基于核心素養的初中物理實驗教學實踐探究

陳淑珍

摘要：在初中階段的物理教學中，學生核心素養的培育已經成為重要內容，實驗作為物理教學的重點，更是成為學生核心素養的培養皿。由此，在實際的教學過程中，教師應該專注于實驗教學，既要注重基礎知識的講解，也要認真培養學生的實驗探究能力。從多個層面、多個角度著手，培養學生的學科核心素養，幫助他們獲得更為積極的學習及認知體驗，提升他們的核心素養，助力他們獲得較為深遠的發展。文章基于此點，對核心素養下的初中物理實驗教學實踐進行了探究。

關鍵詞：核心素養；初中物理；實驗教學；實踐探究

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1673-8918（2023）09-0090-04

初中物理核心素養其實就是學生在學習物理相關知識的過程中形成的一種符合社會發展及個人終身發展的必備品格和關鍵能力。這一核心素養對學生的綜合性發展有著極大的幫助作用。而實驗是集結了操作、思考、判斷、互動等一系列活動的，能夠讓學生的思維意識獲得動態化生成，促使他們獲得更為科學、具體、全面的方法、技能及素養。對此，教師就應該以物理實驗的科學設計為基礎，積極培養學生的核心素養，讓學生獲得動態化的發展，提升他們的綜合學習實效。

一、 初中物理實驗教學存在的問題

（一）強化實驗結論的反復記憶，忽視學生動手操作的技能

在現階段，很多物理教師在開展實驗教學的過程中，先是依據新課程的標準，連寫帶畫地向學生展示了整個實驗操作的過程。通過這種方式，讓學生做好課堂記錄，了解整個實驗的基本過程、所涵蓋的知識原理及知識結論，甚至直接讓學生熟記實驗的結果。然后教師再根據自己講解的重點、提供的現成實驗結論，帶領學生展開一系列的解題實踐，讓他們通過做練習題的方式，進一步應用這些知識及結論。這種實驗教學過程使得學生一直處于被動的狀態，不管是課堂還是課后，都反復強調學生對實驗結論的記憶，卻忽視了學生的動手實踐操作技能培養，使學生遠離了實驗探究過程，只能在理論化的學習實踐中去完成實驗學習。這樣只會抑制學生實驗探究思維的發展和延伸，并忽視了他們的實驗探究能動性，最終使他們的實驗學習效能十分低下，抑制了物理核心素養的有效發展。

（二）注重實驗形式，忽視科學探究的過程

在實施實驗教學的過程中，很多教師更加專注于演示實驗的運用。通過演示實驗，直接讓學生記住結論這種模式，雖然是信息技術發展背景下一種值得倡導的教學模式，但是它也并不代表可以應用于每一個物理實驗中。一般情況下，演示實驗適用于操作困難、無法操作或者實驗過程有安全隱患的實驗，但是很多教師卻忽略了這一點。任何實驗都以演示實驗為主，目的是要節約課堂教學的時間，這樣就無法讓學生獲得積極的實驗參與感。即使教師展開了實驗，也是讓學生以小組為單位，整個實驗過程并沒有注重全員參與，一般是由成績好的學生來完成實驗，成績一般或者成績較為落后的學生，只是在旁邊起到輔助作用，更有甚者是直接觀看實驗。即使有實驗記錄以及實驗結論，都是靠實驗者一人完成或者直接是引用教師在演示實驗中獲得的結論。這種實驗過程根本沒有創新性，只會浪費學生的時間，他們沒有真切、豐富的學習體驗感，使得他們一直處于被動的實驗探究狀態，整個實驗教學效果十分低下，進而阻礙了他們物理核心素養的綜合性發展。

二、 基于核心素養的初中物理實驗教學實踐策略探究

（一）剖析物理實驗原理，培養學生物理觀念

物理觀念是學生基于自身對物理概念、物理原理、物理規律認知基礎上思維的凝練及升華，并且大多數實驗都能夠展現相關的物理實驗原理。所以在具體的教學過程中，教師就應該帶領學生去剖析相關的實驗原理，讓他們去體會物質的結構，探尋物質的相互作用以及運動的規律。使得學生能夠對物理實驗有一個較為清晰、具體的認知，借此來形成物理觀念，達成他們核心素養有效培育的目的。

