立足提升學生核心素養的分組實驗有效教學研究

柳越

【摘要】“核心素養”是指學生在個人成長和社會發展過程中必須具備的核心能力和品質.這些能力和品質對于學生適應未來社會、實現個人價值至關重要，它包括學生在接受教育過程中逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力.這一概念的提出，是基于對我國傳統教學中存在的問題進行反思而提出來的.核心素養是課程育人目標在學生成長中的具體化，是落實立德樹人根本任務的重要內容，是推動教育事業改革發展、促進學生全面發展、適應社會需求、提高國民素質和促進人的全面發展的根本要求.因此，在初中物理實驗教學中滲透核心素養，提升學生學科核心素養將是物理教師的教學目標.

【關鍵詞】核心素養；分組實驗；有效教學；研究

物理學是一門建立在觀察和實驗基礎上的學科，其中實驗教學是物理教學中不可或缺的重要組成部分，對于學生掌握物理知識、培養實驗技能和科學思維具有重要作用.因此，在初中物理教學中，教師應該充分利用分組實驗教學的優勢，對學生進行實踐操作能力的培養，推動學生形成物理學科的核心素養.通過實驗教學，學生能夠親身參與實驗過程，深入探究物理現象，提升解決問題的能力，為培養物理學科核心素養打下堅實的基礎.

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）在課程理念中強調了以學生全面發展為基礎，根據學生的身心發展特點和核心素養內涵來確定課程目標，以展現物理課程獨特的育人價值.物理課程所致力于培養的核心素養，主要包括對物理觀念的理解，科學思維的養成，科學探究的能力，以及科學態度與責任的培養，有助于學生全面發展，并體現出物理課程的獨特教育價值.這就要求教師在物理教學中要滲透核心素養，要重視學生物理觀念的形成、物理思維和物理探究能力、實踐能力的培養.因此，教師在教學中要以提升學生的物理學科核心素養為目標.

1 分組實驗的現狀分析

作為一名教師，對于分組實驗的有效教學的研究，我們應該將它作為自己的工作重點，并通過教學實踐尋找更有效的分組實驗教學方法.

從我國學校的教學水平來看，大多數一、二線城市的師資水平、硬件設施都處于比較領先的水平.但是通過數據調查分析得知，在涉及實驗教學的課程中普遍存在以下問題：

（1）教師在課堂上演示實驗多，而使學生分組操作少.大多數教師只注重演示實驗而忽視了分組實驗.雖然部分教師對分組實驗非常重視，但是由于班級人數眾多、器材有限等因素影響，分組實驗效果不太令人滿意.

（2）教師在課堂上往往只注重講授新知識而忽略了分組實驗環節.我們知道，學生只有親自動手操作才能更好地理解和掌握物理知識.但部分教師往往忽視了這一環節，只進行課堂講解，而忽略了學生的動手操作過程.

在我國較為偏遠的地區，由于受到師資水平的限制，在開展物理實驗教學中也存在著許多問題，主要表現在：

（1）由于基層學校實驗器材老舊，沒有及時更新.再加上多數學校的班級比較多，而學校的實驗室有限，常常會導致分組實驗無法正常開展.

（2）教師在教學中注重知識的傳授和結果的反饋，由于實驗器材不足，而忽視了學生動手操作能力的培養和過程的引導.有的教師只注重對知識的講解，造成學生動手操作能力差、實驗結果不準確等現象.

因此，如何在實驗教學中提高學生的動手操作能力、分析問題解決問題能力，從而提升學生物理學科核心素養是當前物理教學中應該重視和解決的問題.

2 分組實驗的有效設計與實施——以《凸透鏡成像規律》為例

分組實驗是物理實驗的重要組成部分，在物理實驗教學中，教師應合理利用分組實驗進行物理教學，將其作為課堂教學的有效手段，充分發揮分組實驗在提升學生核心素養方面的作用.本文以八年級上冊《凸透鏡成像規律》一節為例，對分組實驗進行有效設計與實施，從而幫助學生掌握物理知識并提升物理學科核心素養.

本節課我以八年級上冊《凸透鏡成像規律》為例，設計的實驗教學流程為：實驗教學內容分析→實驗前相關概念和名詞的梳理→有效引導學生合理猜想→引導學生設計實驗→引導分析實驗數據→交流和分享.

實驗教學內容分析：《凸透鏡成像的規律》是人教版八年級第五章《透鏡及其應用》的第三節，是本章的核心內容，也是一個較完整的探究性實驗，本實驗從記錄數據、分析數據，再到尋找凸透鏡成像規律，對于八年級學生來說很有挑戰性，有一定的難度，因此教學時要分散難點，合理規劃探究活動.本次實驗中我們所用光源為F光源，相比課本中的蠟燭光源穩定且沒有氣味，學生也容易觀察像的特點.

