基于核心素养的初中物理实验教学实践探究

陈淑珍

摘要：在初中阶段的物理教学中，学生核心素养的培育已经成为重要内容，实验作为物理教学的重点，更是成为学生核心素养的培养皿。由此，在实际的教学过程中，教师应该专注于实验教学，既要注重基础知识的讲解，也要认真培养学生的实验探究能力。从多个层面、多个角度着手，培养学生的学科核心素养，帮助他们获得更为积极的学习及认知体验，提升他们的核心素养，助力他们获得较为深远的发展。文章基于此点，对核心素养下的初中物理实验教学实践进行了探究。

关键词：核心素养；初中物理；实验教学；实践探究

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1673-8918（2023）09-0090-04

初中物理核心素养其实就是学生在学习物理相关知识的过程中形成的一种符合社会发展及个人终身发展的必备品格和关键能力。这一核心素养对学生的综合性发展有着极大的帮助作用。而实验是集结了操作、思考、判断、互动等一系列活动的，能够让学生的思维意识获得动态化生成，促使他们获得更为科学、具体、全面的方法、技能及素养。对此，教师就应该以物理实验的科学设计为基础，积极培养学生的核心素养，让学生获得动态化的发展，提升他们的综合学习实效。

一、 初中物理实验教学存在的问题

（一）强化实验结论的反复记忆，忽视学生动手操作的技能

在现阶段，很多物理教师在开展实验教学的过程中，先是依据新课程的标准，连写带画地向学生展示了整个实验操作的过程。通过这种方式，让学生做好课堂记录，了解整个实验的基本过程、所涵盖的知识原理及知识结论，甚至直接让学生熟记实验的结果。然后教师再根据自己讲解的重点、提供的现成实验结论，带领学生展开一系列的解题实践，让他们通过做练习题的方式，进一步应用这些知识及结论。这种实验教学过程使得学生一直处于被动的状态，不管是课堂还是课后，都反复强调学生对实验结论的记忆，却忽视了学生的动手实践操作技能培养，使学生远离了实验探究过程，只能在理论化的学习实践中去完成实验学习。这样只会抑制学生实验探究思维的发展和延伸，并忽视了他们的实验探究能动性，最终使他们的实验学习效能十分低下，抑制了物理核心素养的有效发展。

（二）注重实验形式，忽视科学探究的过程

在实施实验教学的过程中，很多教师更加专注于演示实验的运用。通过演示实验，直接让学生记住结论这种模式，虽然是信息技术发展背景下一种值得倡导的教学模式，但是它也并不代表可以应用于每一个物理实验中。一般情况下，演示实验适用于操作困难、无法操作或者实验过程有安全隐患的实验，但是很多教师却忽略了这一点。任何实验都以演示实验为主，目的是要节约课堂教学的时间，这样就无法让学生获得积极的实验参与感。即使教师展开了实验，也是让学生以小组为单位，整个实验过程并没有注重全员参与，一般是由成绩好的学生来完成实验，成绩一般或者成绩较为落后的学生，只是在旁边起到辅助作用，更有甚者是直接观看实验。即使有实验记录以及实验结论，都是靠实验者一人完成或者直接是引用教师在演示实验中获得的结论。这种实验过程根本没有创新性，只会浪费学生的时间，他们没有真切、丰富的学习体验感，使得他们一直处于被动的实验探究状态，整个实验教学效果十分低下，进而阻碍了他们物理核心素养的综合性发展。

二、 基于核心素养的初中物理实验教学实践策略探究

（一）剖析物理实验原理，培养学生物理观念

物理观念是学生基于自身对物理概念、物理原理、物理规律认知基础上思维的凝练及升华，并且大多数实验都能够展现相关的物理实验原理。所以在具体的教学过程中，教师就应该带领学生去剖析相关的实验原理，让他们去体会物质的结构，探寻物质的相互作用以及运动的规律。使得学生能够对物理实验有一个较为清晰、具体的认知，借此来形成物理观念，达成他们核心素养有效培育的目的。

