優(yōu)化初中電學(xué)實驗 落實學(xué)科核心素養(yǎng)

摘要：文章旨在探討初中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，分析初中物理教學(xué)中學(xué)生電學(xué)實驗存在的問題，探討如何通過優(yōu)化初中電學(xué)實驗解決當(dāng)前存在的問題，提出基于核心素養(yǎng)優(yōu)化初中電學(xué)實驗的策略，進而落實學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標，為教師的教學(xué)研究提供思路.

關(guān)鍵詞：初中物理；電學(xué)實驗；核心素養(yǎng)

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(xué)越來越注重對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).如何提高學(xué)生的實踐能力水平，成為初中物理教師關(guān)注的問題.現(xiàn)階段物理實驗教學(xué)中仍存在不少問題，阻礙學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展.因此，初中物理教師應(yīng)當(dāng)優(yōu)化電學(xué)實驗，立足探究式教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，提高動手操作的水平.

1初中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

1.1物理觀念

物理觀念是初中生在物理學(xué)習(xí)過程中逐步形成的關(guān)于物質(zhì)世界的基本認知框架，包括對物質(zhì)、運動、時間和空間等基本物理概念的理解和應(yīng)用.這一維度強調(diào)的是學(xué)生能否建立起正確的物理世界觀，如理解物體的質(zhì)量屬性、力的作用與物體運動狀態(tài)的關(guān)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(xiàn)象.

1.2物理思維

物理思維指的是初中生運用物理學(xué)的方法和邏輯來分析和解決物理問題的能力.通過構(gòu)建模型、分析抽象物理問題，學(xué)生需培養(yǎng)邏輯思維和抽象思維能力，能夠?qū)?fù)雜的物理知識轉(zhuǎn)化為直觀的表現(xiàn)形式.例如，面對電學(xué)問題，學(xué)生需能夠根據(jù)已知條件和物理規(guī)律進行推理，以求解未知變量或預(yù)測結(jié)果.

1.3物理實驗?zāi)芰?/p>

物理實驗?zāi)芰κ侵笇W(xué)生通過實際動手操作，驗證和探索物理知識的能力.在電學(xué)實驗中，學(xué)生需學(xué)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(shù)據(jù)，以此驗證物理定律、定理，培養(yǎng)自己獨立操作實驗器材和解決問題的實踐能力.實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)有助于增強學(xué)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(zhì).

1.4科學(xué)態(tài)度精神

科學(xué)態(tài)度精神包含對科學(xué)研究的責(zé)任感、科學(xué)精神的認同以及科學(xué)方法論的掌握.在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要通過長時間的學(xué)習(xí)和反思，樹立起實事求是、客觀嚴謹、勇于質(zhì)疑、積極探索的科學(xué)態(tài)度，堅持在遵循科學(xué)規(guī)律的前提下大膽創(chuàng)新.教師通過講述物理學(xué)家的故事和物理發(fā)展史，引導(dǎo)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)其尊重科學(xué)、熱愛物理的情感，激發(fā)主動學(xué)習(xí)的熱情和對物理學(xué)科持續(xù)探究的動力.

2初中物理教學(xué)中學(xué)生電學(xué)實驗存在的問題

2.1學(xué)生實驗器材組裝不規(guī)范

電學(xué)實驗?zāi)軌蛴行у憻拰W(xué)生的動手操作能力.實踐發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生未按教師指導(dǎo)正確組裝實驗器材，容易導(dǎo)致實驗失敗甚至出現(xiàn)安全隱患.還有一些學(xué)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?xí)W(xué)生的人身安全造成隱患.

2.2學(xué)生實驗脫離電路圖指導(dǎo)

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

2.3學(xué)生物理實驗觀念滯后

實驗是研究物理原理的重要過程，學(xué)生可以在電學(xué)實驗中學(xué)習(xí)更多的實踐性知識，掌握操作技能.然而，部分學(xué)生依舊偏重理論知識學(xué)習(xí)，忽視實驗探究的重要性，這種傳統(tǒng)的觀念導(dǎo)致學(xué)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(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).學(xué)生長時間采用單一的學(xué)習(xí)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(xué)質(zhì)量和效果.

