核心素养视域下初中物理实验教学的问题及对策

■青岛市崂山区第四中学 王云庆

在现阶段的教育背景下，培养学生核心素养逐渐成为最重要的教育目标之一,所以在初中物理课程中，核心素养成为实施教学改革的着眼点。而实验作为物理学科中的重要研究工具，必然是培养学生物理核心素养的有效途径。简单来说，物理核心素养是指学生在接受物理教育的过程中逐渐形成的面向学生未来发展的重要能力与品质。从实际情况来看，核心素养可以视为教育方针的具体化表现。同时，在物理教学中，培养学生核心素养能突出物理学科的价值。在初中物理实验教学中，教师应准确把握核心素养的内涵与要求，并以此为基础不断完善实验教学组织策略,有利于逐步优化教学过程，从而循序渐进地促进学生物理核心素养的发展。因此，本文将着眼于教学实践，具体阐述初中物理实验教学的现状，并思考如何在核心素养视域下培养学生的物理核心素养。

一、初中物理实验教学现状

基于物理核心素养培养对物理实验教学进行大量的研究后，可以发现当前初中物理实验中依然存在一些不合理的地方。如以下几个方面：

第一，教学设备比较落后。由于学校对实验教学缺乏足够的重视，所以投入的教育资源比较少,导致物理实验教学设备比较落后，很多实验仪器都是使用多年的旧设备。同时，由于缺乏完善的管理导致很多设备已经无法使用。在这种情况下，很多实验是难以有效进行的。这不但会影响学生学习热情，而且容易降低实验的效率。

第二，过于关注学生对结论的记忆，忽视动手操作的重要性。在以往的实验教学中，教师往往会直接依据课程标准的内容对实验过程进行详细的讲解，而学生则只需要进行记录。在这样的学习方式中，学生通常难以获得丰富的动手实验机会，也难以使学生的能动性得到发挥，从而影响实验教学的效果。

第三，实验形式过于机械，缺乏创新性以及科学探究的过程。在传统的物理实验中，实验的主体就是重复性的验证过程，验证实验的完成即为实验的终点。由于缺乏创新，导致学生的思维能力难以得到有效的锻炼，这无疑会对学生核心素养的发展产生不利的影响。

第四，对物理实验的认知不足。无论教师还是学生，对物理实验的理解都存在一定的偏差，导致其对物理实验缺乏重视。尤其是受应试教育理念的影响，学生面临较大的学习压力，部分教师也更加希望在一定时间内引导学生掌握更多的结论性知识，不愿意花费太多时间组织学生进行实验。毋庸置疑，这种错误的观念使核心素养在物理实验中的融合不充分。

二、核心素养视域下初中物理实验教学组织策略

（一）重视实验观察，理解科学概念

在物理核心素养的培养中，首要任务是引导学生形成正确物理观念。为了达到这一目的，需要学生准确认识物理概念与规律，从而使学生站在物理视角认识物质运动的一般规律及物质的结构。为此，教师可以适当进行一些演示性的实验，并让学生进行认真的观察，以此来使其逐步理解概念的本质。唯有如此，才能为学生物理观念的形成奠定良好的基础。

以“摩擦力”为例，部分学生无法准确认识摩擦力的方向，这是由于方向是由相对运动趋势或者方向决定，而运动又是相对参照物而言，所以在这个过程中，会涉及参照物、运动等要素。对初学者来说，这些内容往往存在一定的理解难度。为此，笔者利用两把牙刷设计了演示实验，通过这个实验，可以使学生根据刷毛的变化了解摩擦力的方向，对摩擦力这一概念有更加准确的认识。此外，有些物理规律具有一定的抽象性，所以需要适当改变演示实验的设计方法。以“两种电荷”为例，如果仅仅利用玻璃棒、橡胶棒、毛皮、丝绸、碎纸片等常规教具进行实验，很难使学生直观认识原子结构及两种电荷之间的相互作用。因此，笔者利用多媒体进行了动画演示，从而帮助学生更加准确地了解摩擦起电的本质。由此可见，在初中物理课程中，通过恰当的演示实验引导学生观察是培养学生物理观念的有效途径。

