立足核心素養(yǎng)，優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)

戴麗琴

【摘要】隨著教育體系對核心素養(yǎng)培養(yǎng)的日益重視，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇.本文基于新課標(biāo)與核心素養(yǎng)的融合觀點(diǎn)，全面剖析當(dāng)前初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的重要性、存在的問題及其解決策略.這些策略和案例不僅具有理論指導(dǎo)意義，也具有很高的實(shí)用價(jià)值，有助于促進(jìn)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的全面提升.

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

物理作為自然科學(xué)的重要分支，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、實(shí)踐能力及創(chuàng)新精神等方面起到了不可或缺的作用.然而，在現(xiàn)實(shí)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如何更有效地提升學(xué)生的核心素養(yǎng)仍是一個(gè)亟待解決的問題.對此，本研究以新課標(biāo)為背景，著重探討初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的重要性、存在的問題和可能的解決策略.本文首先概述了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生核心素養(yǎng)的重要性，然后分析了當(dāng)前教學(xué)中存在的主要問題，最后提出了一系列針對性的教學(xué)策略和實(shí)驗(yàn)案例，旨在為初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供全面而實(shí)用的指導(dǎo).

1 在核心素養(yǎng)背景下提升學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾?/p>

1.1 激發(fā)學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的熱情

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值在于能有效地激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)的興趣和熱情.通過親手操作和觀察，學(xué)生能更直觀地理解物理現(xiàn)象和原理.在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅能更好地理解相關(guān)的物理概念，還能體驗(yàn)到科學(xué)探究的樂趣，還為學(xué)生提供了與同伴合作和互動(dòng)的平臺(tái).這種社交互動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的興趣.更進(jìn)一步，教師可以設(shè)計(jì)開放式和富有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，不僅能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，還能激發(fā)他們的好奇心和創(chuàng)造性.

1.2 促使學(xué)生建立全面的物理知識(shí)體系

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是建立全面和系統(tǒng)的物理知識(shí)體系的有效途徑.實(shí)驗(yàn)活動(dòng)提供了一個(gè)實(shí)踐平臺(tái)，使學(xué)生將分散理論知識(shí)整合成一個(gè)有機(jī)體系.

例如 在“電路設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅學(xué)到了電流、電壓和電阻的關(guān)系，還了解了如何將這些知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題解決，比如電路優(yōu)化和能效提升.

很多物理實(shí)驗(yàn)還涉及其他學(xué)科，如數(shù)學(xué)和化學(xué)，從而有助于學(xué)生形成跨學(xué)科的知識(shí)框架.

例如 在動(dòng)能和勢能轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這不僅深化了他們對物理概念的理解，也提升了他們的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力.

2 核心素養(yǎng)背景下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

2.1 實(shí)踐應(yīng)用的缺乏

在當(dāng)前的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過于理論化，缺乏與生活或工程應(yīng)用結(jié)合.例如，學(xué)生可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)習(xí)到電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)原理，但很少有機(jī)會(huì)了解這一原理在現(xiàn)實(shí)生活中，如在發(fā)電或交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用.這種脫離實(shí)際的教學(xué)方式不僅讓學(xué)生覺得物理是一門“高不可攀”的科學(xué)，還降低了他們將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力.

2.2 忽視學(xué)生的主體性

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)生往往被視為被動(dòng)的信息接收者，他們的主體性并沒有得到足夠的重視.在這樣的教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生只是按照教師或教科書的指導(dǎo)進(jìn)行操作，缺乏自主思考和創(chuàng)新的空間.這種方式不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和批判性思考能力，也阻礙了他們的個(gè)性和潛能的發(fā)展.

2.3 實(shí)驗(yàn)方法和形式的局限性

當(dāng)前的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在方法和形式的局限性.大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是按照固定的步驟進(jìn)行的，缺乏多樣性和靈活性.例如，很少有實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的方法或工具來解決同一個(gè)問題，或允許他們對實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果進(jìn)行自由探究.這不僅限制了學(xué)生的創(chuàng)新精神，也降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性和有效性.

2.4 對實(shí)驗(yàn)認(rèn)知的不足

不少學(xué)生，甚至教師對物理實(shí)驗(yàn)的重要性和功能認(rèn)識(shí)不足.一些人可能認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)只是理論教學(xué)的“附屬品”，或者是一種“手藝活”，不需要太多地思考和分析.這種誤解會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果，也會(huì)讓學(xué)生失去對進(jìn)一步探究和學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力.

