核心素養背景下的初中物理實驗教學策略探究

摘 "要：物理學科以實驗為基礎，許多物理原理、概念、規律都需要通過實驗進行驗證，由此可見物理實驗在物理學科教學中的重要性。課程改革背景下教師應將物理實驗教學打造為培養學生物理學科核心素養的重要陣地，立足學生身心特點和認知規律，實現對實驗教學的全面優化。文章分析核心素養背景下初中物理實驗教學的重要性和教學原則，結合核心素養理念內涵，從“物理觀念培養”“科學思維訓練”“探究能力提升”和“科學態度與責任意識形成”幾方面提出建議，以期創新初中物理實驗教學路徑，落實核心素養培育要求。

關鍵詞：核心素養；初中物理；實驗教學

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《標準》）在物理學科課程目標方面就學科核心素養內涵作出了明確解釋：物理課程要培養的核心素養，主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任。以《標準》內容為依據，教師應立足學生全面發展，依據核心素養內涵和學生身心發展特點，確定課程目標，體現物理課程獨特的育人價值。這需要教師重視物理實驗教學工作的開展，基于實驗教學基本原則，引導學生通過實驗學習探尋物理學科本質、發掘物理基本原理，養成良好的科學思維和探究意識，樹立正確的科學態度和社會責任感，促進學生綜合能力的全面發展。

一、初中物理實驗教學的意義

1. 夯實知識基礎

物理實驗以引導學生運用科學思維思考問題的方式加深對物理觀念的理解，提供了通過分析實驗現象探究物理原理的學習機會，有利于提高學生的學習效率。在實驗環節，學生需要運用已掌握的知識內容開展各項實驗操作，并基于實際的實驗需求，靈活運用科學思維思考物理知識在實驗中的實際應用方法，針對特定的實驗現象展開深入探索，結合實驗深化對物理觀念的理解，提高物理學科知識的掌握和應用能力。

2. 提升探究能力

核心素養背景下的初中物理實驗教學思路與以往相比實現了創新，教師往往會采用啟發式教學，引導學生就實驗內容展開設想，激發其探索欲望，使其在好奇心的驅使下，對物理實驗展開自主探究學習，在實踐中提升自身的科學探究能力。這體現了學生在物理實驗教學中的主體地位，在其經歷實驗問題、證據、解釋、交流等各項環節后，能夠取得相應的探究成果，有利于培養學生的創新意識，樹立探究精神。

3. 樹立責任意識

根據《標準》內容，科學的態度與責任是物理學科核心素養內涵的重要構成，也是物理實驗人文教育價值的重要體現。基于核心素養理念的指導，教師會在實驗教學過程中幫助學生理解實驗原理和提升操作技能，也會重視學生人文精神的培養，滿足當前課程改革背景下的物理實驗教學要求。因此，教師將以提高學生綜合素質為目標，將責任意識培養融入實驗教學中，使其通過物理實驗學習感知自身應承擔的社會責任，形成關鍵能力與必備品格。

二、初中物理實驗教學原則

1. 主體性

以核心素養為指導的初中物理實驗教學應以培養學生學科核心素養為目標，這需要教師引導學生親歷實驗過程，在實驗教學活動中占據主導地位，有效發揮其主觀能動性，使其在提問、設計實驗、動手操作實驗以及分析論證的過程中實現自身實驗探究能力的提升和實驗技能的掌握。教師應遵循學生主體原則，找準自身在實驗教學中的定位，通過發揮有效的引導作用，使學生在實驗學習中了解物理學科與日常生活、科技發展等方面的緊密聯系，從而感受實驗探究的樂趣，認識實驗應用價值，思考實驗探究意義，提升學科認知水平。

2. 趣味性

物理實驗往往具有知識內容的高度集中性，在單一實驗活動中學生有可能會運用到不同課程的知識內容解決實驗問題。因此，在學生面對綜合性較強的物理實驗時，如何激發其實驗探究熱情成為物理實驗教學高效開展的關鍵點。對此，教師應以讓學生感受物理魅力為目標，通過設計更加多樣的實驗情境，呈現豐富的實驗內容，使物理實驗具有趣味性，便可有效提升實驗對學生的吸引力，促使其在實驗中積極開展科學探究活動和思考活動。教師應善于運用趣味性問題的驅動作用，引導學生在自主探究實驗中發掘原理、形成觀念、運用觀念、提升科學思維品質。

三、初中物理實驗教學策略

1. 聯系實際解釋原理，培養物理觀念

物理實驗往往反映的是生活中一些物理現象的原理，教師應在物理實驗與實際生活之間建立聯系，通過對接生活向學生解釋物理實驗基本原理，促使學生形成良好的物理意識，養成物理實驗探究習慣。教師利用學生所熟知的生活元素展開實驗教學，引導學生從生活的真情境、真問題對實驗本質和原理展開思考，形成運用物理觀念解決科學問題的意識，發展其物理觀念應用能力，提升其探究素養。

