優化初中電學實驗 落實學科核心素養

摘要：文章旨在探討初中物理核心素養的內涵，分析初中物理教學中學生電學實驗存在的問題，探討如何通過優化初中電學實驗解決當前存在的問題，提出基于核心素養優化初中電學實驗的策略，進而落實學科核心素養的培養目標，為教師的教學研究提供思路.

關鍵詞：初中物理；電學實驗；核心素養

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）26-0094-03

在新課程改革的深入推進過程中，初中物理教學越來越注重對學生核心素養的培養.如何提高學生的實踐能力水平，成為初中物理教師關注的問題.現階段物理實驗教學中仍存在不少問題，阻礙學生的核心素養發展.因此，初中物理教師應當優化電學實驗，立足探究式教學來培養學生的物理學科核心素養，提高動手操作的水平.

1初中物理核心素養的內涵

1.1物理觀念

物理觀念是初中生在物理學習過程中逐步形成的關于物質世界的基本認知框架，包括對物質、運動、時間和空間等基本物理概念的理解和應用.這一維度強調的是學生能否建立起正確的物理世界觀，如理解物體的質量屬性、力的作用與物體運動狀態的關系等，并能運用這些觀念去觀察和解釋日常生活中的物理現象.

1.2物理思維

物理思維指的是初中生運用物理學的方法和邏輯來分析和解決物理問題的能力.通過構建模型、分析抽象物理問題，學生需培養邏輯思維和抽象思維能力，能夠將復雜的物理知識轉化為直觀的表現形式.例如，面對電學問題，學生需能夠根據已知條件和物理規律進行推理，以求解未知變量或預測結果.

1.3物理實驗能力

物理實驗能力是指學生通過實際動手操作，驗證和探索物理知識的能力.在電學實驗中，學生需學會正確組裝實驗器材，按照電路圖進行操作，記錄和分析實驗數據，以此驗證物理定律、定理，培養自己獨立操作實驗器材和解決問題的實踐能力.實驗能力的培養有助于增強學生對物理知識的深入理解，同時提升其綜合能力和社會實踐素質.

1.4科學態度精神

科學態度精神包含對科學研究的責任感、科學精神的認同以及科學方法論的掌握.在物理學習中，學生需要通過長時間的學習和反思，樹立起實事求是、客觀嚴謹、勇于質疑、積極探索的科學態度，堅持在遵循科學規律的前提下大膽創新.教師通過講述物理學家的故事和物理發展史，引導學生形成良好的學習態度，培養其尊重科學、熱愛物理的情感，激發主動學習的熱情和對物理學科持續探究的動力.

2初中物理教學中學生電學實驗存在的問題

2.1學生實驗器材組裝不規范

電學實驗能夠有效鍛煉學生的動手操作能力.實踐發現，部分學生未按教師指導正確組裝實驗器材，容易導致實驗失敗甚至出現安全隱患.還有一些學生未按照教師的要求來正確組裝實驗器材，容易造成電路受損，甚至會對學生的人身安全造成隱患.

2.2學生實驗脫離電路圖指導

電路圖是保證實驗順利進行的關鍵參照物，若忽視電路圖的指導而盲目操作，不僅難以高效完成實驗任務，還會造成實驗數據不準確，甚至出現電路故障.目前，教師在實驗教學中過于強調原理講解而忽略對電路圖的具體指導，使學生在無圖指導下實驗，易出現電路短路、接觸不良等問題，既影響學生體驗，又擾亂正常教學進程.

2.3學生物理實驗觀念滯后

實驗是研究物理原理的重要過程，學生可以在電學實驗中學習更多的實踐性知識，掌握操作技能.然而，部分學生依舊偏重理論知識學習，忽視實驗探究的重要性，這種傳統的觀念導致學生形成理論重于實踐的偏向，不利于對未來物理知識的深入學習和創新能力的培養.學生長時間采用單一的學習模式，致使對物理的興趣減弱，不愿積極參與實驗，嚴重影響物理實驗課程的教學質量和效果.