以滬科版初中物理教材為例，教師在實驗教學《科學探究：杠桿的平衡原理》中，就應該采取有效的策略與措施，引導學生剖析物理實驗的原理，借此來培養他們的物理觀念。首先，教師要為學生創設情境，借助多媒體，為學生播放《舉起手來》的一個視頻片段，向學生提出問題：“為什么可以把人翹起那么高？”讓學生受到積極的影響和指示，仔細觀察視頻，嘗試提出初步的猜想。接著，教師可以借助圖片為學生展示生活中常見的與杠桿相關的例子，讓學生積極思考杠桿的共同特征，得出杠桿的定義，認識杠桿的三個基本要素，借此來培養他們的觀察能力。其次，教師需要讓學生展開物理實驗探究，分析影響杠桿轉動的因素。對此，教師就可以讓學生展開生活化的回憶——坐蹺蹺板的經歷。然后向學生提出問題：“怎樣才能讓杠桿發生轉動？”“影響杠桿轉動的基本因素是什么？”借此讓學生基于自身的生活經驗來得出力的大小是影響杠桿轉動的主要因素。在學生得出結論之后，教師可以繼續提問：“除了力的大小，還有什么因素也會影響杠桿的轉動呢？”借此教師可以拿出一個自制的蹺蹺板。蹺蹺板上面有兩個可以自由移動的熊（大熊和小熊），然后讓學生思考：怎樣讓大熊在不動的情況下，使小熊翹起大熊？借此讓學生先做思考，然后讓學生以小組為單位展開實踐操作——怎樣在力的大小保持不變的情況下，讓杠桿得以轉動？學生通過實驗就會發現：當移動小熊的位置時，杠桿就會隨之發生轉動。由此學生便能夠順勢得出結論：支點到作用點的距離是影響杠桿轉動的因素。在得出了這一結論之后，就可以讓學生展開自主實驗探究。這一部分的實驗探究主要是讓學生自主完成，一個圓盤中掛上鉤碼，通過隨意移動鉤碼，看杠桿轉動的變化來得出自己的結論。但是當學生展開兩次實驗之后，卻發現杠杠轉動發生的變化情況是不一樣的。通過兩次實驗，能夠讓學生得出相互矛盾的結論，這就與學生的前概念形成了認知沖突，否定了“支點到作用點的距離是影響杠桿轉動的因素”這一前概念。由此便避免了直接由教師將“力臂”概念陳述給學生這種被動的教學模式，充分凸顯了學生的主體地位。而學生通過這樣一次實驗，便自主建立起了“力臂”概念的這一實驗原理。在此基礎上，教師可以順勢向學生提出問題：“通過以上實驗，同學們已經否定了支點到作用點的距離是影響杠桿轉動的因素，那么真正影響杠桿轉動的因素又是什么呢？”借此讓學生帶著疑惑以及好奇的心態去思考，繼續借助這一圓盤中的鉤碼進行思考，分析之前實驗中與杠桿轉動的變化點和不變點。將這種抽象的力臂概念間接模擬在圓盤上，讓學生展開思考，得出猜想：是不是只要支點到作用點的距離沒有發生改變，杠桿便不會轉動呢？借助這一猜想，再一次展開實驗，由此建立起“力臂”的概念——支點到作用點的距離是影響杠桿轉動非常重要的物理量，這一物理量就被稱之為“力臂”。最后，當學生有了這樣一個知識基礎之后，教師就可以讓學生根據課本中的實驗環節，讓他們去探究杠桿的平衡條件。在實驗探究過程中，針對自身所得出來的結論展開深入的分析，最后來得出杠桿平衡的條件這一實驗原理：F1×L1=F2×L2。借助這一實驗，便能夠讓學生深刻體會到影響杠桿轉動的因素是力的大小和力臂，借此來幫助學生建立起與“力臂”相關的實驗原理思維，凸顯了學生的主體地位。能夠抽象出學生的物理核心概念，借此來培養他們的物理觀念，達成物理核心素養有效培育的目的。