實驗前，對相關概念和名詞的梳理.在前面第四章的學習里，學生已經完成過探究《平面鏡成像》的實驗，知道相關的概念，如物距、像距、虛像等，但是印象不深刻，也不是很清楚，所以在實驗開始前有必要讓學生再次清楚這幾個概念.如物距是指物體到凸透鏡的距離，通常用u表示；像距是像到凸透鏡的距離，通常用v表示；關于實像和虛像在第2節《生活中的透鏡》已經做了鋪墊，實像是光經過凸透鏡折射后真實會聚后所成的像，用光屏可以承接的到，人眼也可以直接觀察到；而虛像則是指光線經過凸透鏡折射后，無法會聚，是其反向延長線相交所成的像，不是真實光線相交所成的像，因此稱為虛像，而虛像光屏是無法承接的，人眼只能通過透鏡向里看，才能看到虛像.學生明確這些概念后，可以有效的較低實驗難度，幫助學生順利完成實驗.

實像：由實際光線匯聚而成的，能呈現在光屏上.

虛像：由反射光線或折射光線的反向延長線相交而形成，不能呈現在光屏上.人眼逆著出射光線可以看到虛像.

3 物理實驗教學中提升學生核心素養的教學策略

3.1 幫助學生明確探究實驗目的

從第3節《生活中的透鏡》入手，向學生介紹：照相機、投影儀內部配備了凸透鏡，而放大鏡本身就是一種凸透鏡.這兩種工具都利用凸透鏡來形成物體的圖像.然而，它們形成的圖像有一些差異.照相機的圖像比物體小，而投影儀的圖像比物體大.此外，照相機和投影儀形成的圖像是倒立的，而放大鏡形成的圖像是正立的.這些觀察結果引導學生提出一個問題：“凸透鏡所成像的大小和正倒與物體的位置有何關聯？”這個問題將引導學生進一步探究凸透鏡的成像規律，加深他們對光學原理的理解.照相機距離物體很遠，所成像是實像，光屏可以承接，而放大鏡距離物體很近，所成像是虛像，光屏無法承接，再次提出問題“透鏡所像的虛實與物體位置又有什么關系呢？”，讓學生帶著明確的問題進行探究.

3.2 創設問題情境，激發實驗探究興趣

實驗開始前，教師可以通過創設情境，激發學生對凸透鏡成像規律的探究興趣.如教師可以用光具座先分別演示成實像的情景，讓學生觀察光屏上像的大小、正倒，再演示成虛像時，移動光屏讓學生觀察光屏上是否有像出現，這樣的觀察情境可以讓學生對像的虛實、大小、正倒有直觀的印象，同時激發學生的好奇心和思考欲望，引導他們積極參與到實驗探究中.在展示凸透鏡成像的實驗過程中，改變凸透鏡與物體的距離時，所成的像就會發生變化，特別是要找到各種像，應調整什么？如何調整？等問題.通過給學生演示在光屏上接收不到像的原因，以便學生理解調共軸的必要性和物距選擇的技巧.并指出實驗過程中的注意事項，使學生能順利進行實驗設計.

3.3 細化實驗步驟，增強實驗的有效性

在教學過程中，教師需要給予學生詳細的實驗操作指導，對于凸透鏡成像實驗，教師可以指導學生：為保證能在光屏中央觀察到像，實驗前先調節F光源、凸透鏡、光屏的中心在同一水平直線上，同時要移動光屏找到最清晰的像的位置，并掌握記錄物距u和像距v的正確方法.首先提醒學生記錄實驗用的凸透鏡的焦距 f ，然后指導學生按下面的步驟完成實驗.一邊動手，一邊思考.

把F光源放置在較遠的位置，隨后調整光屏與凸透鏡之間的距離，確保F光源在光屏上形成了一個清晰、明確的實像，細致地觀察這個實像，記錄它的大小，判斷它是正立的還是倒立的，并精確測量出物距u和像距v；將F光源向凸透鏡移近幾厘米，確保光源放置穩妥后，再次重復上述的操作過程，同樣認真地觀察、記錄像的大小、正倒，并測量物距和像距；繼續這個實驗，不斷將F光源向凸透鏡移動，每一次移動后都調整光屏的位置，試圖在光屏上尋找到F光源的像.在這個過程中，學生可能會問：“是否總能在光屏上得到F光源的像呢？”為了尋找答案，需要進行了下一步操作：撤去光屏，變換不同的角度進行觀察，試圖直接觀察到F光源的像，并試圖確定這個像的確切位置，這個實驗過程不僅考查了凸透鏡成像的基本規律，更是對實驗操作技巧和觀察力的一次綜合訓練.

3.4 引導分析實驗數據，提升學生分析概括能力

透鏡是各種光學儀器中最重要的組成部件，凸透鏡成像規律是各種光學儀器的工作原理.凸透鏡成像規律不是簡單的等量關系，對于實驗中所獲取的數據，需要進行分類歸納才可能從中發現規律.本實驗從數據到規律的思維難度較大，記錄數據后，分析這些數據歸納得到結論，是學生的難點.

為了提高實驗數據分析的有效性，引導學生對表格中的實驗數據分析：教師從像的虛實、大小、正倒三個方面提出問題，交流討論后得到凸透鏡成像規律.

4 結語

在分組實驗教學中，教師要善于運用多種教學方法和手段，激發學生興趣，培養學生的能力、提高課堂教學效率.教師還可以運用信息技術手段將物理知識和物理現象直觀化、形象化.在初中物理分組實驗教學中培養學生的核心素養將是教育改革的大勢所趨.

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