3基于核心素養優化初中電學實驗的策略

3.1剖析實驗現象，消除學生畏難心理

物理實驗教學是利用簡單的實驗儀器，引導學生洞悉物理規律，培養物理觀念［1］.在教學中解讀物理電學實驗現象，可以幫助學生克服實驗畏難情緒.因此，初中物理教師應當列舉生活之中常見的用電問題，引發學生對物理實驗現象的思考，從而結合實際案例來引出實驗教學內容，并在學生動手實踐的過程中，逐步培養學生正確的物理觀念，促進學科核心素養發展，使之不斷克服實驗畏難情緒，提升學習質量.

例如，在講解初中物理“兩種電荷”部分內容的過程中，首先，教師可以在教學中結合日常生活實例，通過分析常見電學問題，引導學生思考實驗現象背后的物理規律，從而降低實驗的神秘感和畏懼心理.教師可以利用“摩擦起電現象”引發學生思考，并介紹兩種電荷的概念及其作用規律，聯系學生的梳頭發、穿毛衣經歷，解讀與靜電相關的物理實驗現象，降低物理知識學習難度，使實驗現象直觀、一目了然.在實驗教學中，教師要分別指導學生用綢子摩擦玻璃棒、用毛皮摩擦橡膠棒，詳細解讀所帶電荷的區別和抽象的物理實驗現象，避免學生被一些無關事物影響，使其明白同種電荷互斥、異種電荷相吸的道理，形成正確的物理觀念.為了使實驗現象更加簡單明了，教師可以引導學生用不帶電的物體接觸驗電器的金屬球，幫助學生更快更好地集中注意力，使之能夠通過觀察金屬箔不張開現象，明白電量的概念，在親身實驗中，理解抽象的物理現象原理，克服實驗畏難情緒.教師也可引用“打雷”現象，解讀電荷量的概念，由摩擦過的玻璃棒或橡膠棒所帶的電荷量，引出云上所帶的幾十庫倫電荷量，讓學生明白“雷鳴”物理現象中的道理，培養學生良好的物理觀念，使之增加對所學物理知識的感性認識，由此提高物理實驗課堂的教學效率.

3.2引發認知沖突，點燃學生實驗熱情

教師設計實驗教學活動時，可設置具有挑戰性和矛盾點的問題，刺激學生從不同認知視角去探索.這樣不僅能訓練物理思維，也能激發他們對實驗的興趣.教師可預先安排學生了解多種生活電器，結合物理知識分析相關電學實驗現象，巧妙提問制造認知沖突，促使學生在解決疑惑的過程中實現物理核心素養的發展［2］.

例如，在講解初中物理”歐姆定律在串、并聯電路中的應用”部分內容的過程中，首先，讓學生思考問題：手中有5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的電阻，但實驗還需要25 Ω和4 Ω的電阻，實驗還能進行嗎？利用問題引發學生的認知沖突，并分兩種情況指導學生推理歐姆定律，激發物理學習興趣.電阻的串聯：由歐姆定律推導出U1=I1R1、U2=I2R2、U=IR，根據串聯電路得到U=U1+U2、I=I1+I2，可以知道串聯電路的總電阻等于各電阻之和，即R=R1+R2.電阻的并聯：由歐姆定律推導出I=I1+I2、U=U1=U2，根據并聯電路得到UR=U1R1+U2R2，可以知道并聯電路總電阻的倒數等于各電阻倒數之和，即1R=1R1+1R2.然后，利用多媒體教具呈現等效電路圖，指導學生按照正確方法組裝實驗器材，嘗試根據教師提出的問題來進行探索，利用歐姆定律解決問題，從而促進物理思維發展，懂得根據串、并聯電路的特點，以簡化電路的方式進行實驗，化解自身的認知沖突，深入理解串、并聯電路中電阻的關系.最后，教師要總結學生實驗，滲透學以致用的科學思想，促進學生形成良好的物理思維，使學生在歷經嚴密的邏輯推理基礎上，體會物理規律應用中的樂趣.