例如，在教學滬科版《義務教育教科書·物理》（以下統稱“教材”）八年級全一冊“科學探究：聲音的產生與傳播”一課時，教師可通過分享生活實例導入實驗課題，通過師生互動引發學生對聲音這一物理現象的探究熱情，在實驗中總結歸納聲音產生的原因及傳播條件，形成以物理思維解決實際問題的學習觀念。在實驗導入環節，教師為學生播放由生活中各種聲音錄制而成的音頻，如鋼琴曲、電鈴聲、人們的交談聲以及動物的叫聲，讓學生分辨這些聲音，并思考這些聲音是由哪些物體發出的。由此，引出實驗課題：聲音產生的原因和傳播條件是什么？隨后，組織學生進行實驗活動，要求其嘗試運用生活中的一些物品發出聲音，通過具體操作感知聲音，分析聲音的產生需要哪些決定性因素。有學生將鋼尺一端用手固定在桌面上，并撥動鋼尺的另一端，此時鋼尺會發出聲音；還有學生做出鼓掌的動作發出聲音，不同學生選擇了各自的方法，均能夠發出不同的聲音。至此，教師引導學生思考：這些發聲的物體有什么共同特征？學生根據自身的實際操作能夠認識到：所有發聲的物體都處于振動的狀態，由此可推理“聲音的產生會伴隨振動，聲音是由物體振動而產生的。”而在探究“聲音的傳播”實驗活動中，教師仍可以引入實際案例：宇航員在太空中并不能直接進行交談，而身處地球上的我們之間可以進行直接交談。結合這一案例，學生能夠分析聲音在真空中是無法傳播的，聲音的傳播需要一定的介質，最后再演示“真空玻璃罩”實驗進行驗證。通過引入生活案例解釋物理原理，既能加深學生對物理知識的印象，又可以培養學生正確的物理觀念，使學生感受物理來源于生活又應用于生活，形成學以致用的思想。

2. 圍繞實驗提出問題，活躍科學思維

物理實驗探究主要包括問題（提出問題）、證據（設計實驗和進行實驗）、解釋（分析與論證）、交流（評估）四個要素。解釋問題是開展物理實驗教學的目的，也是重要線索。教師應從思維方面為學生提供引導，梳理關鍵問題，提高實驗學習效率。對此，教師應在初中物理實驗教學中運用問題導學法，結合實驗內容創設問題情境，既能引導學生通過思考問題探尋實驗核心內容，又可激發其探究熱情，提高其思維活躍度。

例如，在教學教材八年級全一冊“科學探究：物質的密度”一課時，本次實驗的教學目標為使學生認識密度的概念，了解如何計算物體的密度，并認識：在一定條件下，同種物質的密度是一定的。在實驗教學中，需要教師引導學生運用物理知識解決實際問題，促使其強化對密度相關知識的掌握，并培養物理觀念應用能力。教師為學生準備形狀、顏色均相同的鐵塊和塑料塊，并提出“如何運用物理知識來分辨鐵塊和塑料塊？”這一問題鼓勵學生運用所學知識設計實驗。有學生提出：可以通過質量進行辨別，選取體積相同的鐵塊和塑料塊，用托盤天平比較質量的大小關系。根據上述實驗操作，學生能夠得知體積相同的鐵塊和塑料塊，鐵塊的質量明顯要大于塑料塊。此時，多數學生會感到疑惑：在體積一定的情況下，導致不同物體質量不同的原因是什么？物體的質量與體積之間有何關系？由此，教師便可組織學生進行關于計算物體密度的實驗活動。教師應帶領學生分別測量三個體積不同的鐵塊的質量和體積、三個體積不同的塑料塊的質量和體積。在解釋（數據分析）環節，教師通過一系列問題，逐步引導學生分析實驗數據，找尋規律。有學生發現：各組實驗數值中，不論是塑料塊還是鐵塊，其質量與體積的比值均相等，而鐵塊和塑料塊各自的“比值”不相等。教師引導學生將“比值”過渡到“密度”概念，引導學生通過實驗認識到：同種物質的密度一般相同，不同種物質的密度一般不同，密度是物質的一種特性，通常可以通過質量除以體積進行計算。這一實驗重點是引導學生活躍其思維，圍繞關鍵問題進行分析論證，讓學生形成運用物理思維探究問題的觀念。

