科学探究素养下物理实验教学优化策略探研

阮淋峰

摘 要：在接受物理教育的过程中，需要秉持学科育人价值观念，由此进入到全新的课改教育格局，这是新形势下中学物理教育工作者必须要关注的问题。科学探究素养作为中学物理核心素养培育的重要节点，必须要以“润无声”的方式融入到中学物理教育教学的各个教学内容体系中去。对于中学物理实验教育教学而言，就需要关注于学生科学探究意识和素养的发展，对于教育教学行为进行优化，就成为必要之举。文章基于中学物理实验教学研究，先对中学物理《光的折射》实验进行优化分析，接着论述中学物理实验教学探究给予的教学启示，从而真正有效提升学生的物理探究素养。

关键词：中学物理;科学探究素养;实验教学

中学物理学科的核心素养主要可以归结为如下几个层次：科学思维层次、科学态度与责任层次、科学探究层次和物理观念层次。在中学物理教学中，教师在渗透学科核心素养基于教学需要，有的时候教学内容能渗透多个学科核心素养内容（只不过具体学科核心素养内容之间会有侧重，有主次之分），更多时候的教学内容渗透一个学科核心素养内容。科学探究素养是核心素养培育的重要组成部分，其关注于问题的提出，关注于学生猜想和假设能力的发展，关注于设计实验制定计划素质的发展，关注于实验实践和证据的收集，关注于实验分析和论证，关注于实验的评估，关注于实验过程中的交流和合作，由此塑造全新的中学物理实验教学格局。文章基于教学研究经验，将从以下物理实验教学案例优化角度进行探讨，从学情分析、教学目标分析、教学过程中逐步探讨，从而得出具有针对性的教学启示。

一、基于科学探究素养培育的中学物理实验教学优化案例分析

（一）学情分析：《光的折射》是人教版八年级第四章第4节的内容，这是学生们比较熟悉的光学现象，依靠本次的课程学习希望可以使得学生可以主动使用物理知识去进行物理现象的分析，使得他们形成物理学科认知世界的观念;确保在实验探究中，物理素养和科学品质能够得到发展和进步。需要注意的是，对于八年级学生而言，物理知识学习也刚刚开始，其对于科学探究的基本环节可能不是很实习，在物理学习重要也没有养成严谨的认知观念，但是处于此年龄段的他们思维活跃，好奇心强悍，求知欲望旺盛，对于物理探究保持着极大的热情，但是他们在认知物理现象的时候，多数还是处于感官认知的状态，逻辑思维不强，物理概念物理规律物理方法的内化中，没有物理模型作为支撑。

（二）教学目标分析：能够了解光的折射现象，对于光的折射概念有着深刻理解，把握好入射光线、折射光线、入射角和折射角的内涵;能够正确认识光的折射规律;可以将学习到的光的折射知识使用到生活现象分析中去;体验科学探究的流程，了解自然科学的基本思想和方法，形成严谨的物理价值观;在实验探究的过程中，可以以类比的方式来掌握光的折射规律;可以对于实验现象进行观察，获取数据进行分析，并且将其阐述出来，实现科学探究素养的培育和发展。

（三）教学过程分析

1.概念形成阶段

教师提出问题：光是如何传播的？学生依靠自己已经掌握的知识来进行反馈，接着教师提炼出“光在同种均匀介质中沿直线传播”中“同种均匀介质”的关键词，要求学生思考：如果处于不同介质环境下，光会如何去传播呢？鼓励学生使用桌前的各种实验器材和工具来进行尝试和探索，接着可以在小组内进行探讨，讲述自己的猜想和实验过程。比如有学生使用激光笔对准果冻，打开开光，红光通过空气射入到果冻凝胶中去，接着将红光照射在滴有墨汁的水，有一定厚度量角器，玻璃砖中，对于不同的实验行为和现象进行记录，鼓励学生在小组内探讨对应的实验现象，学生会发现光从空气射入到果冻的时候，并没有沿着直线来传播，明显出现了对应的偏折，教师讲述对应现象的时候，可能会出现对应的偏差，此时教师可以留意这些偏差，尝试进行校正。最终某学生的归结结果为：光从空气射入到三种物质中去，在两种介质中出现了沿着直线传播的情况，还有两种介质的交界面出现了偏折。此时教师进行设问：如果要你为上述的现象命名，你会如何命名？学生反馈光的折射。此时可以引导学生使用自己的语言来对于光的折射进行内涵界定。