（二）总结实验规律，培养物理观念

培养学生物理观念是发展学生物理核心素养的首要任务。简单来说，物理观念是从物理角度出发形成的对运动、物质、相互作用以及能量等内容的基本认识和对自然现象的解释。从另一个角度来看，物理观念也可以视为物理概念在头脑中的升华与提炼。为了促进学生形成物理观念，需要引导学生在物理实验中进行规律的总结。唯有如此，才能使学生了解物理研究对象的本质特征。

以“固体熔化时温度变化规律的探究”这一实验为例，学生通过实验形成了以下两点认识：第一，海波融化过程中吸收热量温度是不变的。第二，石蜡在融化过程中吸收热量后温度会升高。通过这个实验，使学生对固体的熔点以及融化过程中的温度变化和形态有了更加深入的认识。不难理解，固体是物质的一种基本形态，而物质的形态、构成等内容是物理学中的基础性知识。所以从实验效果来看，这个实验在一定程度上促进了学生物质观念的养成。再以“探究二力平衡的条件”实验为例，通过自主实验与观察，学生在总结规律的基础上得出了以下结论：当两个力同时作用在一个物体上面时，若这两个力的方向相反、大小相等并在同一直线上时，这两个力就是彼此平衡的。从物理视角来看，在自然界中形形色色的事物并不是相互孤立的，而是彼此间存在着各种各样的相互作用，这些相互作用的存在使物体呈现出了不同的运动状态，而二力平衡无疑是一种非常典型的相互作用现象。通过这一实验，在一定程度上促进了学生的相互作用观的形成与发展。除了物质观与相互作用观之外，运动观与能量观同样是物理观念的重要组成部分，所以在初中物理课程中，同样需要在实验中引导学生总结相应的物理规律。

（三）注重问题引导，启发科学思维

科学思维主要是指推理论证、分析综合等思维方法的内化。在这一过程中，涉及分析、综合、判断等多个思维环节。从实际情况来看，启发学生科学思维能使其思维能力得到有效的锻炼。为此，在物理实验教学中，教师可以尝试结合实验内容对学生进行提问，引导学生对问题进行描述、预测和解释。这样一来，有利于逐步促进学生科学思维的发展。

以“杠杆”为例，在组织学生进行实验前，笔者结合实验内容设计了一些问题。首先，笔者准备了一个杆秤，然后向学生提问：“这个装置是否为杠杆呢？用这个装置称物体时，什么时候进行读数？如果这个装置是一个杠杆，那么应该调节什么地方使杠杆保持平衡？门是否为杠杆？如果是，那么当男同学站靠近支点的地方，女同学站在远离支点的地方推门时，谁会获胜呢？为什么？”通过思考这些问题有利于学生初步了解一些常见杠杆的共同特点，学会确定杠杆的阻力臂、动力臂、支点等位置，并初步分析杠杆平衡的条件。同时，在分析问题的过程中，学生需要对杠杆平衡条件进行猜想和假设，并对相关信息进行加工处理，从而锻炼学生的思维能力。

（四）尊重学生主体，组织自主探究

在物理核心素养中，探究能力是最重要的内容之一。有效的探究能在实验中逐步归纳出相关的结论。需要指出的是，为了通过实验充分锻炼学生的探究能力，教师应避免对学生过多干预，只需要提供适度的指导即可，以便使学生的主体性得到充分发挥。相对教师的直接讲授，学生在自主实验中往往可以产生更加深刻的实验认识。

在自主实验中，需要注意两个关键环节：第一，要提供充足的时间与空间，将实验活动的主动权交给学生。以“浮力大小影响因素”实验为例，笔者首先引导学生明确了实验的原理，即物体浸入液体后都会受到向上的浮力。然后，笔者提供了圆柱体、烧杯、水、弹簧测力计等实验中所需的器材，而对实验方案的设计则交给学生自主设计。第二，鼓励学生进行深入的反思，对实验方案进行改进。一方面，学生可以对实验装置进行改进。一些实验受限于环境条件和器材的制约，容易出现一些问题，这时，学生可以摆脱教材的限制，根据实验特点与现实条件灵活选择器材。另一方面，可以对实验方法加以优化。在分组实验中，学生可以借鉴其他人的实验方案对实验方法进行改进和创新。同时，针对实验过程中产生的一些疑问，还可以设计一些补充性的拓展实验，从而突出实验中蕴涵的物理规律，并锻炼学生的探究意识和探究能力。