3 在核心素養(yǎng)背景下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略與案例

3.1 樹立正確的物理觀念

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要教師采用多種策略.首先，教師應(yīng)確保實(shí)驗(yàn)與理論課程緊密相連，以便學(xué)生能將物理概念與實(shí)際現(xiàn)象聯(lián)系起來；其次，教師不應(yīng)將實(shí)驗(yàn)僅視為一種完成任務(wù)的手段，而應(yīng)用它來揭示物理現(xiàn)象背后的基礎(chǔ)原理.教師還可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)和模擬軟件，讓學(xué)生在多個(gè)情境下應(yīng)用物理原理.此外，鼓勵(lì)學(xué)生通過開放式問題和討論進(jìn)行質(zhì)疑和探究也很重要；最后，教師應(yīng)根據(jù)科技和社會(huì)的變化來更新教學(xué)內(nèi)容和方法.

例如 以“力與運(yùn)動(dòng)”為教學(xué)主題，一個(gè)常見的誤區(qū)是將“力”視為物體運(yùn)動(dòng)的唯一原因.為糾正這一錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生用滑輪和斜面模擬物體在無外力作用下的運(yùn)動(dòng).學(xué)生將發(fā)現(xiàn)，即使沒有外力，物體依然能維持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這有助于他們更準(zhǔn)確地理解力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.

3.2 重視學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性

傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以激發(fā)他們的創(chuàng)造性和主動(dòng)性.因此，教師需轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念.首先，教師可以通過讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和決策來提高他們的主體性.如，允許學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)材料和方法，這不僅提高了他們的參與度，還鍛煉了他們的決策和組織能力；其次，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)中給予學(xué)生更多的自由和空間，讓他們自主地進(jìn)行觀察和分析，并鼓勵(lì)他們提出問題和解決方案，以培養(yǎng)批判性思維；最后，通過組織小組活動(dòng)和討論，教師還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和社交能力.

例如 以“測定物體密度”為例，教師可以僅提供基礎(chǔ)設(shè)備，如測量杯和電子秤，讓學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)對象，如石頭或木塊.學(xué)生需要自行設(shè)計(jì)如何測量這些物體的體積和質(zhì)量，并計(jì)算密度.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生將向全班展示和解釋他們的結(jié)果，這不僅增強(qiáng)了他們的自主性，還提供了一個(gè)展示批判性思維的平臺(tái).

3.3 充分利用資源以培養(yǎng)創(chuàng)新精神

要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，教師需要充分利用各種教育資源.首先，多媒體和互聯(lián)網(wǎng)資源，如教學(xué)視頻和模擬軟件，可以豐富教學(xué)內(nèi)容并拓寬學(xué)生的視野；其次，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生使用日常材料進(jìn)行“手工科學(xué)”實(shí)驗(yàn)，這不僅激發(fā)他們的創(chuàng)造力，還教會(huì)他們在有限資源下解決問題；最后，與外部科研機(jī)構(gòu)或高校的合作可以為學(xué)生提供更高級(jí)的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，從而提升他們的創(chuàng)新和實(shí)踐能力.

例如 以“聲學(xué)基礎(chǔ)”為教學(xué)內(nèi)容，教師可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)簡單的樂器來理解聲波和頻率的關(guān)系.首先，教師通過展示在線視頻激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)意.然后，學(xué)生可以用紙筒、橡皮筋等家用材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn).他們需要記錄如何通過改變設(shè)計(jì)因素（如材料、形狀等）來影響音質(zhì)和音高.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生向全班展示并演奏他們的樂器.這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)置不僅讓學(xué)生有機(jī)會(huì)整合多種資源，還為他們提供了一個(gè)展示創(chuàng)新能力的平臺(tái).

3.4 聯(lián)系生活實(shí)際情況，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力

首先，教師應(yīng)選取與學(xué)生日常生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)主題，這將有助于學(xué)生更好地理解物理原理和其在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用；其次，基于真實(shí)生活場景的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)他們的觀察和問題分析能力；最后，鼓勵(lì)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于生活，如參與社會(huì)服務(wù)，會(huì)讓他們更加認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)物理的重要性，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力.

例如 以“能量轉(zhuǎn)換與保存”為例，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)與環(huán)保主題相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如通過日常垃圾（食物殘?jiān)⒓垙埖龋┥a(chǎn)生物氣.學(xué)生需要自行設(shè)計(jì)簡單的生物氣生成器，并觀察不同垃圾類型和數(shù)量如何影響生物氣產(chǎn)量.這不僅讓學(xué)生深刻理解能量轉(zhuǎn)換和保存的原理，還讓他們看到了物理知識(shí)在解決實(shí)際問題，特別是在環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方面的應(yīng)用.這種與生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方式極大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力.