2.合作探究阶段

接下来的阶段，是引导学生去探究光从空气射入水中折射规律的阶段。学生介绍相关概念，鼓励学生回忆之前光的反射定律，鼓励学生以类比的方式来进行思考，然后以小组为单位进行探究实验方案的制定，分工合作，对于光的反射定律来探究光的折射定律。鼓励学生观察实验的现象，使用自己的语言对于折射，入射光线，法线间的位置关系进行诠释，在此过程中学生发现，折射光线与入射光线分居法线两侧。学生在实验中还发现，折射光线所在一侧的光屏向内弯折一定角度，此时是与入射光线所在光屏处于异面的状态。在看到这样的现象之后，需要学生能够正确看待此现象，并且归结造成这种格局的原因。学生小组进行实验探讨，进行量化测量，得出了入射角与折射角之间的数量关系。此时设定猜想情境：如果折射角大于入射角，能不能验证这样的结论是否是正确的？或者如果是折射角小于入射角，能不能验证这样的结论？学生组织进行实验，发现光线从水中射入到空气中，此时折射光线会向远离法线的方向偏折，折射角是大于入射角的，当然也需要看到的是，并不是在所有情况下，折射角都是大于入射角的，光从不同的介质中射入，会形成不同的现象，继而造成不同的結果。此时教师使用多媒体来呈现光的折射过程，鼓励学生去贯彻对应入射角的变化规律，学生会发现折射角会随着入射角的增大，而出现慢慢增大的情况。

3.实践应用阶段

实验应用阶段，主要包括如下的步骤：首先要求学生在小组范围内进行上述实验结果的分析和归结，得出对应的答案。学生归结之后，教师会点名对应学生代表来进行讲述，并且以做鱼叉游戏的方式来进行交互：在没有加水的时候，学生会依靠瞄准器来瞄准鱼，再把鱼叉叉下去，就可以叉到鱼，将水倒入到鱼缸中去，在此瞄准鱼的时候，就难以叉到鱼。在操作时候，引导学生去思考其中的道理，学生想到刚刚归结的光的放射原理。没有加水的时候，瞄准的是鱼，鱼反射周围的光线，在空气中研制直线传播，可以更加好的看到目标;在加入水后，看起来瞄准的是鱼，实际上折射光线已经悄悄发挥其效能，在直觉上可能看到的是鱼，实际上鱼的位置已经不再那里。在此实验游戏之后，鼓励学生可以选取生活中光的折射的现象，然后使用手上的器材来阐述对应的原理，比如有的学生选择的是插入水中的铅笔出现了折断的现象，在岸边观察游泳池感觉游泳池比较浅，但是一下去却知道是很深的。

4.作业拓展阶段

鼓励学生在课后去寻找更加多生活中光的现象，尤其是光的折射的现象，尝试使用自己掌握到的知识来进行归结;鼓励学生使用思维导图对于本次实验课程的知识点进行梳理，确保将分析的过程和结论呈现中去，由此确保对于光的折射知识理解进入到更加全面的状态，并且与之前学习的光的相关知识关联起来。

二、基于科学探究素养培育的中学物理实验教学案例给予的启示

在上述案例中，概念的认知环节，教师融入了生活化元素，融入了学生常见的现象，鼓励学生去发现问题，在对比归结中，深化概念的认知，在实验探究的过程中，还将比较思维，判断思维，抽象概括思维，分析综合思维融入进去，希望依靠这样的方式，更好的展现物理规律，呈现探究历程，实现所学知识与生活实践之间的关联。也就是在这样的过程中，学生的科学探究素养得到了很好的培育。从上述的教学案例中，可以得出如下的启示：

