指向核心素養的初中物理實驗教學及創新

摘 要：實驗教學是在一定教育教學理念引導下的理論與實踐突破.核心素養指引下對初中物理實驗及其教學的創新，可以幫助教師更好地明確實驗教學的方向，也可以幫助教師探究更好的實驗教學路徑.從初中學生的認知特點出發，用形式的創新來吸引學生的注意力，以此激發學生的物理學習興趣，用內容的創新來讓學生有更好的物理學習體驗，可以讓學生在體驗的過程中高效建構物理學科知識，從而實現物理學科核心素養的發展.

關鍵詞：核心素養；初中物理；實驗教學

中圖分類號：G632" "文獻標識碼：A" "文章編號：1008-0333（2023）14-0104-03

實驗教學是初中物理教學的重要組成部分，體現著物理教學獨有的特色.在學生建構物理知識的過程中，可以借助于實驗來獲得數據、形成結論，可以在實驗的過程中對物理知識形成更加直接的感知，可以通過實驗的操作來提升自身的實踐技能，可以在對實驗現象觀察的過程中領悟物理學科的獨特魅力……核心素養背景下的實驗教學，要體現《義務教育物理課程標準（2022）》（以下簡稱“新課標”）中的“強化實驗探究，注重發展科學思維和科學探究能力”等要求.要達成這一要求，需要對實驗現狀進行突破，這樣才能適應核心素養視角下的物理教學需要.

突破物理實驗教學的現狀就是物理實驗及其教學的創新.創新本身是在一定教育教學理念引導下的實踐行為，其不僅要優于原有的實驗教學思路，還要能夠符合一定社會背景下的教育需要.當前基礎教育最大的背景就是立德樹人，而立德樹人目標實現的具體方法又在于核心素養的培育.所謂核心素養，是指學生應具備的能夠適應社會發展與終身發展的必備品格與關鍵能力.如果仔細研究初中物理實驗，可以發現良好的初中物理實驗能夠讓學生在實驗參與以及探究的過程中，形成更強的學習物理知識的能力，這也就意味著在初中物理實驗教學過程中可以發展學生的核心素養.反過來，利用核心素養來引導初中物理實驗及其教學的創新，可以幫助教師更好地明確實驗教學的方向，幫助教師在探究初中物理實驗教學路徑過程中有更多的發現.

下面就結合蘇科版初中物理教材的使用，談談如何在核心素養的視角之下進行初中物理實驗及其教學的創新.

1 核心素養視角下初中物理實驗的教學方向

從理論的角度來看，初中物理教學的過程中教師要關注的是學科知識的傳授以及學生學習態度的引導，教師的任務是綜合開展不同形式的科學探究實踐活動，以培養學生良好的科學精神、創新意識以及探究實驗能力.但是，在當前的初中物理教學情境之下，這樣的實驗教學目標并沒有得到很好的實現，正是因為這個原因，進一步關注實驗教學才顯得非常必要.那么在核心素養的背景之下，初中物理實驗教學的方向到底應當如何確定呢？筆者認為回答這個問題需要抓住兩個關鍵：一是實驗在物理知識建構的過程中起著怎樣的作用；二是實驗對于學生物理學科核心素養的提升而言有著怎樣的作用.

知識的建構與核心素養的提升是具有層次關系的，前者是后者的基礎，而后者是前者的目標.在強調核心素養重要性的同時，不能忽視知識建構的基礎性作用，在強調物理知識基礎性的同時，不能忽視核心素養的發展指向.認識到這樣的關系之后，再去看上面提到的兩個關鍵點，就可以形成如下的理解.