3基于核心素養(yǎng)優(yōu)化初中電學(xué)實驗的策略

3.1剖析實驗現(xiàn)象，消除學(xué)生畏難心理

物理實驗教學(xué)是利用簡單的實驗儀器，引導(dǎo)學(xué)生洞悉物理規(guī)律，培養(yǎng)物理觀念［1］.在教學(xué)中解讀物理電學(xué)實驗現(xiàn)象，可以幫助學(xué)生克服實驗畏難情緒.因此，初中物理教師應(yīng)當(dāng)列舉生活之中常見的用電問題，引發(fā)學(xué)生對物理實驗現(xiàn)象的思考，從而結(jié)合實際案例來引出實驗教學(xué)內(nèi)容，并在學(xué)生動手實踐的過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生正確的物理觀念，促進學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展，使之不斷克服實驗畏難情緒，提升學(xué)習(xí)質(zhì)量.

例如，在講解初中物理“兩種電荷”部分內(nèi)容的過程中，首先，教師可以在教學(xué)中結(jié)合日常生活實例，通過分析常見電學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生思考實驗現(xiàn)象背后的物理規(guī)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(xiàn)象”引發(fā)學(xué)生思考，并介紹兩種電荷的概念及其作用規(guī)律，聯(lián)系學(xué)生的梳頭發(fā)、穿毛衣經(jīng)歷，解讀與靜電相關(guān)的物理實驗現(xiàn)象，降低物理知識學(xué)習(xí)難度，使實驗現(xiàn)象直觀、一目了然.在實驗教學(xué)中，教師要分別指導(dǎo)學(xué)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(qū)別和抽象的物理實驗現(xiàn)象，避免學(xué)生被一些無關(guān)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(xiàn)象更加簡單明了，教師可以引導(dǎo)學(xué)生用不帶電的物體接觸驗電器的金屬球，幫助學(xué)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(xiàn)象，明白電量的概念，在親身實驗中，理解抽象的物理現(xiàn)象原理，克服實驗畏難情緒.教師也可引用“打雷”現(xiàn)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(xué)生明白“雷鳴”物理現(xiàn)象中的道理，培養(yǎng)學(xué)生良好的物理觀念，使之增加對所學(xué)物理知識的感性認識，由此提高物理實驗課堂的教學(xué)效率.

3.2引發(fā)認知沖突，點燃學(xué)生實驗熱情

教師設(shè)計實驗教學(xué)活動時，可設(shè)置具有挑戰(zhàn)性和矛盾點的問題，刺激學(xué)生從不同認知視角去探索.這樣不僅能訓(xùn)練物理思維，也能激發(fā)他們對實驗的興趣.教師可預(yù)先安排學(xué)生了解多種生活電器，結(jié)合物理知識分析相關(guān)電學(xué)實驗現(xiàn)象，巧妙提問制造認知沖突，促使學(xué)生在解決疑惑的過程中實現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的發(fā)展［2］.

例如，在講解初中物理”歐姆定律在串、并聯(lián)電路中的應(yīng)用”部分內(nèi)容的過程中，首先，讓學(xué)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(fā)學(xué)生的認知沖突，并分兩種情況指導(dǎo)學(xué)生推理歐姆定律，激發(fā)物理學(xué)習(xí)興趣.電阻的串聯(lián)：由歐姆定律推導(dǎo)出U1=I1R1、U2=I2R2、U=IR，根據(jù)串聯(lián)電路得到U=U1+U2、I=I1+I2，可以知道串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和，即R=R1+R2.電阻的并聯(lián)：由歐姆定律推導(dǎo)出I=I1+I2、U=U1=U2，根據(jù)并聯(lián)電路得到UR=U1R1+U2R2，可以知道并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和，即1R=1R1+1R2.然后，利用多媒體教具呈現(xiàn)等效電路圖，指導(dǎo)學(xué)生按照正確方法組裝實驗器材，嘗試根據(jù)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(fā)展，懂得根據(jù)串、并聯(lián)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(lián)電路中電阻的關(guān)系.最后，教師要總結(jié)學(xué)生實驗，滲透學(xué)以致用的科學(xué)思想，促進學(xué)生形成良好的物理思維，使學(xué)生在歷經(jīng)嚴密的邏輯推理基礎(chǔ)上，體會物理規(guī)律應(yīng)用中的樂趣.

