基于核心素养理念的初中物理学生实验操作教学策略

文/ 阳江市江城区教师发展中心 彭崇生

义务教育物理课程是一门以实验为基础的自然科学课程，物理实验教学能有效地培养学生核心素养，而物理实验离不开实验操作，因此学生实验操作能力的兴趣培养和训练显得越来越重要。初中物理教师在实验教学中可以采用各种教学策略，提高他们的实验兴趣和操作能力，同时也要在实验教学中培养学生科学态度和责任感，提高学生整体核心素养。

一、创设情境，提高学生实验兴趣

兴趣是最好的老师，学生有了良好的物理学习兴趣，就有了学好物理的内在动力。青少年都有对周围事物、现象的好奇心，而义务教育物理课程又充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”，身边处处有物理。教师应该利用教材或身边事例创设情境，引导学生动手操作实验，以提高学生物理学习、实验操作的兴趣。粤教沪科版物理八年级上册第一章《走进物理世界》，编者就是想通过本章的学习，除了让学生了解物理学就在身边，怎样学好物理外，更是安排了“测量长度和时间和应用”“尝试科学探究”两节内容，正是利用学生的好奇心和求知欲，引导学生学会用实验解决问题的方法。不少教师在教学本章时，采用传统教学方式，用刻度尺测量课本长宽作为学生实验。秒表读法，钟摆探究实验则以观看视频，或通过题海战术，达到所谓的教学效果，学生的物理学习兴趣就这样一点点被扼杀了。2021 年秋，我们要求课题组研究成员教师（省级课题：新中考背景下初中物理实验操作教学与评价），采用除了课堂上开展测量课本长宽，课桌长宽高，课本纸张厚度，液体体积的测量等实验外，还以作业及小组活动的形式布置：识记自己的身上的“尺”（手指长宽、一庹长、一拃长、一步长等），家庭常用用具（带来学校的水杯、碗、筷、书桌、床）的长宽高、杯口直径或周长、容积，拓展性实验如在没有量筒的情况下，家里汤勺的容积等；家到学校的距离等实验，并要求有条件的学生将实验过程记录下来，与同学分享、交流，通过对比班实验教学发现，通过观察、动手实验获取生活经验和物理知识，学生学习物理的兴趣高涨，并迫切希望尽快有下一个实验项目，能在同学们展现自己。

二、开展小组合作学习，提高学生实验效率

在日常教学过程中，根据学生个性及学生的学习成绩、兴趣特点、综合能力等因素，分设2 人或3、4人学习小组，采取以“优劣互补、实力均衡”的分组原则，保证小组合作学习效果能够充分发挥。在小组合作学习过程中，学生是学习主体，教师扮演引领者、组织者的角色，不仅需要维持好班级秩序、引导每位学生参与合作学习活动，还要借助自身的经验、学识，引领学生完成合作任务、突破教学重难点。只有在平常的学习过程中，小组成员通过长期的交流、合作，形成默契，在实验操作过程中才能发挥作用。粤教沪科版九年级上册第十一章“测量滑轮组机械效率”实验，就充分体现了小组合作实验的重要性。首先组装滑轮组需要两人配合，一个同学固定动滑轮位置，另一同学穿绳；提升重物进行测量时，也要密切配合。一个同学拉弹簧测力计，另一个同学测量重物、弹簧测力计提升的高度，配合好的小组，能在甲同学稳定弹簧测力计后，迅速记下重物、绳末端位置A、B，当甲同学匀速缓慢拉升重物至预设的A’时，即时记下绳末端B’位置，读出h、s。相反，小组同学配合不好时，合作带来的是不便和困惑，不是穿绳不进是就绳穿在滑轮轴心上，在记录A、A’和B、B’位置时，在重物位置稳定时来不及记下来，反而在晃动中记下位置或强行将重物拉至某个位置。当配合好的小组完成了所有实验后，他们还在测量第一组实验。这就要求小组同学在认真理解实验原理、步骤的前提下，通过平时的合作学习、交流、分享，在实验前、实验过程中不断的交流、相互配合，高效地完成实验任务。

