立足核心素養，優化物理實驗

戴麗琴

【摘要】隨著教育體系對核心素養培養的日益重視，初中物理實驗教學面臨著前所未有的挑戰和機遇.本文基于新課標與核心素養的融合觀點，全面剖析當前初中物理實驗教學在培養學生核心素養方面的重要性、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意義，也具有很高的實用價值，有助于促進初中物理實驗教學質量的全面提升.

【關鍵詞】核心素養；初中物理；實驗教學

物理作為自然科學的重要分支，其實驗教學環節在培養學生的科學思維、實踐能力及創新精神等方面起到了不可或缺的作用.然而，在現實的初中物理實驗教學中，如何更有效地提升學生的核心素養仍是一個亟待解決的問題.對此，本研究以新課標為背景，著重探討初中物理實驗教學在培養學生核心素養方面的重要性、存在的問題和可能的解決策略.本文首先概述了物理實驗教學對學生核心素養的重要性，然后分析了當前教學中存在的主要問題，最后提出了一系列針對性的教學策略和實驗案例，旨在為初中物理實驗教學提供全面而實用的指導.

1 在核心素養背景下提升學生的物理實驗能力的重要性

1.1 激發學生對物理實驗的熱情

物理實驗教學的價值在于能有效地激發學生對物理學的興趣和熱情.通過親手操作和觀察，學生能更直觀地理解物理現象和原理.在實驗中，學生不僅能更好地理解相關的物理概念，還能體驗到科學探究的樂趣，還為學生提供了與同伴合作和互動的平臺.這種社交互動進一步增強了學生對物理實驗的興趣.更進一步，教師可以設計開放式和富有挑戰性的實驗任務，不僅能鍛煉學生的動手能力，還能激發他們的好奇心和創造性.

1.2 促使學生建立全面的物理知識體系

物理實驗教學也是建立全面和系統的物理知識體系的有效途徑.實驗活動提供了一個實踐平臺，使學生將分散理論知識整合成一個有機體系.

例如 在“電路設計”的實驗中，學生不僅學到了電流、電壓和電阻的關系，還了解了如何將這些知識應用于實際問題解決，比如電路優化和能效提升.

很多物理實驗還涉及其他學科，如數學和化學，從而有助于學生形成跨學科的知識框架.

例如 在動能和勢能轉換的實驗中，學生通過數學模型進行數據分析，這不僅深化了他們對物理概念的理解，也提升了他們的數學應用能力.

2 核心素養背景下初中物理實驗教學存在的問題

2.1 實踐應用的缺乏

在當前的初中物理實驗教學中，很多實驗內容過于理論化，缺乏與生活或工程應用結合.例如，學生可能會在實驗課上學習到電磁感應的基礎原理，但很少有機會了解這一原理在現實生活中，如在發電或交通信號系統中的應用.這種脫離實際的教學方式不僅讓學生覺得物理是一門“高不可攀”的科學，還降低了他們將理論知識應用于實踐的能力.

2.2 忽視學生的主體性

在傳統的實驗教學模式下，學生往往被視為被動的信息接收者，他們的主體性并沒有得到足夠的重視.在這樣的教學環境中，學生只是按照教師或教科書的指導進行操作，缺乏自主思考和創新的空間.這種方式不利于培養學生的科學思維和批判性思考能力，也阻礙了他們的個性和潛能的發展.

2.3 實驗方法和形式的局限性

當前的物理實驗教學還存在方法和形式的局限性.大多數實驗都是按照固定的步驟進行的，缺乏多樣性和靈活性.例如，很少有實驗鼓勵學生采用不同的方法或工具來解決同一個問題，或允許他們對實驗過程和結果進行自由探究.這不僅限制了學生的創新精神，也降低了實驗教學的趣味性和有效性.

2.4 對實驗認知的不足

不少學生，甚至教師對物理實驗的重要性和功能認識不足.一些人可能認為，實驗只是理論教學的“附屬品”，或者是一種“手藝活”，不需要太多地思考和分析.這種誤解會影響到實驗教學的質量和效果，也會讓學生失去對進一步探究和學習的興趣和動力.

3 在核心素養背景下初中物理實驗教學的策略與案例

3.1 樹立正確的物理觀念

實現這一目標需要教師采用多種策略.首先，教師應確保實驗與理論課程緊密相連，以便學生能將物理概念與實際現象聯系起來；其次，教師不應將實驗僅視為一種完成任務的手段，而應用它來揭示物理現象背后的基礎原理.教師還可以利用虛擬實驗和模擬軟件，讓學生在多個情境下應用物理原理.此外，鼓勵學生通過開放式問題和討論進行質疑和探究也很重要；最后，教師應根據科技和社會的變化來更新教學內容和方法.

例如 以“力與運動”為教學主題，一個常見的誤區是將“力”視為物體運動的唯一原因.為糾正這一錯誤認識，教師可以設計一個實驗，讓學生用滑輪和斜面模擬物體在無外力作用下的運動.學生將發現，即使沒有外力，物體依然能維持其運動狀態，這有助于他們更準確地理解力與運動的關系.

3.2 重視學生的學習主體性

傳統的教學模式難以激發他們的創造性和主動性.因此，教師需轉變教學觀念.首先，教師可以通過讓學生參與實驗設計和決策來提高他們的主體性.如，允許學生自選實驗材料和方法，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，教師應在實驗中給予學生更多的自由和空間，讓他們自主地進行觀察和分析，并鼓勵他們提出問題和解決方案，以培養批判性思維；最后，通過組織小組活動和討論，教師還可以培養學生的團隊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設備，如測量杯和電子秤，讓學生自選實驗對象，如石頭或木塊.學生需要自行設計如何測量這些物體的體積和質量，并計算密度.實驗結束后，學生將向全班展示和解釋他們的結果，這不僅增強了他們的自主性，還提供了一個展示批判性思維的平臺.

