核心素養(yǎng)視域下初中物理探究性實驗教學策略

肖珍香

隨著素質(zhì)教育與新課程改革的持續(xù)深化，教育事業(yè)逐漸由知識本位轉(zhuǎn)變?yōu)樗仞B(yǎng)本位，既要讓學生學習學科知識，又要讓學生形成解決問題的能力和應對問題時的積極態(tài)度。實驗是物理教學的基礎(chǔ)，是物理教學活動的重要構(gòu)成之一。核心素養(yǎng)背景下，初中物理教學應加大對實驗教學的重視程度，開發(fā)新型實驗教學方法，培養(yǎng)學生的物理素養(yǎng)，發(fā)展學生的綜合能力，進一步提高初中物理教學質(zhì)效。探究性實驗教學是初中物理教學的一種方法，不但能讓學生學習物理知識，還能鍛煉學生的各項能力，提高學生的核心素養(yǎng)。基于此，本文討論核心素養(yǎng)視域下初中物理探究性實驗教學的策略與方法，以期為物理教學的改革創(chuàng)新與發(fā)展提供助力。

一、初中物理探究性實驗教學的價值

（一）激發(fā)學生學習的自主性和積極性

作為一門自然科學學科，學習物理需要有活躍的思維，一定的求知欲、探索欲，能理解物理概念和公式的內(nèi)涵、緣由，具有一定的想象能力，能在已有的知識與經(jīng)驗上大膽假設，并通過個人實踐進行科學論證。探究性實驗教學是學生針對某一物理現(xiàn)象產(chǎn)生好奇質(zhì)疑后，通過實驗實踐來驗證猜想與假設的過程。不難看出，探究性實驗教學是以學生為主體的教學模式，強調(diào)學生的主動性學習，使學生在好奇心、求知欲的驅(qū)動下，積極、自主地參與探究活動。

區(qū)別于灌輸式、講學式的課堂教學，探究性實驗還能活躍課堂氣氛，使學生沉浸到探索物理本質(zhì)、分析物理現(xiàn)象的學習中。因此，探究性實驗教學是激發(fā)學生學習物理主動性、積極性的有效策略，教師應當認識到探究性實踐教學的價值，通過實驗活動，培養(yǎng)學生正確的情感態(tài)度與價值觀，使學生愛上物理，并在深度學習中獲得核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（二）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維

核心素養(yǎng)背景下，對學生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)是極有必要的。在初中物理教學中，探究性實驗教學需要學生完成自主探究、合作探究，動腦設計實驗、動手操作實驗，獲得實驗結(jié)果并歸納實驗結(jié)論。這一過程不僅需要學生的主動參與，還要鼓勵學生在實驗探究中提出個性化的觀點。所以，教師應當引導學生基于生活常識、生活經(jīng)驗、學習經(jīng)驗對某一現(xiàn)象作大膽假設，這一過程正是發(fā)展學生創(chuàng)新思維的過程。在教師的合理引導下，學生的注意力始終集中在課堂上，其思維的創(chuàng)新性與發(fā)散性也會不斷提高，最終形成良好的創(chuàng)新思維。

（三）幫助學生理解物理知識

探究性實驗教學的本質(zhì)是通過實驗，讓學生對物理知識形成更加深刻的認知，加深對知識點的印象。因此，探究性實驗教學是促使學生理解物理知識的有效手段。物理是初中階段新開設的學科，很多學生對該學科的認知不清晰，沒有深入了解。這時，新穎有趣的探究性實驗課程，能夠讓物理學科在學生心目中留下良好的印象，讓學生更加直觀地理解不同的物理現(xiàn)象、物理原理。而且，初中階段的學生多處于思維活躍期，但其抽象性思維、理性思維仍處于發(fā)展的初期階段，此時“填鴨式”地給學生灌輸大量的抽象概念理論，很容易使學生產(chǎn)生畏難心理。教師要采用新型的教學方法，以探究性實驗將抽象概念可視化呈現(xiàn)，將抽象的物理概念和物理現(xiàn)象與具體的實驗現(xiàn)象聯(lián)系起來，讓學生更加直觀地感受到物理的奧妙，取得更好的教學效果。