首先，在應試教育的背景之下，初中物理教學表現出來的矛盾點之一，就是不經過實驗的經歷過程，學生同樣能夠運用知識去解題且能夠獲得較好的考試分數.這一事實讓無數人相信實驗并非初中物理教學的必要因素.這一來自于教學現實中的客觀情況，與所有的物理教學理論都是矛盾的，與物理知識發展的過程也是矛盾的.所有的物理教學理論都強調實驗教學的重要性，現代物理知識的體系之所以能夠會建立起來，實驗也有著不可替代的作用.因此應試教育背景下實驗被淡化，主要的原因還在于用于考查學生的試卷，無法真正考查學生的實驗素養.但是站在學生發展的角度來看，物理學習的首要目的就是掌握物理知識，并且運用所掌握的物理知識去解釋生活實際問題.對于實現這樣的目標而言，實驗顯然有著不可替代的作用，因此實驗教學的目的之一，就是促進學生更加高效地建構物理知識及其體系，只要創新后的實驗能夠達成這一目的，那實驗教學的方向就是正確的.

其次，從核心素養的角度來看物理實驗教學，離不開對新課標的研究.新課標明確指出，物理學科核心素養包括物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度與責任等要素.這些要素的落地顯然必須在具體的學習過程當中才能實現，這一學習過程就包括實驗過程.從這個角度來看，初中物理實驗教學的方向，就在于看實驗教學之后能不能讓學生有更為寬闊的核心素養發展空間，如果有，就說明實驗教學的方向是正確的.

從這兩點理解可以發現，實驗教學的方向確定，其實就在于讓學生在知識建構的過程中，能夠很好地實現物理學科核心素養的發展，這是實驗教學的目標，同時也是確定實驗教學方向的關鍵指標.

2 核心素養視角下初中物理實驗教學的路徑

通常況下，實驗包括形式和內容兩個方面.初中物理實驗的內容往往是由教材決定的，在什么時候做什么實驗往往并沒有太大的改變空間，但這并不意味著實驗內容不可改變，實際上選擇不同的實驗器材來進行實驗，是一種很重要的實驗思路；同樣，對于實驗形式的創新，作為初中物理教師也應當認真進行研究，這是因為從初中學生的認知特點出發，用形式的創新來吸引學生的注意力，來激發學生的物理學習興趣，來讓學生有更好的物理學習體驗，從而讓學生在體驗的過程中高效建構物理學科知識，進而實現物理學科核心素養的發展，也是核心素養視角下初中物理實驗教學的有效路徑.下面來看一個具體的實驗教學例子.

“初識光的折射現象”是蘇科版初中物理八年級上冊《光的折射》這一章的內容.具有一定初中物理教學經驗的教師都知道，光的折射對于初中學生而言是一個難點，主要原因就在于學生的生活當中難以建立起光的折射的經驗，即使學生看到一些與光的折射有關的現象，也很少能夠從光的折射規律角度去進行解釋.因此從這個角度來看，借助于實驗來豐富學生的相關經驗，就成為本教學內容中一個重點.新課標對此實驗的建議是“通過光束從空氣射入水（或玻璃）中的實驗，了解光的折射現象及其特點.”這里實際上暗含著一個基本要求，那就是在完成這一實驗的時候，要借助于水或者玻璃來進行.蘇科版教材中所設計的實驗時，對水和玻璃都有利用，“初識光的折射現象”是用光射入水來完成實驗的，“探究光的折射特點”時利用的光射入玻璃磚后發生折射的實驗，后一實驗是以前一實驗作為基礎的，從經驗的角度來看，后一實驗也比前一實驗更加重要.但是，如果站在學生學習的角度看，就會發現如果前一實驗做的不夠充分，那么學生大腦當中關于光的折射的表現就會非常單薄，而這不足以支撐后續光的折射特點的探究.因此，“初識光的折射現象”這一內容其實是非常重要的，其實驗需要認真設計.

為了對教材上的實驗進行補充，筆者嘗試對教材上的實驗進行了優化，具體的設計是這樣的：

實驗器材：長方體水槽（透明）、純凈水、激光筆、鹽.