以沪科版初中物理教材为例，教师在实验教学《科学探究：杠杆的平衡原理》中，就应该采取有效的策略与措施，引导学生剖析物理实验的原理，借此来培养他们的物理观念。首先，教师要为学生创设情境，借助多媒体，为学生播放《举起手来》的一个视频片段，向学生提出问题：“为什么可以把人翘起那么高？”让学生受到积极的影响和指示，仔细观察视频，尝试提出初步的猜想。接着，教师可以借助图片为学生展示生活中常见的与杠杆相关的例子，让学生积极思考杠杆的共同特征，得出杠杆的定义，认识杠杆的三个基本要素，借此来培养他们的观察能力。其次，教师需要让学生展开物理实验探究，分析影响杠杆转动的因素。对此，教师就可以让学生展开生活化的回忆——坐跷跷板的经历。然后向学生提出问题：“怎样才能让杠杆发生转动？”“影响杠杆转动的基本因素是什么？”借此让学生基于自身的生活经验来得出力的大小是影响杠杆转动的主要因素。在学生得出结论之后，教师可以继续提问：“除了力的大小，还有什么因素也会影响杠杆的转动呢？”借此教师可以拿出一个自制的跷跷板。跷跷板上面有两个可以自由移动的熊（大熊和小熊），然后让学生思考：怎样让大熊在不动的情况下，使小熊翘起大熊？借此让学生先做思考，然后让学生以小组为单位展开实践操作——怎样在力的大小保持不变的情况下，让杠杆得以转动？学生通过实验就会发现：当移动小熊的位置时，杠杆就会随之发生转动。由此学生便能够顺势得出结论：支点到作用点的距离是影响杠杆转动的因素。在得出了这一结论之后，就可以让学生展开自主实验探究。这一部分的实验探究主要是让学生自主完成，一个圆盘中挂上钩码，通过随意移动钩码，看杠杆转动的变化来得出自己的结论。但是当学生展开两次实验之后，却发现杠杠转动发生的变化情况是不一样的。通过两次实验，能够让学生得出相互矛盾的结论，这就与学生的前概念形成了认知冲突，否定了“支点到作用点的距离是影响杠杆转动的因素”这一前概念。由此便避免了直接由教师将“力臂”概念陈述给学生这种被动的教学模式，充分凸显了学生的主体地位。而学生通过这样一次实验，便自主建立起了“力臂”概念的这一实验原理。在此基础上，教师可以顺势向学生提出问题：“通过以上实验，同学们已经否定了支点到作用点的距离是影响杠杆转动的因素，那么真正影响杠杆转动的因素又是什么呢？”借此让学生带着疑惑以及好奇的心态去思考，继续借助这一圆盘中的钩码进行思考，分析之前实验中与杠杆转动的变化点和不变点。将这种抽象的力臂概念间接模拟在圆盘上，让学生展开思考，得出猜想：是不是只要支点到作用点的距离没有发生改变，杠杆便不会转动呢？借助这一猜想，再一次展开实验，由此建立起“力臂”的概念——支点到作用点的距离是影响杠杆转动非常重要的物理量，这一物理量就被称之为“力臂”。最后，当学生有了这样一个知识基础之后，教师就可以让学生根据课本中的实验环节，让他们去探究杠杆的平衡条件。在实验探究过程中，针对自身所得出来的结论展开深入的分析，最后來得出杠杆平衡的条件这一实验原理：F1×L1=F2×L2。借助这一实验，便能够让学生深刻体会到影响杠杆转动的因素是力的大小和力臂，借此来帮助学生建立起与“力臂”相关的实验原理思维，凸显了学生的主体地位。能够抽象出学生的物理核心概念，借此来培养他们的物理观念，达成物理核心素养有效培育的目的。

（二）鼓励学生自主实验，培养实验探究能力

实验探究属于物理核心素养中的重要组成部分，它也是支撑学生展开探究性学习、教师展开创造性教学的重要方式。在这一素养支撑下，学生能够根据相关的知识点、问题提出自己的猜想和假设，并根据自己的实验得出证据，验证自己的猜想或者结论。也能够促使学生之间针对自己的实验探究结果或者过程展开交流评估及反思。所以说，实验探究能力的培养是十分重要的，它是学科核心素养的重要价值体现。由此，在实验教学的过程中，教师就应该尽可能地将一些验证性的实验改变为探索性的实验，鼓励学生自主动手操作。通过探究相应的原理及概念，总结自身的结论，经历提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验数据的收集、实验数据的分析论证、小组之间合作交流的一系列过程，达成他们实验探究能力有效培养及发展的目的，最终落实他们物理核心素养的有效培育。