二、初中物理探究性實驗教學應當遵循的原則

（一）主體性原則

探究性實驗教學強調(diào)學生的自主參與、自主探究，因此學生應當成為課堂的主體，教師則以主導者或引導者的身份參與到教學活動中。在主體性原則下，教師設計的探究性實驗教學方案要始終圍繞學生的學習需求、當前的學習水平、探究能力，給學生提供在課上思考質(zhì)疑、動腦動手的機會，讓學生主動創(chuàng)造、創(chuàng)新，使其在探究中獲得知識技能與素養(yǎng)的綜合提升，掌握正確的學習方法，形成良好的學習習慣。

（二）發(fā)展性原則

在初中物理課上設置探究性實驗活動的最終目的，是讓學生感受到物理世界的奧秘，通過探究未知世界，提升學生的認知水平，使其在探究的過程中獲得自我發(fā)展。因此，探究性實驗教學設計要遵循發(fā)展性原則，教師要格外關(guān)注實驗目標、實驗任務、實驗過程與實驗結(jié)果，確保整個實驗科學、合理，環(huán)環(huán)相扣、層層遞進，具備更強的發(fā)展性，確保學生可以在參與實驗后獲得探究能力、創(chuàng)新思維、綜合分析能力的提升，讓學生既能掌握課本的核心知識點，又能提高自身的綜合素養(yǎng)。

（三）靈活性原則

探究性實驗教學要基于現(xiàn)實學情、學生的學習水平提升情況與素養(yǎng)發(fā)展情況開展，因此教師設計的探究性實驗教學活動要遵循靈活性原則，保證不同層次、能力、素養(yǎng)的學生都可以在實驗中得到進步、得到發(fā)展。教師應當給學生提供自主設計實驗、自行選擇實驗方法的機會，彰顯探究性實驗的靈活性，發(fā)揮其核心育人價值，保證教學面向全體學生。

三、核心素養(yǎng)視域下初中物理探究性實驗教學的策略

（一）創(chuàng)設教學情境，滲透物理觀念

探究性實驗教學強調(diào)學生的自主參與，激發(fā)學生對所學知識的興趣，并將興趣作為后續(xù)參與實驗探究學習的核心驅(qū)動力。教師可以創(chuàng)設物理實驗教學情境，吸引學生的注意力、活躍課堂氛圍，讓學生對后續(xù)所學內(nèi)容產(chǎn)生好奇。在情境中，教師要指導學生立足物理學科視角領(lǐng)悟自然現(xiàn)象中的物理規(guī)律，逐漸認清物理學科的本質(zhì)，使學生養(yǎng)成在生活中使用所學物理知識解決問題的意識和能力。考慮到初中生仍處于認知發(fā)展的初級階段，教師可以創(chuàng)設生活化情境，即從學生熟悉的事物或場景出發(fā)，讓情境成為引領(lǐng)學生步入探究性實驗學習活動的橋梁，如使用語言引導或多媒體等現(xiàn)代教育技術(shù)，構(gòu)建起相對真實的教學情境，使學生沉浸其中。

