科学探究实验 发展核心素养

陈加晋

【摘 要】初中物理的核心素养是学生在初等物理教育过程中逐步构建的，是满足于个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力;是学生在物理学习内化的带有物理学科特性的品质，即基本知识与基本技能、社会责任与创新能力等方面的综合。物理学科的基本知识与基本技能是科学探究与实践发展的产物。作为初中生，物理实验更能激发学生在物理知识构建过程中的潜能，让他们从理论性的逻辑推理中解放出来，让物理理论在实践中自然而生，真正做到了学以致用。本文即从融入物理实验发展核心素养角度，谈谈对初中物理实验教学实践的思考。

【关键词】物理实验;学科素养;实践

作为一线教师都清楚，对于初中学生来说，对物理基本理论的认知过程比较抽象，很多物理概念与原理难以想象，但是，进行物理实验，不但能够将抽象的理论形象化，而且还能达到内化物理知识的目的。物理实验过程能帮助学生从表入微地构建物理思维能力，并使其创新能力也得到发展。下面笔者就以探究凸透镜成像的规律为案例来阐明物理实验在教学中的地位。

1.进行物理实验，是一劳永逸、提升学生物理核心素养的过程

作为探究凸透镜成像规律的物理实验，从知识与技能方面来说，可以帮助学生理解凸透镜成像的规律;从学生对知识的认知过程来说，可以让学生在探究活动中，初步获得猜想与假设的能力;可以在探究活动让学生体验科学探究的全过程和方法;同时，还可以让学生根据凸透镜成像现象归纳科学规律，内化为自身的学科素养。毋容置疑，通过凸透镜成像实验，可以激发学生对科学的求真欲望，并迸发出探索自然成像的现象、揭示日常生活中相关的物理学奥秘，在观察、制作乃至实验探究等科学实践活动中陶冶自己的情操。所以，进行物理实验，是提升学生物理核心素养得天独厚的方式。

2.创设实验情境，是激发兴趣、提升学生物理核心素养的过程

物理实验对于物理核心素养的提升是一脉相承的。在实际教学过程中，作为初中一线的物理教师，物理实验在教学实践过程中是必需的，这是提升学生的核心素养的有效途径。初中物理教材从物理思想的角度进行一系列探究课题，不同程度地体现了物理实验方面的内容，其目的在于更好地体现物理的核心素养。比如，“探究凸透镜成像的规律”，笔者在课堂上是这样创设相关实验的：

【案例1】用实验情境导入新知。

[师]（出示一部手机）哪位同学会使用手机照相，请举手！

（将手机调成拍照模式交给学生）请你给一位××同学先拍一张全身像，再拍一张较大的半身像。请其他同学注意观察手机与被照的××同学的距离是怎样变化的。

（学生拍照后，笔者用手机同步助手上传两张照片，并展现在电子白板的大屏幕上。）

[师]同学们，你们看到的这两张不同身高的照片，在刚才的拍照过程中是改变什么引起的呢？

[生]被照的同学与手机之间的距离发生了变化。

[师]请同学们再做两个实验。拿起你们手中较大的凸透镜，先靠近课本看书上的字，再伸直手臂看电子白板，观察两次成像的情况。

（学生实验结束后，让学生举手回答这两次观察到的现象及结果。）

[师]同学们刚才所作的实验是凸透镜两次成像不同，这是什么原因造成的呢？

[生]是物体到凸透镜的距离不同。

【创设目的】用学生亲历实验过程，通过实验现象的变化产生兴趣，激发对物理知识探究的求真欲望，这也为下一步课堂的展开提供了和谐的氛围。

3.进行实验探究，是驱动潜能、提升学生物理核心素养的过程

在学生兴趣大开之时，可以让学生回归已学的“生活中的透镜”知识，重温凸透镜在生活中的应用（如照相机、投影仪、放大镜等），并给出两个物理概念：“物距”和“像距”。学生阅读这两个概念后，说说概念的实质。

