要求課題組研究成員教師（省級課題：新中考背景下初中物理實驗操作教學與評價），采用除了課堂上開展測量課本長寬，課桌長寬高，課本紙張厚度，液體體積的測量等實驗外，還以作業及小組活動的形式布置：識記自己的身上的“尺”（手指長寬、一庹長、一拃長、一步長等），家庭常用用具（帶來學校的水杯、碗、筷、書桌、床）的長寬高、杯口直徑或周長、容積，拓展性實驗如在沒有量筒的情況下，家里湯勺的容積等；家到學校的距離等實驗，并要求有條件的學生將實驗過程記錄下來，與同學分享、交流，通過對比班實驗教學發現，通過觀察、動手實驗獲取生活經驗和物理知識，學生學習物理的興趣高漲，并迫切希望盡快有下一個實驗項目，能在同學們展現自己。

二、開展小組合作學習，提高學生實驗效率

在日常教學過程中，根據學生個性及學生的學習成績、興趣特點、綜合能力等因素，分設2 人或3、4人學習小組，采取以“優劣互補、實力均衡”的分組原則，保證小組合作學習效果能夠充分發揮。在小組合作學習過程中，學生是學習主體，教師扮演引領者、組織者的角色，不僅需要維持好班級秩序、引導每位學生參與合作學習活動，還要借助自身的經驗、學識，引領學生完成合作任務、突破教學重難點。只有在平常的學習過程中，小組成員通過長期的交流、合作，形成默契，在實驗操作過程中才能發揮作用。粵教滬科版九年級上冊第十一章“測量滑輪組機械效率”實驗，就充分體現了小組合作實驗的重要性。首先組裝滑輪組需要兩人配合，一個同學固定動滑輪位置，另一同學穿繩；提升重物進行測量時，也要密切配合。一個同學拉彈簧測力計，另一個同學測量重物、彈簧測力計提升的高度，配合好的小組，能在甲同學穩定彈簧測力計后，迅速記下重物、繩末端位置A、B，當甲同學勻速緩慢拉升重物至預設的A’時，即時記下繩末端B’位置，讀出h、s。相反，小組同學配合不好時，合作帶來的是不便和困惑，不是穿繩不進是就繩穿在滑輪軸心上，在記錄A、A’和B、B’位置時，在重物位置穩定時來不及記下來，反而在晃動中記下位置或強行將重物拉至某個位置。當配合好的小組完成了所有實驗后，他們還在測量第一組實驗。這就要求小組同學在認真理解實驗原理、步驟的前提下，通過平時的合作學習、交流、分享，在實驗前、實驗過程中不斷的交流、相互配合，高效地完成實驗任務。

三、規范、細致操作實驗，培養學生科學態度

實驗操作必須規范、認真細致，實驗結論要基于事實為依據，要有克服困難的信心和決心，能總結成功的經驗，分析失敗的原因，體驗戰勝困難、解決問題的喜悅，嚴謹認真，實事求是。如果出現一步錯誤或者失誤所得出的結論就大不相同。在“測量滑輪組機械效率”實驗中，由于在提升重物時要求勻速緩慢，才能讓彈簧測計力讀數保持不變，因為重物、彈簧測力計與刻度尺也很難控制保證在同一平面上，怎樣做到勻速拉升？怎樣準確記錄重物、彈簧測力計移動的距離？教師可以用手機拍攝小組好的做法，出現錯誤的做法，在平臺上展播，讓同學們交流分析總結，找出最佳方法。比如可以先標記重物起始位置A，重物拉升位置A’，讓刻度尺盡量靠近彈簧測力計，讓彈簧測力計沿著豎直放置的刻度緩慢勻速拉升等。

科學態度還包含不迷信權威，敢于提出并堅持基于證據的個人見解，勇于放棄或修正不正確的觀點。在一次某學校的教學視導中，一位教師要求學生測量一根棉線的直徑，方法是在鉛筆上纏繞20 圈，測長20圈棉線的長度L，棉線的直徑d＝L/20，在匯報、交流實驗結果時，發現同一批次棉線，實驗結果各不相同，教師以誤差問題作為歸因不了了之。正確的做法是，教師應該就實驗結果不同引導學生深入分析棉線受擠壓時的形變，纏繞時是否重疊等原因，再分析減小誤差的方法。通過每一次實驗后的分享、交流、評估，優化實驗，進而培養學生的質疑創新意識。

四、 鼓勵學生進行實驗方法的創新

傳統的物理實驗，大多是教師先進行演示，學生再按部就班進行操作，得出實驗結論。部分學生不預習，到了實驗室，甚至對原理不了解，生搬硬套教師的步驟，簡單地完成實驗，對實驗不知所以然，把實驗看成是簡單的作業，完成算數，失去了實驗應有的達到理解物理知識，驗證物理規律，解決問題的目的。義務教育物理課程設置的實驗，都具有代表性的，教師可以引導學生根據整個章節所學習的內容進行創新實驗方法和操作。教師通過這類方法去鼓勵學生在實驗上創新，將整章節的知識點融會貫通，既培養了學生創新思維能力，還將整個章節的知識點進行串聯，促進學生建構完善的知識網絡，學會學以致用，最終提升綜合素質。如在探究平面鏡成像規律實驗中，為什么可以用薄玻璃片替換平面鏡？燃燒的蠟燭時間長了后變短，會影響實驗效果，可以用什么替代呢？實驗前可否在蠟燭和像的位置區域畫線？對實驗結果是否影響？每次實驗時，都對實驗操作改進、創新的要點給予學生部分提示，讓學生發散思考并結合一定的實驗操作基礎進行答題。通過此類方法，不僅深度考核了學生對于實驗的理解程度，更有效地培養了學生的創新意識。

五、拓展課外實驗，豐富學生綜合實踐活動

課外實驗是物理教學的延伸和補充，讓學生通過課外實驗，利用生活中現有的素材進行趣味實驗，增強學生對物理知識的應用。通過科學合理的課外實驗，可以增加物理實驗的有效性。初中物理教材中有很多適用于課外進行的探究與實驗，教師為了更好地引導學生學好物理，不應該將物理課程只局限在課堂，還應該延伸至課外。學習了光的折射后，同學們都知道了，在岸上，看見水中魚的位置比實際位置更淺。同樣道理，在岸邊看見河水的深度比實際深度淺。但“淺”多少？視角淺與哪些因素有關？因為義務教育階段物理課程對折射率及應用不作要求，這時我們可以安排小組課外探究實驗活動，如家庭實驗可以用桶、盆裝水實驗，視角深淺程度與離水面距離是否有關系？視角深淺程度與桶、盆的顏色是否有關系？與觀察者的視力是否有關系？如何控制實驗變量？為了獲取更準確數據信息，可以在任課教師或家長的陪同下，在游泳池中完成探究實驗（深淺視差用實際深度1m, 視角深度h m 表述），通過這樣的課外實驗活動，將物理學知識與生活緊密聯系，有效地促進了學生科學思維和科學探究的發展。

結語

實驗是物理教學的重要內容，也是學生學習和運用物理知識的有效途徑。在初中物理學生實驗教學中，教師首先要結合有趣、巧妙的問題激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性；然后采取小組合作學習模式，引導學生突破重難點；學生在理解實驗原理，掌握實驗步驟要領情況下，小組配合或獨立完成實驗操作，從而提高物理實驗教學的效率和質量，促進學生核心素養的發展。