（五）联系现实生活，培养责任意识

科学态度与责任同样是物理核心素养的组成部分。之所以重视科学态度与责任的培养，是因为物理知识与社会生活之间存在密切联系。只有引导学生逐步形成正确的价值观念和强烈的社会责任感，才能使学生科学认识物理学科。因此，在物理实验教学中，应该将实验内容作为沟通物理学科与社会生活的桥梁。

以“探究连通器液面特点”的实验为例。首先，笔者引导学生思考了生活中哪些物体应用到了连通器，使学生初步了解了连通器的价值。然后，再引入三峡大坝的相关材料。在引导学生结合连通器原理分析了船通过三峡大坝的过程后，笔者利用视频与图片引导学生欣赏了这个令世界为之惊叹和震撼的宏伟工程，从而激发了学生的自豪感，进而使其明白了自己承担的建设祖国的责任。由此可见，物理实验是培养学生责任意识的有效途径。

综上，实验作为物理课程中的重要内容，是培养学生核心素养的有效渠道。所以教师应该有意识地将物理核心素养融入实验教学中。此外，教师需要及时对实验教学的组织策略进行调整，给予学生自主性从而使实验教学更加契合学生的实际情况，从而逐步达到最优化的教学效果。

（六）引导实验改进，强化物理素养

物理核心素养的培养和强化需要经历一个系统的过程。所以通过实验培养学生的物理核心素养时，除了完成常规实验内容之外还需要引导学生进行实验改进，使学生进行拓展性的思考，从而强化学生的物理核心素养。

为了避免实验改进活动出现无序性，教师在引导学生改进实验活动时需要遵循一些基本原则。例如，在实验活动的组织过程中首先要遵循科学性原则，只有遵循这一原则才能使物理实验顺利进行，并正确体现出物理概念和规律。以“探究萘的熔化与凝固”这一实验为例，当温度为80℃时，萘为固液共存的状态，而继续加热使其成为液体后温度会不断上升，这和晶体的特点是不符的。而这种情况的出现是由于萘的导热性比较差，传统温度计无法合理观察其温度变化。针对这个问题，学生想到了可以用萘粉进行实验，在加热时可以加入一些水并搅拌，这样可以使其导热性增加。同时，还可以将传统温度计更换为温度传感器，以此来对加热过程中的温度变化进行更加精准的描绘。通过这种改进方式不但进一步启发了学生的科学思维，而且能使学生更加尊重科学和客观事实，从而使其形成正确的价值观。除了科学性原则，在实验改进中还需要遵循直观性、安全性、简易性、可行性、开放性等原则。唯有如此，才能有效保障实验改进的效果，从而进一步促进学生物理核心素养的发展。

（七）充分利用资源，培养创新精神

为了促进学生核心素养的发展，需要有意识地培养学生的创新精神，这是核心素养得以发展的重要思维品质。大量的调查研究证明，当前学生的创新水平仍然比较低。为此，教师应尽量避免将实验活动局限于课堂中，而是需要从课外时间着手，给学生提供充足的机会和相应的条件，以此来使学生在大量的课外实验中逐步培养自身的创新精神水平。

一方面，要引领学生进行一些课后的趣味性实验。课后设计的实验或者实验需要与所学知识密切联系。同时，教师要避免对学生作出过于严格的要求，而是要给学生提供比较充足的空间。通过这种开放性的实验过程，不但可以拓展学生的思维，培养学生的实验创新能力，而且有利于深化学生对相关物理知识的理解。另一方面，要组织一些课外兴趣小组活动。兴趣小组是开展课外实验的重要单位。在课外实验中，要鼓励每个小组成员都充分参与进去，使学生在交流协作中进行创新性的实验活动，在交流中产生新的认识，从而培养学生的创新精神。

三、结语

综上，在新时期的初中物理教学中，培养学生核心素养是最重要的教学目标之一，而实验无疑是培养学生物理核心素养的必要载体。从实际情况来看，由于多种因素的限制导致当前物理实验的开展频率比较低，再加上实验活动的组织方法比较单一，所以难以真正开发出物理实验教学的价值。因此，在初中物理实验教学中，教师应该及时调整传统的教育理念，全面观察和梳理教学活动中存在的问题，并立足于教学现状对实验教学的组织策略。同时，随着实验教学的深入，还需要及时对教学策略进行调整与改进，以此充分保障实验教学的有效性，从而循序渐进地促进学生物理核心素养的发展。