（一）强化物理实验教学，形成探究意识

中学生物理核心素养的发展，其以学生自主性为前提和基础的，作为物理学科，教师必须要让学生去动手操作，在实验操作中发现知识，在实验格局中去思考，在实验环境中去归结，这样才能够确保物理实验教育教学朝着更加有效的方向发展。因此在中学物理实验教育教学体系构建的过程中，要关注学生去动手，学生结合对应问题去设计实验，去执行实验，去记录实验数据，去分析实验结果，由此物理规律，物理概念都是学生发现和归结而来，这比教师灌输教学法而言，往往更加深刻，更加能够激发学生的潜能。在这样良好的物理探究格局中，学生的探究意识也会朝着更加理想的方向进展。在此方面中学物理教师需要做好如下几个方面的工作：依照新课标中对于中学物理实验的要求，秉持核心素养培育的原则，建立完善的中学物理实验体系，将其作为开展中学物理教育教学工作的重要版块;还可以将考试试题中，微课教学资源中的一些物理实验融入到课堂中去，营造更加理想的物理知识探究环境，这对于学生物理实验素质的发展，探究能力的可持续发展而言，也是至关重要的。

（二）开展课外实验活动，構建探究氛围

当然仅仅依靠课内的物理实验探究活动，是难以实现完善探究环境构建的，还需要鼓励学生积极开展课外实验活动，比如学生遇到生活中的物理现象，对于对应问题产生兴趣，在搜集整理诸多资料之后，制定对应的实验方案，然后到实验空间去进行操作，由此就可以建立物理与生活之间的关联。对于这样的行为，中学物理教师应该积极鼓励，让学生在生活中去学习，这样可以树立更加正确的物理价值观，还可以使得其探究科学知识的素养得到发展。为此，还需要积极主动做好如下几个方面的布局：建立相对自由的物理实验室使用环境，确保在合理登记的背景下，可以在对应管理员的监督下去进行各种物理实验探索，学校可以提供更加多的实验器材和空间，以满足学生在此方面的探究诉求，营造良好的物理实验探究环境;建立物理实验兴趣小组，以小组合作的方式来进行，可以增强彼此之间的交互，确保良好的探究氛围得以营造，由此实现科学思维和探究素质的发展和进步;当然教师还可以鼓励学生积极利用一切可以利用的资源来创设对应的物理实验环境，比如可以在家开展各种物理实验，在这样的物理实验探究中，学生的知识获得感，技能获得感都是比较强悍的，这对于提升实际中学物理实验教育教学质量而言，是很有价值的。

综上所述，中学物理教师在实验教育教学设计的时候，必然需要关注科学探究素养的发展，这是新形势下核心素养发展的必然要求。秉持以学生为本的基本原则，鼓励学生去猜想，鼓励学生去建构，鼓励学生去实验，鼓励学生去归结，鼓励学生去实践，由此使得学生科学探究素养的发展进入到更加理想的状态。对于学生而言，在这样的实验探究中，慢慢形成物理学科价值观，正确理解物理与生活之间的关系，在探究中也清楚了科学探究的流程和方法，也就可以使得科学探究的素养步入到可持续发展的状态。

参考文献

[1]何梅.初中物理教学生活化的认识与实践[J].科学咨询（教育科研），2018（11）.

[2]罗莹、谢晓雨、董少彦.初中物理精准教学课堂的构建及实践[J].中国电化教育，2019（01）.

[3]吴志明.核心素养导向的初中物理教学实践策略[J].物理教师，2019（03）.

[4]彭志洪.电子书包在初中物理分层教学中的应用研究[J].电化教育研究，2019（04）.

[5]郑晓伟.基于核心素养的初中物理实验教学探究[J].科学咨询（教育科研），2019（04）.