（二）鼓勵學生自主實驗，培養實驗探究能力

實驗探究屬于物理核心素養中的重要組成部分，它也是支撐學生展開探究性學習、教師展開創造性教學的重要方式。在這一素養支撐下，學生能夠根據相關的知識點、問題提出自己的猜想和假設，并根據自己的實驗得出證據，驗證自己的猜想或者結論。也能夠促使學生之間針對自己的實驗探究結果或者過程展開交流評估及反思。所以說，實驗探究能力的培養是十分重要的，它是學科核心素養的重要價值體現。由此，在實驗教學的過程中，教師就應該盡可能地將一些驗證性的實驗改變為探索性的實驗，鼓勵學生自主動手操作。通過探究相應的原理及概念，總結自身的結論，經歷提出問題、猜想與假設、設計實驗、進行實驗數據的收集、實驗數據的分析論證、小組之間合作交流的一系列過程，達成他們實驗探究能力有效培養及發展的目的，最終落實他們物理核心素養的有效培育。

以滬科版初中物理教材為例，教師在實驗教學《科學探究：凸透鏡成像》中，就應該專注于學生的自主化實驗。在確定了實驗教學的目標之后，教師就可以創新實驗教學模式，鼓勵學生展開自主實驗。首先，教師可以向學生提出一些生活化的實驗操作任務：

1. 用凸透鏡和凹透鏡觀察手指的掌紋，與同學分享自己的發現；

2. 用凸透鏡對著窗外，觀察光屏上是否有窗外物體的倒立縮小實像；

3. 借助盛水的燒瓶，看對方的頭像是否是經過凸透鏡原理折射成的倒立縮小實像。

在完成了這一系列的實驗操作之后，教師可以向學生提出一個問題：“凸透鏡所成的像有時縮小，有時放大，有時倒立，有時正立。根據你們剛才的動手情況，你是否能夠得出相關的影響因素呢？”以這樣的方式，讓學生展開自主探究，揭示“凸透鏡不僅能成像，還能成不同的像”這一結論，為他們后續探究凸透鏡成像的規律猜想打下良好的基礎。

學生經過一系列的探究及實踐之后，得出了大致的猜想：可能與物體的大小相關或者與物體到凸透鏡的距離相關。在學生提出這兩個猜想之后，教師就要根據學生的猜想進行反駁。因為本節課的探究內容相對來說比較復雜，所以教師就需要幫助學生排除明顯錯誤的猜想，為后續的探究過程留足時間。所以教師就可以舉例“窗外一棵大樹和大樹上的一片葉子，通過凸透鏡成像之后，都形成了倒立縮小的實像。所以就能夠得出物體的大小并不是影響凸透鏡不成像的影響因素”。由此學生便能夠得出“可能與被觀察物體到凸透鏡的距離有關”這一猜想。對此，學生便有了探究的重要方向。在此基礎上，教師可以向學生提供實驗器材，比如蠟燭、凸透鏡、光屏、光具座、火柴等，然后讓他們根據自己需要測量的物理量來設計表格（表1）。