3.3營造趣味情境，強化學(xué)生安全用電意識

電學(xué)知識是初中物理中學(xué)習(xí)難度較大的部分，教師通過創(chuàng)設(shè)趣味生活情境，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究物理實驗現(xiàn)象，能夠讓枯燥的課堂教學(xué)活動生動化，讓學(xué)生加強安全用電意識，從生活走向物理，提高物理實驗?zāi)芰?針對電學(xué)知識的高難度特點，教師可通過創(chuàng)建生活化的、富有趣味性的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究電學(xué)實驗現(xiàn)象，活躍課堂氛圍，增強學(xué)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(nèi)容的過程中，首先，教師可以列舉生活中的路燈、節(jié)日彩燈、鍵盤跑馬燈，創(chuàng)設(shè)生活情境，總結(jié)測量電阻的公式R=UI，帶領(lǐng)學(xué)生回憶測量小燈泡電阻eFv6IpVWu9LZbOUYTDUu3GEXuorH03m97lB51rwd5u0=的實驗經(jīng)歷，引出測量小燈泡的電功率實驗，利用生活情境來加強學(xué)生的安全用電意識.接著，要與學(xué)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(lián)系生活中的燈光表演，讓學(xué)生在生活化實驗情境中，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器改變電路中的電流大小，調(diào)節(jié)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?zāi)芰?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(dǎo)學(xué)生通過思考生活問題，結(jié)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(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

利用仿真模擬軟件輔助教學(xué)，可以生動展示肉眼難以觀察的物理現(xiàn)象，便于學(xué)生深入理解復(fù)雜的電路知識.教師應(yīng)倡導(dǎo)學(xué)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(xué)實驗情境，從而使物理學(xué)習(xí)更具直觀性和真實性，進一步培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和科學(xué)態(tài)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(nèi)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(zāi)害場景，讓學(xué)生明白家用電器的總功率過大和短路，會導(dǎo)致電路中電流過大.然后，要為學(xué)生提供家庭電路演示板，指導(dǎo)根據(jù)電功率與電流、電壓的關(guān)系式P=UI，運用仿真模擬軟件進行實驗，激發(fā)學(xué)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(dāng)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(xué)生回顧自己模擬實驗操作流程，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt討論當(dāng)電路中總功率增大時的電流變化情況，從而明白導(dǎo)線電阻不變、電流增大時，電流在導(dǎo)線上釋放出大量的熱，易使導(dǎo)線升溫，從而引發(fā)火災(zāi).最后，教師要鼓勵學(xué)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(shè)計保護電路、避免家庭用電災(zāi)害的方案，增強學(xué)生的節(jié)約用電和安全用電意識.

4結(jié)束語

綜上所述，對初中電學(xué)實驗進行系統(tǒng)優(yōu)化，糾正現(xiàn)存問題，結(jié)合生活實際，創(chuàng)新教學(xué)手段，充分利用現(xiàn)代教育資源，可顯著提升初中生在電學(xué)實驗中的實踐能力，有效落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標.教師需關(guān)注實驗器材的合理配置、實驗流程的科學(xué)規(guī)劃、實驗指導(dǎo)的精確實施，同時緊密結(jié)合現(xiàn)實生活情境，創(chuàng)造一個既有安全保障又能激發(fā)興趣的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在親自動手操作中不斷提升物理實驗?zāi)芰Γ罱K實現(xiàn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面提升.

參考文獻：［1］ 王曉榮.初中物理電學(xué)實驗整合式教學(xué)：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(fù)習(xí)教學(xué)初探：以初中物理電學(xué)實驗的復(fù)習(xí)教學(xué)為例［J］.物理之友，2022，38（5）：32-34，37.

［責(zé)任編輯：李璟］