【案例2】（用电子白板展示）

[提出问题]凸透镜所成像的大小、虚实、正倒可能与什么因素有关？

（经过学生的讨论和归纳得出猜想，用电子白板进行展示）

[猜想]①可能与物距有关;②可能与凸透镜的焦距有关。

[师]同学们的猜想很好，今天就让你们通过实验来研究一下凸透镜所成的像与物距的关系，好吗？

[设计实验]（用电子白板展示）

（教师引导）因为需要用实验探究凸透镜成像的大小、虚实等与物距的关系，除了凸透镜、刻度尺外，还需要什么器材？（学生看书：蜡烛、光屏）

（教师进一步引导）实验时，刻度尺可以测量物距和像距，另外还需要观察什么？（学生看书：观察像的大小、虚实、正倒）

（教师进一步引导）要研究凸透镜成像的大小、虚实、正倒与物距的关系，需要控制的物理量是什么？改变的物理量是什么？（学生看书：控制凸透镜的焦距不变，改变物距的大小）。

通过小组交流讨论，设计了一个实验方案进行探究（学生讨论后，请一位代表展示小组的设计方案，展示如下图）。

学生展示实验设计。强调欲在光屏中央得实像，需要将烛焰、凸透镜、光屏的中心处于同一条直线上;可以先准确定位物距，再來回移动光屏，观察光屏上获得清晰的像时即可找到像距。

学生小组讨论、设计实验表格，并投影展示，然后由教师指导学生修改、补充完整：

测定数据记录表

（教师引导）探究凸透镜成像实验的目的是确定凸透镜所成的像与物距大小的关系。请各小组注意分工，由两位组员进行实验操作;一位成员填写实验表格，可以先将“物距”这一列按从大到小的顺序设计好具体数值，然后，根据观察到的现象记录像的性质;所有成员都要仔细观察实验现象，最后分析成像规律。

根据实验表格设计，每个小组必须完成6次实验，教师参与小组实验并巡回指导。

实验结束后，学生展示实验结果，并根据实验结果分析、讨论凸透镜所成的像与物距的大小的规律。

[分析和结论]通过实验可以得出凸透镜成像的四条规律：（教师展示）

（1）像的大小：当u>2f时，成倒立、缩小的实像;当2f>u>f时，成倒立、放大的实像。

（2）像的虚实：当u>f时，成实像;当u

（3）凸透镜所成的实像都是倒立的，虚像都是正立的。

（4）凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大。

最后，证明学生开始的猜想是正确的。

【创设目的】让学生通过猜想、设计实验方案、实验探究，而后得出相关的物理结论，这是学生在实践过程中逐步构建的物理知识体系，是为其个人终身发展的关键能力进行培养的过程，也是学生物理学科核心素养的提升渠道。

提升学生物理核心素养与课堂教学血肉相连，尤其是在具体化教学中，教师需要主动融入实验教学这个理念，物理属于自然学科，自然学科离不开实验探究，只有让学生在物理实验的探究过程中得出相关的物理结论，才能在学习中潜移默化地获得物理学科的专业素养。

总之，精彩的物理课堂教学是教师全身心地投入心血的过程，需要教师从物理核心素养的角度再次审视物理实验，需要学生不拘一格地实践物理规律，这才是在课堂教学中不断提升学生物理核心素养的重要途径。

【参考文献】

[1]翁嘉旋.“为概念转变而教”教学方式探讨——以“探究凸透镜成像规律”为例[J].物理通报，2016（s1）：5-6

[2]刘炳昇.通过实验寻找规律的课堂教学设计——以“探究凸透镜成像规律”实验课为例[J].物理之友，2014（04）：9-11

[3]陈喜.让物理课堂“活”起来——“探究凸透镜成像规律”的教学设计与思考[J].物理教学探讨，2016，34（02）：30-32