3.3 充分利用資源以培養創新精神

要實現這一目標，教師需要充分利用各種教育資源.首先，多媒體和互聯網資源，如教學視頻和模擬軟件，可以豐富教學內容并拓寬學生的視野；其次，教師應鼓勵學生使用日常材料進行“手工科學”實驗，這不僅激發他們的創造力，還教會他們在有限資源下解決問題；最后，與外部科研機構或高校的合作可以為學生提供更高級的實驗機會，從而提升他們的創新和實踐能力.

例如 以“聲學基礎”為教學內容，教師可以讓學生設計簡單的樂器來理解聲波和頻率的關系.首先，教師通過展示在線視頻激發學生的興趣和創意.然后，學生可以用紙筒、橡皮筋等家用材料進行實驗.他們需要記錄如何通過改變設計因素（如材料、形狀等）來影響音質和音高.實驗結束后，學生向全班展示并演奏他們的樂器.這樣的實驗設置不僅讓學生有機會整合多種資源，還為他們提供了一個展示創新能力的平臺.

3.4 聯系生活實際情況，增強學習動力

首先，教師應選取與學生日常生活密切相關的實驗主題，這將有助于學生更好地理解物理原理和其在解決實際問題中的應用；其次，基于真實生活場景的實驗活動不僅能提高學生的學習興趣，還能培養他們的觀察和問題分析能力；最后，鼓勵學生將實驗中學到的知識應用于生活，如參與社會服務，會讓他們更加認識到學習物理的重要性，進而增強學習動力.

例如 以“能量轉換與保存”為例，教師可以設計一個與環保主題相關的實驗，如通過日常垃圾（食物殘渣、紙張等）生產生物氣.學生需要自行設計簡單的生物氣生成器，并觀察不同垃圾類型和數量如何影響生物氣產量.這不僅讓學生深刻理解能量轉換和保存的原理，還讓他們看到了物理知識在解決實際問題，特別是在環保和可持續發展方面的應用.這種與生活密切相關的實驗方式極大增強了學生的學習動力.

3.5 設計問題以培養思維能力

首先，教師應設計開放式和探究性的實驗問題，這類問題通常沒有標準答案，需要學生通過觀察、實驗和數據分析來解決.這樣做不僅鍛煉了學生的獨立思考能力，也激發了他們的創造性；其次，在實驗報告和討論環節，教師應引導學生對數據和結論進行深入分析和批判，以提高其思維能力；最后，通過設計跨學科的問題，教師能進一步提升學生的綜合思維能力.

例如 以“光和顏色”為教學主題，教師可以設計一個關于“如何改善室內照明”的開放性問題.學生需自行選擇或構建實驗模型，如使用不同類型的燈泡或調整燈光角度，以探究最佳照明方式.實驗結束后，學生需提交一份包括數據分析、結論和建議的詳細報告.該報告應綜合考慮照明對人眼健康、能源效率和環境的影響等多方面因素.

3.6 強調動手和觀察能力的培養

首先，教師應安排多樣化的實驗活動，包括基礎操作和高級應用，以逐步提高學生的實驗技能和操作熟練度.這不僅可以加深學生對物理原理的理解，還能提升他們的動手能力；其次，教師應重視觀察訓練，通過各種實驗活動，如觀察物體運動、測量物質性質等，來鍛煉學生的觀察力和注意力；最后，教師還應鼓勵學生在實驗中進行自我監控和反思，這有助于提高他們的觀察能力和自主學習能力.

例如 以教學“光的反射和折射”為例，教師可以設計一個關于“光的路徑探究”的實驗.在這個實驗中，學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時發生反射或折射.學生需要用量角器或其他測量工具來準確測量光線的入射角和反射角或折射角，并記錄下來.實驗結束后，學生需要用這些數據來驗證“反射角等于入射角”或“折射定律”等.這個實驗不僅讓學生有機會進行實際操作，還鍛煉了他們的觀察和測量能力.更進一步，它也提供了一個良好的平臺，讓學生能夠進行數據分析和批判性思考，從而全面提升他們的動手能力和觀察能力.

3.7 注重實驗過程以培養科學態度

首先，教師應強調實驗操作的規范性和準確性，讓學生明白科學實驗必須嚴謹和客觀.例如，教師可以在實驗開始前詳細解釋各種實驗工具和設備的正確使用方法，以及如何準確地記錄和分析數據；其次，教師應鼓勵學生在實驗中遇到問題時，不懼失敗，勇于嘗試和改進.這種積極解決問題的態度是科學探究的基礎；最后，教師應注重培養學生的合作和溝通能力，因為科學研究往往需要團隊合作和跨學科的知識.

例如 在教學“浮力與密度”的相關內容時，教師可以設計一個“自制船只”的實驗活動.學生需要使用各種材料（如鋁箔、塑料瓶、木板等）來制作一個能在水中漂浮的小船，并嘗試優化其設計以提高穩定性和承載能力.在實驗過程中，教師不僅應指導學生如何準確地測量船只的體積和質量，還應鼓勵他們在船只發生側翻或下沉時，分析原因并進行改進.這個實驗活動不僅考驗了學生的動手能力和觀察能力，還通過反復地嘗試和改進，培養了他們的科學態度和問題解決能力.

4 結語

在核心素養背景下，通過探討如何通過初中物理實驗教學培養學生的多方面能力.知曉從激發學習興趣到培養創新能力和思維能力，實驗教學都起著不可或缺的作用.由此得出，教師和教育者應更加重視實驗教學的多元化和實用性，以全面提升學生的核心素養.

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