例如，在滬科版初中物理“科學探究：聲音的產(chǎn)生與傳播”這一節(jié)知識的教學中，教師先在桌面上準備好鑼鼓、吉他，然后讓學生利用這些器材發(fā)出聲音。當學生讓鑼鼓、吉他發(fā)出聲音時，教師提出思考問題：“鑼鼓、吉他發(fā)出的聲音有什么特點？鼓面、琴弦會振動嗎？”學生在日常生活中有一定的經(jīng)驗，但經(jīng)驗欠缺科學性，還要通過系統(tǒng)地學習，學生才會主動將有關(guān)活動與物理知識結(jié)合起來。針對這一特點，教師可以在桌面上擺放鋼尺、音叉、小喇叭等，讓學生根據(jù)所提供的器材展開“探究聲音如何產(chǎn)生”的實驗活動。實驗中，學生發(fā)現(xiàn)鋼尺、小喇叭發(fā)聲時在振動，但音叉發(fā)聲時看不出在振動。是音叉發(fā)聲時沒有振動還是音叉在振動但看不到呢，學生討論并提出自己的方案，教師進行引導，完善實驗方案，然后讓學生將發(fā)聲的音叉靠近懸掛的乒乓球，進一步探究音叉的發(fā)聲情況。這樣，在主動進行實驗的情況下，學生選擇的實驗器材更貼近于生活，學生對物理實驗的了解也會變得更為全面。

（二）設計探究問題，發(fā)展科學思維

科學思維是物理學科核心素養(yǎng)的重要構(gòu)成，包括但不限于建構(gòu)模型、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等多項可適應終身發(fā)展必備的思維品質(zhì)，也是學生參與探究式實驗學習的基礎(chǔ)。科學思維的培養(yǎng)需要以科學、可行的教學活動為依托，以教師的引導與啟發(fā)為輔助，讓學生從物理科學的角度，對事物及現(xiàn)象進行分析、探究，并從中得出規(guī)律結(jié)論。在此過程中，學生應當熟練使用分析總結(jié)、邏輯推理、科學論證等探究方式，對特定事物進行假設、猜想，再通過真實的探究過程獲得結(jié)果。換言之，發(fā)展學生的科學思維就是讓學生大膽假設、獲取結(jié)論、質(zhì)疑、再次論證的過程。落實到探究性實驗教學中，教師需要在適宜的時機提出可啟發(fā)學生思考的問題，使用問題教學法，通過實際案例或以生活化問題設計懸念，讓學生分析問題、嘗試解決問題，以此拓展學生的思維深度。

例如，在滬科版初中物理“壓強”這一單元中“大氣壓強”知識點的教學中，教師可以設計“大氣壓強”的探究性實驗。在教學時，教師準備好煮熟后剝好皮的雞蛋，以及一只瓶口略小于雞蛋的塑料瓶。向?qū)W生展示完實驗材料后，教師提問：“怎樣才能在不破壞雞蛋的情況下，將其完整地轉(zhuǎn)移至瓶內(nèi)呢？”提問后，學生紛紛開始思考，積極地舉手表達個人的觀點與看法。這時，教師讓學生在小組內(nèi)交流、總結(jié)，分析組內(nèi)其他成員的猜想是否合理并說明依據(jù)。總結(jié)后，各小組選出一名發(fā)言人在說明本組的討論結(jié)果。所有小組均匯報完畢后，由教師整理出合理的觀點，以板書的形式體現(xiàn)在黑板上，再鼓勵學生以小組討論的方式設計出可以論證上述觀點的實驗方案。

在本課教學中，教師使用了巧妙且直接的問題，給學生創(chuàng)設了交流與討論的機會，使學生在討論后提出假設，設計可論證假設的方案。此時，學生的思維始終處于思考狀態(tài)，積極性極高，課堂討論氛圍很好。

（三）鼓勵創(chuàng)新設計，培養(yǎng)探究能力

初中物理實驗教學中，教師要加強對學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，讓學生在已有的學習經(jīng)驗上進行遷移，融入個人觀點、個人思維后進行更深層次的探究，以此實現(xiàn)對學生創(chuàng)新思維、探究能力的綜合性培養(yǎng)。所以，在設計探究性實驗課程時，教師要在學生完全了解物理知識或原理的基礎(chǔ)上，給予其設計實驗方案、動手實驗、觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗結(jié)論的機會，讓學生參與到實驗的全過程中，獲得真切的實驗體驗，再讓學生動腦思考，分析該實驗是否有創(chuàng)新的可能，使其基于已有的生活經(jīng)驗、學習經(jīng)驗提出新的假設、猜想，并鼓勵學生自主提出新的、個性化的實驗探究目標，繼而設計實驗方案，讓學生站在新的視角開展有創(chuàng)意的探究。