最后，讓學生敲定實驗方案：

1. 在光具座上從左到右放置蠟燭、凸透鏡、光屏，在光具座上標出“f”和“2f”的位置；

2. 調節凸透鏡和光屏高度，讓其中心與燭焰的中心在同一高度上；

3. 讓u＞2f，形成清晰像，記錄成像情況；

4. 讓u=2f，形成清晰像，記錄成像情況；

5. 讓f＜u＜2f，形成清晰像，記錄成像情況；

6. 讓u=f，移動光屏，觀察是否出現清晰像，記錄情況；

7. 讓u＜f，移動光屏，觀察是否出現清晰像，記錄情況。

在敲定實驗方案之后，教師再向學生講解注意事項。比如保證凸透鏡的中心、光屏中心以及燭焰在同一高度上，還必須保證像是清晰的等。而后讓學生展開物理實驗，根據自己的實驗數據展開匯報與交流，完成以上表格。而為了進一步深化學生的探究，教師可以根據學生的實驗過程記錄他們存在的問題，讓學生在匯報交流中描述自己遇到的問題。比如，有的學生表示“燭焰不好控制”，而這切實是整個實驗中的不確定因素。對此，教師可以提出問題：“那同學們能否有好的改進方法呢？”將問題拋給學生，讓學生大膽猜測，比如可以將其替換成可控的燈具，比如LED貼片。由此，教師可以引入LED貼片讓學生再一次展開成像試驗。然而學生在這一實驗中依舊會出現問題，因為LED貼片形成的是“F”形光源，在一倍焦距時，可能會通過凸透鏡形成一個與凸透鏡等大的圓形光斑，會影響學生對成像的判斷。由此，教師可以繼續讓學生思考改進辦法，比如在LED貼片光源上裝一層磨砂罩，類似于數碼管，這樣就能起到很好的光源呈現效果。讓學生經歷從傳統成像試驗到新型成像試驗的過程，其實能夠讓學生有更多的發現，會讓他們進一步明白科學發展的重要性。比如，他們借助蠟燭會受到各種桎梏，影響實驗進度，但是如果借助新型的可控燈具，整個實驗便十分輕松，會讓他們形成鮮明的體驗對比。并且他們親身參與實驗器材的完善過程，也能對整個實驗的環節、細節點有精準把控，最終達成對本次實驗的深層次探究，凸顯實驗探究效能，提升物理核心素養。

（三）實驗貼近學生生活，培養科學態度及責任

在初中階段的物理教學過程中，培養學生科學的態度及責任是十分重要的。它要求學生將自身所學習的物理知識與科學、社會、技術、環境進行有機的關聯，形成可持續發展的責任感。所以在展開實驗教學的過程中，教師應該保證整個實驗貼近于生活，盡可能地做到節約、節能、綠色、環保，讓學生透過實驗感知到綠色發展觀，進而培養科學的態度及責任。

以滬科版初中物理教材為例，教師引導學生展開有關于“溫度”的實驗時，其中就會涉及將冰塊放入不同溫度的水中，記錄液面變化情況的實驗。根據這一實驗，教師就可以積極地滲透綠色發展觀。比如，讓學生回憶生活中“全球變暖”的一些信號。比如冬天來臨得特別晚或者冬天的溫度比較高、夏天的溫度一年比一年高等，由此向學生滲透一些環境問題，引發學生新一輪的思考。比如南北兩極的冰山逐漸融化，那么海平面是否也會發生相應的變化呢？借此讓學生通過自身的實驗來回答這一問題，嘗試讓他們通過實驗來解釋生活中的一些問題。以這樣的方式，其實能夠引導學生進一步探究科學、技術、社會及環境之間的關系，讓他們看到物理學科與現實生活之間的緊密聯系，進而培養學生的社會責任感，達成科學的態度及責任，最終著力于物理核心素養的培育，助推他們獲得更為深遠的發展。

三、 結語

綜上所述，在新課改的背景下，初中的物理教學要更加注重學生學科核心素養的培育。而實驗作為物理教學的重要內容，教師就應該在實驗教學中積極地滲透學科核心素養的相關元素。首先，教師要看到現階段初中物理實驗教學中存在的問題；其次，教師要明白學科核心素養在實驗教學中培養的價值與作用；最后，教師要根據現實情況以及核心素養的基本元素，采取有效的策略與措施來展開實驗教學，保證核心素養的相關元素能夠在實驗課程中積極地落實及滲透，逐漸培養學生形成正確的物理觀念，具備科學思維及實驗探究能力，形成科學的態度及責任，實現他們核心素養的升華，讓整個教學達到更為高效的目的。

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