3.3營造趣味情境，強化學生安全用電意識

電學知識是初中物理中學習難度較大的部分，教師通過創設趣味生活情境，引導學生科學探究物理實驗現象，能夠讓枯燥的課堂教學活動生動化，讓學生加強安全用電意識，從生活走向物理，提高物理實驗能力.針對電學知識的高難度特點，教師可通過創建生活化的、富有趣味性的教學情境，引導學生科學探究電學實驗現象，活躍課堂氛圍，增強學生的安全用電意識.

例如，在講解初中物理“測量小燈泡的電功率”部分內容的過程中，首先，教師可以列舉生活中的路燈、節日彩燈、鍵盤跑馬燈，創設生活情境，總結測量電阻的公式R=UI，帶領學生回憶測量小燈泡電阻eFv6IpVWu9LZbOUYTDUu3GEXuorH03m97lB51rwd5u0=的實驗經歷，引出測量小燈泡的電功率實驗，利用生活情境來加強學生的安全用電意識.接著，要與學生討論分析計算功率的公式P=IU，測量三種情況下的功率：①燈泡的額定功率；②燈泡兩端的電壓是額定電壓1.2倍時的功率；③燈泡兩端的電壓低于額定電壓時的功率.聯系生活中的燈光表演，讓學生在生活化實驗情境中，通過調節滑動變阻器改變電路中的電流大小，調節燈泡兩端電壓的大小，得到需要的功率，加強安全用電意識，提升物理實驗能力.最后，引用生活中由電路短路引起的燈泡熄滅問題，提問“以保護電路為目的，需要將滑動變阻器滑片放在什么位置？”由此引導學生通過思考生活問題，結合具體實驗，明白滑片在阻值最大的位置上，可以使電路剛閉合時的電流最小，達到保護電路目的.

3.4運用仿真軟件，增強學生自主學習能力

利用仿真模擬軟件輔助教學，可以生動展示肉眼難以觀察的物理現象，便于學生深入理解復雜的電路知識.教師應倡導學生通過操作仿真軟件進行虛擬實驗，將抽象的電路圖像具體化，模擬真實的電學實驗情境，從而使物理學習更具直觀性和真實性，進一步培養學生的自主學習能力和科學態度.

例如，在講解初中物理“家庭電路中電流過大的原因”部分內容的過程中，首先，運用動畫軟件模擬由家庭電路中電流過大問題所引起的一系列災害場景，讓學生明白家用電器的總功率過大和短路，會導致電路中電流過大.然后，要為學生提供家庭電路演示板，指導根據電功率與電流、電壓的關系式P=UI，運用仿真模擬軟件進行實驗，激發學生的興趣和求知欲，使之通過點擊不同的虛擬實驗器材，直觀了解當用家用電器增多或在電路中接入大功率用電器時，電路中的干路電流變大.再讓學生回顧自己模擬實驗操作流程，根據焦耳定律Q=I2Rt討論當電路中總功率增大時的電流變化情況，從而明白導線電阻不變、電流增大時，電流在導線上釋放出大量的熱，易使導線升溫，從而引發火災.最后，教師要鼓勵學生運用仿真模擬軟件進行實驗，分析控制家庭電路中電流的方法，設計保護電路、避免家庭用電災害的方案，增強學生的節約用電和安全用電意識.

4結束語

綜上所述，對初中電學實驗進行系統優化，糾正現存問題，結合生活實際，創新教學手段，充分利用現代教育資源，可顯著提升初中生在電學實驗中的實踐能力，有效落實物理學科核心素養的培養目標.教師需關注實驗器材的合理配置、實驗流程的科學規劃、實驗指導的精確實施，同時緊密結合現實生活情境，創造一個既有安全保障又能激發興趣的學習環境，讓學生在親自動手操作中不斷提升物理實驗能力，最終實現物理學科核心素養的全面提升.

參考文獻：［1］ 王曉榮.初中物理電學實驗整合式教學：以“電阻的測量”為例［J］.亞太教育，2022（19）：115-118.

［2］陶恒.基于跨媒介的復習教學初探：以初中物理電學實驗的復習教學為例［J］.物理之友，2022，38（5）：32-34，37.

［責任編輯：李璟］