核心素养背景下对初中物理实验教学的思考

汤国军

(江苏省苏州工业园区星澜学校 215121)

实验教学是初中物理教学的核心组成部分，离开了实验初中物理教学将寸步难行.在不同的教育理念与教育背景之下，对实验及实验教学的理解是不同的.课程改革之前的初中物理教学中，实验教学的目的是为了让学生更好的掌握物理概念或者规律；课程改革的过程中，实验教学多了一项功能，这就是其成为科学探究的关键要素，于是实验教学的目的除了帮学生建构物理学科知识之外，还支撑着学生物理学习的方式；课程改革已经推进了二十多年，眼下的阶段被称为课程改革进入了深水区，在这样的背景之下，核心素养的概念被提了出来.于是初中物理教师就面临着一个新的课题：在核心素养的背景之下，在初中物理教学之中，对实验教学应当有什么样的新的理解？带着这个问题，笔者结合日常的实验教学进行了深度思考，取得了一些新的认识.再次总结出来与同行分享.

一、核心素养对初中物理实验教学提出的新要求

从历史衔接的角度来看，笔者将研究的视角放在课程改革的这段视域当中.这是一个前后衔接的阶段，对实验教学的理解既能承上又能启下.关于实验教学与核心素养之间的关系，一般认为实验教学与实验探究是初中物理教学中培养学生学科核心素养的重要方式，物理教学中有效组织实施实验探究，能促进中学生科学素养的提升.同时也有人认为，科学探究(其核心就是实验探究)是一种学习科学知识、发展科学思维、形成科学态度的手段和途径，也有利于物理观念、科学思维、科学态度与责任等素养的培养.需要注意的是，这样的认识是建立在对实验教学与核心素养关系梳理的基础之上，并不意味着实验教学就能够自然促进学生核心素养的高效养成.因此笔者认为，在核心素养的背景之下，要对初中物理实验教学的新要求进行认真梳理，只有抓住了这些新的要求，才能在实验教学的过程中真正做到提纲契领、纲举目张.

笔者通过努力，梳理了这样的三条认识：一是实验教学设计时应当有明确的物理学科核心素养要素；二是实验教学实施时应当有明确的物理学科核心素养脉络；三是实验教学评价时应当有明确的物理学科核心素养指标.

这三条认识分别从实验教学的设计、实施与评价三个角度，提出了在核心素养的背景之下对实验教学的优化思路.这个思路本质上是将实验教学与核心素养的关系进一步明确，即只是后者实现的途径，后者是前者努力的目标.

二、从物理核心素养的落地谈初中物理实验教学

基于上面三条认识，教师就可以在物理学和核心素养的环境之下，着手研究初中物理实验教学.这里需要提醒的是，实验教学的主体是学生，核心素养是学生的核心素养，因此实验教学不能离开学生这个关键角色.在实验教学中要强调从原点开始，从学生出发，注重体验过程，以唤醒学生的“主体意识”，这样才能促进学生的思维发展，提升学生的学科核心素养.

例如，在“压强”概念的教学中，要通过“压力的作用效果”建立起压强的概念，就需要通过实验让学生认识两点：一是压力的作用效果有哪些？二是压力的作用效果与哪些因素有关？

传统的教学中，教师的思路往往是这样的：给出压力的概念——让学生知道压力可以使物体发生形变——用压力小桌完成实验.从知识生成的角度来看，这样的教学设计简洁高效；从学生的角度来看，这样的教学设计忽视了学生的认知，无法解决学生在学习过程中遇到的问题，因而建立起来的压强概念实际上并不牢固.笔者在优化教学设计的时候，一方面思考学生已经掌握了的相关知识，另一方面思考实验在此过程中能够发挥着作用，当然不能忽视的一点，就是这样的教学过程可以培育学生的哪些物理学科核心素养.