3. 引導學生自主實驗，開展科學探究

實驗既是物理學科的重要組成部分，又是知識講解、理論驗證、問題探究的載體。核心素養理念要求教師在物理學科教學中注重培養學生的科學探究意識，因此教師應以引導學生親自完成真實的物理實驗項目活動為思路，鼓勵其發揮自主學習能力，通過自主研究或團隊合作等方式，組織學生開展實驗探究活動，切實提升其探究能力，助力核心素養水平的提升。

例如，在教學教材九年級全一冊“科學探究：物質的比熱容”一課時，本次實驗的主要內容為學生自主設計實驗探究不同物質的吸熱能力，運用比熱容這一物理概念解釋實驗現象，實現知識遷移。教師以“燒開水”為導入案例，由“燒水時水吸收熱量的多少取決于哪些因素？”引出實驗問題：物體吸收熱量的多少與哪些因素有關？是否物體的質量相等、升高溫度相同，吸收的熱量也相等？隨后，教師為學生提供水和沙子，鼓勵學生自主設計實驗。學生通過小組交流，明確了幾種不同的實驗方案，如“對相同質量兩種物質進行加熱，使其升高相同溫度，比較加熱所需時間”“用相同質量兩種物質進行加熱，保證加熱時間相同，對比兩種物質溫度升高多少”。方案設計是本實驗探究的重點，通過實驗發現，質量相同的水和沙子升高相同的溫度，水的加熱時間更長；保證兩者加熱時間相同，發現水的溫度更低。由此，學生總結實驗結論：水的吸熱能力較強，在同等條件下與其他物質相比吸熱更多。教師引導說明物質的吸（放）熱能力定義為物質的比熱容。水升溫慢是因為其比熱容大造成的。通過自主完成實驗任務，學生對比熱容這一物理概念的印象更為深刻，自身的探究學習能力也得到了充分的鍛煉。即學生在科學探究中形成物理觀念，又在觀念應用中提升科學思維，兩者相輔相成。

4. 復盤實驗總結問題，樹立科學態度

核心素養背景下的物理實驗教學目標應重新界定，四個維度的核心素養目標逐步達成，科學態度與責任是實現學科育人的高維目標，這就要求學生在形成物理觀念的基礎上，運用觀念解釋問題，學以致用，感受物理學科的價值。教師應組織學生圍繞實驗活動展開復盤，并在此環節中進行內容拓展和教學延伸。學生在復盤階段中整理實驗過程中存在的問題，結合這些問題培養學生正確的科學態度與責任意識，提高實驗教學深度，落實核心素養的培育要求。

例如，在教學教材九年級全一冊“科學探究：歐姆定律”一課時，本節課程分為兩項實驗活動，其一為“分別用兩節和三節電池向同一只小燈泡供電，觀察燈泡亮度”，實驗探究目的為分析通過燈泡的電流大小與什么因素有關？其二為“打開教室電風扇，通過調節電風扇旋鈕，使其吹出不同強度的風”，實驗探究目的為分析通過電風扇的電流大小與什么因素有關？根據教學目標，實驗1主要探究電流和電壓之間的關系，實驗2主要探究電流與電阻之間的關系。在實驗復盤階段，學生已經通過實驗操作以及現象觀察和數據分析總結實驗結論，即“電壓越大，電流越大”“電阻越大，電流越小”。教師應提出實驗反思問題：“如何確保上述實驗設計中探究電流大小與電壓大小關系時，不會受到電阻的影響？”“探究電流大小與電阻大小關系時，不會受到電壓影響？”意圖為使學生明確實驗設計思路，能夠理解實驗原理，懂得控制變量法在實驗應用中的重要性，認識到在實驗1中，應通過控制變量保證導體的電阻不變，在實驗2中，應保證導體兩端的電壓不變，從而為實驗結果的準確性提供保障。通過這一復盤過程引導，不僅能夠加深學生對實驗設計過程和實驗結論的印象，也可以加強其對物理實驗控制變量法的掌握，同時感受到滑動變阻器在兩個實驗中的重要作用，樹立正確的、嚴謹的科學探究態度。

綜上所述，現階段核心素養理念與各學科教學工作已經實現全面融合，教師在以核心素養理念為指導思想的基礎上，應積極探索如何在學科教學中體現核心素養的育人價值。教師應引導學生認識物理學科與實際生活的聯系，培養學生正確的物理實驗觀念；注重實驗導學問題設計，激活學生物理科學思維；給予學生自主開展實驗學習活動的機會與空間，全面提升其自主探究能力；組織學生總結實驗成果與問題，養成嚴謹、實事求是的科學態度，助力學生學科核心素養的形成，發揮物理學科實驗教學價值。

參考文獻：

［1］楊紅. 基于核心素養的初中物理實驗教學方法研究［J］. 數理天地（初中版），2023（10）：69-71.

［2］陳曄. 淺談核心素養下的初中物理實驗教學［J］.試題與研究，2023（28）：81-83.