例如，在滬科版初中物理“質(zhì)量與密度”單元中的“科學探究：物質(zhì)的密度”教學中，教師要根據(jù)課程標準與教材內(nèi)容，讓學生學習掌握天平和量筒測量固體及液體的密度的方法，完成“物質(zhì)密度大小的對比”實驗并得出確切的實驗結(jié)論。在這一教學基礎(chǔ)上，學生已經(jīng)掌握一定的方法，為進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與探究能力，教師可以增設小組項目活動，要求學生以小組為單位，完成“測量一瓶可樂飲料密度的創(chuàng)新實驗”項目。先讓學習小組在組內(nèi)交流、討論，得出創(chuàng)新型實驗方案，然后選一名代表做匯報交流，其他學生與教師可在此過程中質(zhì)疑、糾正或補充，最后確認各組實驗方案的安全性、合理性、科學性，由教師提供實驗材料，供各組學生驗證本組方案的可行性并在班上做交流總結(jié)。

（四）完成拓展遷移，增強態(tài)度與責任

科學態(tài)度與責任意識中包括正確的科學態(tài)度、社會責任、物理科學的本質(zhì)觀念等要素。從本質(zhì)上講，發(fā)展學生的科學態(tài)度與責任意識，是使學生能夠在物理學習時洞悉物理知識的本質(zhì)、明確物理學科對人類社會、自然環(huán)境、科學技術(shù)發(fā)展的正向促進作用，使學生形成學習物理知識的正確態(tài)度和積極情感。教師可以圍繞實驗內(nèi)容進行一系列的拓展與遷移，將課本上的知識與生活實際、社會時事聯(lián)系起來，拓展探究性實驗教學的深度與廣度，讓學生在學習物理知識、參與趣味實驗的過程中形成良好的責任意識。

例如，在滬科版初中物理“質(zhì)量與密度”單元教學中，在學生學習完密度知識的應用后，教師可以引導學生探究水的反常膨脹現(xiàn)象，將一根試管裝滿水，并在水中滴入幾滴黑墨水。用帶有雙孔的塞子塞住試管口，其中一孔插入溫度計，另外一孔插入一根細玻璃管，將試管中的水放入冰水中，讓其溫度降到0℃。將試管取出來，放置在空氣中，讓其自然升溫，觀察溫度計和細玻璃管中水面的升降情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當溫度從0℃升高到4℃時，細玻璃管內(nèi)的水面在不斷下降。當溫度從4℃再往上升高時，細玻璃管中的水面開始快速地上升。從而得出水在4℃時，體積最小，密度最大。因此，寒冷的冬天，水面上已經(jīng)結(jié)冰了，而底層水由于水的反常膨脹現(xiàn)象，密度較大，不易結(jié)冰，魚兒還能在較深的水下自由游動。這有助于保護水下生物免受嚴寒的侵害。

四、結(jié)語

基于核心素養(yǎng)的初中物理探究性實驗教學，要從根本上改變傳統(tǒng)的理論式實驗教學方法，要讓學生學會在學習、生活中質(zhì)疑，能利用知識和經(jīng)驗去解決疑問，以發(fā)展學生的核心素養(yǎng)為目標開展教學。教師設計的教學活動應當圍繞核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標開展，通過創(chuàng)設教學情境、提出探究問題、鼓勵創(chuàng)新設計以及拓展遷移等方法，鼓勵學生在實驗中展開合理探究，達到提高初中物理實驗教學質(zhì)量、促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展的目的。

注：本文系福建省教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度課題“基于核心素養(yǎng)的初中物理探究性實驗教學研究”（項目編號：FJJKZX22-584）研究成果之一。