初中设计性实验对学生物理核心素养培育探析

吴毛顺

（安徽师范大学出版社，安徽 芜湖 241002）

0 前言

自2014 年教育部便发布了关于“核心素养”基本概念的《关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》。在学生广阔的学习道路上，核心素养的培养对学生有着重要的意义，良好的学科素养不仅对于学生的学习能力、整体学习效率、学习熟练度、综合素质有着有效的培养、提升，还能使教师的教学手段多样化，推进教学进度。在初中物理教学中，设计性实验教学是不可或缺的一部分， 特别是在新课改背景下，身为传道授业解惑的初中物理教师更需要积极主动地响应国家关于素质教育的政策，在教学时科学合理安排设计性实验，使学生的物理核心素养得到有效培育。

1 关于初中物理核心素养的实质

作为初中教育中紧密结合理论教育与实践教育的一门重要学科——物理学科，不仅能够弥补文科教育注重理论的瑕疵，还应在学习中充分体现科学核心素养的诉求。初中物理学科核心素养主要体现在四个方面：一是物理观念，简单地说，就是关于物理基本概念及规律，使学生形成运动、力的相互作用、能量的转换等的基本认知。 二是科学思维，即对于活动的形成有着科学的认识， 需要学生能够运用科学的思维了解、处理事物和物质、行为规范性、有效处理问题等。三是科学探究， 要求学生提升自身的物理探究能力，学生需要主动学习，提出问题，使自身猜想假设形成问题，有效搜集信息并处理问题，并取得正确结论和有效解释；并在此过程中，对如何设计实验、探究实验的实现过程和结果展开交流、评价和反思，在科学探究中体验物理的乐趣。 四是科学态度与责任，需要学生从根本上认识科学，对科学、社会、技术、环境间的关系有正确的认知，做出正确的科学及情感行为。 日常物理实验教学实践显示，物理设计性实验对物理学科核心素养的培育有着不可替代的作用。

2 初中设计性实验对学生物理核心素养的培育策略

2.1 深入研究物理设计性实验原理，树立学生物理学科观念

初中物理课程的核心素养之一——物理观念，即学生思想中经过提炼和升华的物理知识及概念。物理实验原理是初中物理设计性实验过程及成果展现的来源。 实际的课堂教学中，物理教师应该多利用多媒体的强大功能，播放幻灯片展示实验过程，给学生具体分析实验原理及步骤，使学生能够对实验原理有更具体的认知，以利于亲手设计物理实验，进而树立自身的物理学科观念。 例如，进行“物体平抛运动的研究”实验时，物理教师可以利用工具给学生模拟展示运动，让学生能够直观感受实验过程，结合专业讲解，深入分析物理实验原理，使学生充分掌握物体运动的实质，进而由实验现象着手分析知识、理解知识，从而树立起物理核心素养中的物理观念。

2.2 精细调整物理实验方案，树立学生创新思维

初中物理课程的核心素养之一——科学思维，目的在于培养、提升学生的建构模型、推理论证、探究质疑、创新发展等各项科学综合能力。 因为在初中物理设计性实验中，无论是实验的设计还是实验装置的安装，均是思维的过程和产物。所以，教师在进行初中物理设计性实验时，可以从实验环节着手，改进实验相关措施，重新制订、选取相同原理、不同实验方案，优化实验过程的细节，精细调整物理实验方案，培养学生主动学习、思考的性格，让学生勇于质疑并重视真理事实，从而形成科学的思维习惯，有效树立创新思维。 例如，在进行“影响滑动摩擦力大小的因素探究”的实验时，由于教材中讲述的实验是在长木板上利用弹簧测力计拉动小木块做匀速直线运动，该实验方案有着弹簧测力计示数较难显示稳定、 不能精准读数，教师难以使木块进行匀速直线运动等不足之处。 因此，教师可以引导学生不断精细调整设计性实验的方案，比如将拉动小木块改为拉动长木板，这样不管长木板做什么样的运动，小木块都会不变，处于静止状态，如此成功解决了上述相关问题。由此，教师通过令学生亲身感知实验过程， 进而自行对实验进行论证，对不足点产生质疑，有所创新，在过程中逐步掌握科学思维的有效方式，树立创新思维。

2.3 激发学生自主实验性，树立学生探究实验思维

初中物理的核心素养之一——科学探究，不仅是学生前进的学习目标， 还是教师的有效教学方式之一。 它在学生设计实验时有着一定要求，既要学生主动提出物理问题， 产生思维—形成猜想—做出假设，根据数据得出结果并做出解释，又要学生在探究实验的过程中有所交流、进行评价和反思。所以，初中物理教师为了充分发挥设计性实验对于学生物理核心素养培育的价值，在实际设计性实验过程中，教师可以尽可能进行探索性的实验而不是验证性的实验，使学生能够有实际操作，进行探索，从而发现实验原理，总结出结果，使学生有一个提出问题、猜想、假设与质疑、实验设计、搜集实验数据、论证结论、交流合作的过程。 例如，“连接电路的方法”教学中的展示教学可转变为探索性教学，物理教师可以就初中学生认知水平不足、好奇心旺盛的特点，将探究性实验加入原有的实验中，利用实验类型的改变及探究实验的加入为学生提供一个自主进行实验的机会，激发学生自主设计实验的兴趣。教师需要在教授学生具体的实验做法及相关技能的基础上，引用经典的物理实验使学生自主研究在实验过程中获得实验方法，总结归纳，如控制变量法、比较法、转换法、等效替代法等物理实验方法。 如欧姆定律应用在测电阻实验中时，教师可以让学生使用伏安法、半偏法等方法，加以引导，使学生进行关于实验有关流程、步骤、做法的设计。 实验过程中，教师需要求学生采取不同方法、不同电路甚至不同器材完成实验，由此树立学生探究实验思维，培养、提升学生物理核心素养中的科学探究素养。

2.4 将生活与实验设计联系， 树立学生严谨与负责的实验态度

严谨及负责的实验态度是学生进行一系列物理实验需要形成的重要素质，学生进行学习及实践时能从根本上认识科学，有效了解科学、社会、技术、环境间的关系，有着对环境保护、资源节约、推进可持续发展的责任感。 初中课程的物理设计性教学中，不单实验的理念来源于生活，实验方式、实验改进及安全等实验因素也来源于生活， 所以在设计物理实验时，应将生活因素考虑在内，优化实验，为设计出的物理实验拓展深度。 实验器材的选取上，师生可以考虑到环境保护、废物利用等；实验主题的选择上，教师可以引导学生联系生活中的知识与物理现象，使学生在实验的过程中认识一些现象的物理本质，从而树立学生严谨、负责的实验态度。 例如，初中物理教师进行与“温度”有关的实验教学时，教师可以提出“在不同温度中放入冰块，记录液面位置、冰熔化的位置、分析液面变化”的相关设计性实验，进而提出与“全球气候变暖，冰山融化”相关的问题，引发学生的思考，从而探究物理实验与社会、环境、技术的关系，培育学生责任意识等物理核心素养中的科学态度素养。

3 结语

想要在初中物理设计性实验中有效培育学生的物理核心素养，教师必须将各项举措认真落实到每一个环节中。 教师作为教学的主导者，更应该重视设计性实验在物理核心素养培育中的价值，教师需要明确教学思路，认清物理核心素养的实质，科学合理地进行设计性实验教学，进而培养学生的物理核心素养。