3.5 設(shè)計(jì)問題以培養(yǎng)思維能力

首先，教師應(yīng)設(shè)計(jì)開放式和探究性的實(shí)驗(yàn)問題，這類問題通常沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，需要學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析來解決.這樣做不僅鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立思考能力，也激發(fā)了他們的創(chuàng)造性；其次，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告和討論環(huán)節(jié)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)據(jù)和結(jié)論進(jìn)行深入分析和批判，以提高其思維能力；最后，通過設(shè)計(jì)跨學(xué)科的問題，教師能進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合思維能力.

例如 以“光和顏色”為教學(xué)主題，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于“如何改善室內(nèi)照明”的開放性問題.學(xué)生需自行選擇或構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停缡褂貌煌愋偷臒襞莼蛘{(diào)整燈光角度，以探究最佳照明方式.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生需提交一份包括數(shù)據(jù)分析、結(jié)論和建議的詳細(xì)報(bào)告.該報(bào)告應(yīng)綜合考慮照明對人眼健康、能源效率和環(huán)境的影響等多方面因素.

3.6 強(qiáng)調(diào)動(dòng)手和觀察能力的培養(yǎng)

首先，教師應(yīng)安排多樣化的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，包括基礎(chǔ)操作和高級(jí)應(yīng)用，以逐步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和操作熟練度.這不僅可以加深學(xué)生對物理原理的理解，還能提升他們的動(dòng)手能力；其次，教師應(yīng)重視觀察訓(xùn)練，通過各種實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，如觀察物體運(yùn)動(dòng)、測量物質(zhì)性質(zhì)等，來鍛煉學(xué)生的觀察力和注意力；最后，教師還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行自我監(jiān)控和反思，這有助于提高他們的觀察能力和自主學(xué)習(xí)能力.

例如 以教學(xué)“光的反射和折射”為例，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于“光的路徑探究”的實(shí)驗(yàn).在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要自己擺放鏡子或透明容器，然后使用激光指針或其他光源，觀察光線如何在遇到不同介質(zhì)時(shí)發(fā)生反射或折射.學(xué)生需要用量角器或其他測量工具來準(zhǔn)確測量光線的入射角和反射角或折射角，并記錄下來.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生需要用這些數(shù)據(jù)來驗(yàn)證“反射角等于入射角”或“折射定律”等.這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅讓學(xué)生有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)際操作，還鍛煉了他們的觀察和測量能力.更進(jìn)一步，它也提供了一個(gè)良好的平臺(tái)，讓學(xué)生能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和批判性思考，從而全面提升他們的動(dòng)手能力和觀察能力.

3.7 注重實(shí)驗(yàn)過程以培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

首先，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，讓學(xué)生明白科學(xué)實(shí)驗(yàn)必須嚴(yán)謹(jǐn)和客觀.例如，教師可以在實(shí)驗(yàn)開始前詳細(xì)解釋各種實(shí)驗(yàn)工具和設(shè)備的正確使用方法，以及如何準(zhǔn)確地記錄和分析數(shù)據(jù)；其次，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到問題時(shí)，不懼失敗，勇于嘗試和改進(jìn).這種積極解決問題的態(tài)度是科學(xué)探究的基礎(chǔ)；最后，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的合作和溝通能力，因?yàn)榭茖W(xué)研究往往需要團(tuán)隊(duì)合作和跨學(xué)科的知識(shí).

例如 在教學(xué)“浮力與密度”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)“自制船只”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng).學(xué)生需要使用各種材料（如鋁箔、塑料瓶、木板等）來制作一個(gè)能在水中漂浮的小船，并嘗試優(yōu)化其設(shè)計(jì)以提高穩(wěn)定性和承載能力.在實(shí)驗(yàn)過程中，教師不僅應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生如何準(zhǔn)確地測量船只的體積和質(zhì)量，還應(yīng)鼓勵(lì)他們在船只發(fā)生側(cè)翻或下沉?xí)r，分析原因并進(jìn)行改進(jìn).這個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不僅考驗(yàn)了學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力，還通過反復(fù)地嘗試和改進(jìn)，培養(yǎng)了他們的科學(xué)態(tài)度和問題解決能力.

4 結(jié)語

在核心素養(yǎng)背景下，通過探討如何通過初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的多方面能力.知曉從激發(fā)學(xué)習(xí)興趣到培養(yǎng)創(chuàng)新能力和思維能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)都起著不可或缺的作用.由此得出，教師和教育者應(yīng)更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多元化和實(shí)用性，以全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

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