三、规范、细致操作实验，培养学生科学态度

实验操作必须规范、认真细致，实验结论要基于事实为依据，要有克服困难的信心和决心，能总结成功的经验，分析失败的原因，体验战胜困难、解决问题的喜悦，严谨认真，实事求是。如果出现一步错误或者失误所得出的结论就大不相同。在“测量滑轮组机械效率”实验中，由于在提升重物时要求匀速缓慢，才能让弹簧测计力读数保持不变，因为重物、弹簧测力计与刻度尺也很难控制保证在同一平面上，怎样做到匀速拉升？怎样准确记录重物、弹簧测力计移动的距离？教师可以用手机拍摄小组好的做法，出现错误的做法，在平台上展播，让同学们交流分析总结，找出最佳方法。比如可以先标记重物起始位置A，重物拉升位置A’，让刻度尺尽量靠近弹簧测力计，让弹簧测力计沿着竖直放置的刻度缓慢匀速拉升等。

科学态度还包含不迷信权威，敢于提出并坚持基于证据的个人见解，勇于放弃或修正不正确的观点。在一次某学校的教学视导中，一位教师要求学生测量一根棉线的直径，方法是在铅笔上缠绕20 圈，测长20圈棉线的长度L，棉线的直径d＝L/20，在汇报、交流实验结果时，发现同一批次棉线，实验结果各不相同，教师以误差问题作为归因不了了之。正确的做法是，教师应该就实验结果不同引导学生深入分析棉线受挤压时的形变，缠绕时是否重叠等原因，再分析减小误差的方法。通过每一次实验后的分享、交流、评估，优化实验，进而培养学生的质疑创新意识。

四、 鼓励学生进行实验方法的创新

传统的物理实验，大多是教师先进行演示，学生再按部就班进行操作，得出实验结论。部分学生不预习，到了实验室，甚至对原理不了解，生搬硬套教师的步骤，简单地完成实验，对实验不知所以然，把实验看成是简单的作业，完成算数，失去了实验应有的达到理解物理知识，验证物理规律，解决问题的目的。义务教育物理课程设置的实验，都具有代表性的，教师可以引导学生根据整个章节所学习的内容进行创新实验方法和操作。教师通过这类方法去鼓励学生在实验上创新，将整章节的知识点融会贯通，既培养了学生创新思维能力，还将整个章节的知识点进行串联，促进学生建构完善的知识网络，学会学以致用，最终提升综合素质。如在探究平面镜成像规律实验中，为什么可以用薄玻璃片替换平面镜？燃烧的蜡烛时间长了后变短，会影响实验效果，可以用什么替代呢？实验前可否在蜡烛和像的位置区域画线？对实验结果是否影响？每次实验时，都对实验操作改进、创新的要点给予学生部分提示，让学生发散思考并结合一定的实验操作基础进行答题。通过此类方法，不仅深度考核了学生对于实验的理解程度，更有效地培养了学生的创新意识。

五、拓展课外实验，丰富学生综合实践活动

课外实验是物理教学的延伸和补充，让学生通过课外实验，利用生活中现有的素材进行趣味实验，增强学生对物理知识的应用。通过科学合理的课外实验，可以增加物理实验的有效性。初中物理教材中有很多适用于课外进行的探究与实验，教师为了更好地引导学生学好物理，不应该将物理课程只局限在课堂，还应该延伸至课外。学习了光的折射后，同学们都知道了，在岸上，看见水中鱼的位置比实际位置更浅。同样道理，在岸边看见河水的深度比实际深度浅。但“浅”多少？视角浅与哪些因素有关？因为义务教育阶段物理课程对折射率及应用不作要求，这时我们可以安排小组课外探究实验活动，如家庭实验可以用桶、盆装水实验，视角深浅程度与离水面距离是否有关系？视角深浅程度与桶、盆的颜色是否有关系？与观察者的视力是否有关系？如何控制实验变量？为了获取更准确数据信息，可以在任课教师或家长的陪同下，在游泳池中完成探究实验（深浅视差用实际深度1m, 视角深度h m 表述），通过这样的课外实验活动，将物理学知识与生活紧密联系，有效地促进了学生科学思维和科学探究的发展。

结语

实验是物理教学的重要内容，也是学生学习和运用物理知识的有效途径。在初中物理学生实验教学中，教师首先要结合有趣、巧妙的问题激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性；然后采取小组合作学习模式，引导学生突破重难点；学生在理解实验原理，掌握实验步骤要领情况下，小组配合或独立完成实验操作，从而提高物理实验教学的效率和质量，促进学生核心素养的发展。