分析表明：正在学习压力之前已经学过了力的概念，而且通过大量的运用，学生已经知道了压力属于弹力的一种，而既然力的效果是使物体发生形变、改变物体的运动状态，那压力的作用效果自然也是这两者.于是在学生的学习过程中，自然就会产生一个问题：为什么不用物体运动状态的改变来衡量压力的作用效果呢？在学习的过程中学生还会产生一个问题：同样一个力压在软硬不同的两个物体之上，形变程度是不一样的，这明显是“压力作用效果不一样”，为什么偏偏要说压力作用效果与被压的物体无关呢？(这实际上是一个错误的前概念.)

这些问题都是学生在学习过程中自然会产生的问题，对这些问题的回答不宜回避，而应当通过实验的设计来化解学生的疑问.于是笔者设计了这样的实验教学过程：

实验1：首先帮学生回忆力的作用效果(具体略)，然后演示两种情形：物体在压力的作用下发生形变；物体在压力的作用下运动状态发生改变.

此时学生建立起来的关于压力作用效果的两种认识是均衡的.然后教师再演示几种情形：在压力的作用下粉笔断成两半；在压力的作用下课本发生弯曲；在压力的作用下肌肉发生凹陷……这些都是随手可做的小实验.在做这些小实验的基础上，通过图片向学生展示生活中因为压力而产生的好的一面，如万吨水压机，以及不好的一面如路面被破坏、桥梁垮塌、车辆碰撞变形等情形.通过这些信息的输入，学生就会认识到压力使物体发生形变这种更为常见的情形，因此值得研究.

这实际上是一个无形的引导过程，同时也是物理观念中的“相互作用”观念的渗透；这些例子的列举，同时也培养了学生的思维能力(分析与综合)，这也就对应着物理学和核心素养中的相关要素.

实验2：在猜想压力作用效果与哪些因素有关的过程中，为了校正学生的错误前概念.笔者设计了这样一个实验：同样的一个钩码盒，分别压在木板和海绵上，让学生观察不同的现象.在学生说出错误的判断结果之后，反问学生：海绵形变更加明显，是不是就可以认为压在海绵上的作用效果更明显？这里就需要梳理一个逻辑关系(对应的正是物理学科核心素养中的科学思维)：物体的形变反映了压力的作用效果，衡量压力作用效果的时候，选用硬度相同的物体来比较才是科学的；同时，从逻辑上来看，“压力的作用效果”只与压力(施力物体)的要素有关，而不会与受力物体有关.事实证明，通过这样的实验加上逻辑梳理，就能够有效的矫正学生的错误前概念.

实验3：利用控制变量法设计压力小桌实验.

这个实验在传统教学中重视程度较高，核心在于控制变量法的运用，由于学生已经具有了一定的先前经验，加上这部分内容的教学教师往往是得心应手，因此此处不再赘述.

三、实验教学促进学生物理核心素养落地的思考

大量的教学实践表明，实验教学既是物理学科核心素养落地的重要途径，同时又是核心素养的重要组成部分.通过实验教学来促进物理学科核心素养的落地，最关键的需要教师在教学的过程中进行理论与实践的整合.

理论的研究包括核心素养理论的学习以及对教材的理解，精致解读教材，丰富探究过程能有效促使学生在原有认知的基础上获得知识的提升和能力的发展，学生解读教材文本的过程中能够实现将物理观念与探究目标相联系，同时学生在探究活动中能够发展其解决问题、思考问题的能力，能正确地认识科学本质，促进核心素养的落地.而从实践的角度来看，积极践行核心素养背景下实验教学的思考，然后付诸于教学实践，同时进行有效的教学反思，就可以在积累经验的同时提升教学经验，并将教学经验化为后续教学的智慧.

总而言之，核心素养背景下的实验教学需要赋予新的内涵，优化实验设计已让物理学科核心素养得到更好的培养，是当前每一个初中物理教师需要努力的方向.明确了这个方向，坚持理论与实践的联系，就可以保证核心素养落地的途径是正确的、可行的.