實驗步驟：

第一步，在水槽中裝上清水，然后在容器壁用激光筆照射，讓學生看到激光在水中沿直線傳播；

第二步，向水中灑鹽（可以采用細孔篩裝鹽，或用粗孔紗裝鹽），時間持續2分鐘左右，讓學生觀察水中激光路徑的變化情況.

實驗現象：由于鹽是相對均勻地灑到水中的，因此可以在水中形成短暫的密度上大下小的情形，激光在傳播的過程中會逐步向下彎曲.

實驗結論：當水均勻時，光在其中沿直線傳播；當水不均勻時，光在其中沿曲線傳播（光的傳播方向發生了改變）.

之所以這樣設計，是因為筆者注意到學生對光的直線傳播知識掌握的比較好，因此可以作為光的折射現象研究的認知起點.通過向水中加鹽，且鹽在緩慢下降的過程中不斷融化，于是整個水槽中的水就不再是均勻介質，而是從光密介質向光疏介質不斷變化，于是光的傳播方向就發生了變化，學生看到的就是一個彎曲的光.這一現象足以打破學生已有的認知，可以讓學生產生進一步進行探究的動機.當動機被激活之后，此時教師的解釋學生是能夠接受的，即使不借助于密度、光密介質和光疏介質等概念，而調用學生生活當中形成的“喝糖水時如果不攪拌，那糖水一定是上面淡下面甜”的經驗，同樣可以讓學生順利接受“光在不均勻的介質當中傳播方向會發生改變”這一結論.

相對于教材上的靜態實驗而言，這一實驗具有動態特征，學生能夠看到光線由直變彎的過程，因此這一實驗的說服力更強，更容易讓學生形成深刻印象，從而讓實驗所得出的結論為學生所接受.

3 核心素養視角下初中物理實驗的教學思考

在上述實驗當中，學生的探究空間是非常大的，實驗的興趣更是非常之高.相對于傳統的實驗教學而言，筆者認為這一實驗的教學思路新穎，其能夠對學生的物理知識建構與物理學科核心素養的發展提供幫助.就前者而言，一個小組的學生圍繞實驗現象進行各種各樣的思考，以及在教師的解釋之下形成關于光的折射的認識，從學習心理學的角度來看，這是一個知識精加工的過程，可以促進學生對相關知識進入長時記憶；就后者而言，學生在自己的體驗當中能夠形成關于光的折射現象的深度思考，這無疑能夠幫助學生形成物理觀念，能夠提升學生的科學思維水平.這樣的開放性實驗本身就具有探究性，探究的過程中學生能夠去偽存真，能夠去粗取精，因此這對于發展學生的科學探究、科學態度與責任素養而言，有著非常重要的意義.

由此來思考核心素養視角下的初中物理實驗教學，筆者認為為了實現核心素養的發展，還是要以實驗教學作為突破口，要從學生的認知基礎出發，對教材上的實驗進行優化甚至是創新，確保學生所經歷的實驗過程是有趣且有效的，確保學生能夠借助于物理語言來描述實驗的過程與結果，這樣實驗現象與物理知識之間就能形成牢固的對應關系，在后續相關知識的學習中，實驗過程所形成的表象可以被學生成功調用，實驗過程所得到的結論可以被學生靈活運用.筆者認為這就是初中物理實驗教學的理想形態！

總體而言，在核心素養的視角之下，初中物理實驗的創新及其評價指標，應當能夠恰到好處地體現物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等核心素養.作為初中物理教師，應當以核心素養的發展作為終極追求目標，以引領實驗及其教學，只有這樣，才能夠讓課程標準當中所強調的物理學科核心素養與物理實驗之間形成良好的相互促進關系.

參考文獻：

［1］ 陳冰.探究初中物理探究性實驗教學的創新方向[J].中學課程輔導（教師通訊），2020（04）：88.

［2］ 張東升.指向核心素養的創新物理實驗教學實踐：以IB課程的“IA（內部評價）”為例[J].實驗教學與儀器，2022，39（09）：7-12.

［責任編輯：李 璟］