以沪科版初中物理教材为例，教师在实验教学《科学探究：凸透镜成像》中，就应该专注于学生的自主化实验。在确定了实验教学的目标之后，教师就可以创新实验教学模式，鼓励学生展开自主实验。首先，教师可以向学生提出一些生活化的实验操作任务：

1. 用凸透镜和凹透镜观察手指的掌纹，与同学分享自己的发现；

2. 用凸透镜对着窗外，观察光屏上是否有窗外物体的倒立缩小实像；

3. 借助盛水的烧瓶，看对方的头像是否是经过凸透镜原理折射成的倒立缩小实像。

在完成了这一系列的实验操作之后，教师可以向学生提出一个问题：“凸透镜所成的像有时缩小，有时放大，有时倒立，有时正立。根据你们刚才的动手情况，你是否能够得出相关的影响因素呢？”以这样的方式，让学生展开自主探究，揭示“凸透镜不仅能成像，还能成不同的像”这一结论，为他们后续探究凸透镜成像的规律猜想打下良好的基础。

学生经过一系列的探究及实践之后，得出了大致的猜想：可能与物体的大小相关或者与物体到凸透镜的距离相关。在学生提出这两个猜想之后，教师就要根据学生的猜想进行反驳。因为本节课的探究内容相对来说比较复杂，所以教师就需要帮助学生排除明显错误的猜想，为后续的探究过程留足时间。所以教师就可以举例“窗外一棵大树和大树上的一片叶子，通过凸透镜成像之后，都形成了倒立缩小的实像。所以就能够得出物体的大小并不是影响凸透镜不成像的影响因素”。由此学生便能够得出“可能与被观察物体到凸透镜的距离有关”这一猜想。对此，学生便有了探究的重要方向。在此基础上，教师可以向学生提供实验器材，比如蜡烛、凸透镜、光屏、光具座、火柴等，然后让他们根据自己需要测量的物理量来设计表格（表1）。

最后，让学生敲定实验方案：

1. 在光具座上从左到右放置蜡烛、凸透镜、光屏，在光具座上标出“f”和“2f”的位置；

2. 调节凸透镜和光屏高度，让其中心与烛焰的中心在同一高度上；

3. 让u＞2f，形成清晰像，记录成像情况；

4. 让u=2f，形成清晰像，记录成像情况；

5. 让f＜u＜2f，形成清晰像，记录成像情况；

6. 让u=f，移动光屏，观察是否出现清晰像，记录情况；

7. 让u＜f，移动光屏，观察是否出现清晰像，记录情况。

在敲定实验方案之后，教师再向学生讲解注意事项。比如保证凸透镜的中心、光屏中心以及烛焰在同一高度上，还必须保证像是清晰的等。而后让学生展开物理实验，根据自己的实验数据展开汇报与交流，完成以上表格。而为了进一步深化学生的探究，教师可以根据学生的实验过程记录他们存在的问题，让学生在汇报交流中描述自己遇到的问题。比如，有的学生表示“烛焰不好控制”，而这切实是整个实验中的不确定因素。对此，教师可以提出问题：“那同学们能否有好的改进方法呢？”将问题抛给学生，让学生大胆猜测，比如可以将其替换成可控的灯具，比如LED贴片。由此，教师可以引入LED贴片让学生再一次展开成像试验。然而学生在这一实验中依旧会出现问题，因为LED贴片形成的是“F”形光源，在一倍焦距时，可能会通过凸透镜形成一个与凸透镜等大的圆形光斑，会影响学生对成像的判断。由此，教师可以继续让学生思考改进办法，比如在LED贴片光源上装一层磨砂罩，类似于数码管，这样就能起到很好的光源呈现效果。让学生经历从传统成像试验到新型成像试验的过程，其实能够让学生有更多的发现，会让他们进一步明白科学发展的重要性。比如，他们借助蜡烛会受到各种桎梏，影响实验进度，但是如果借助新型的可控灯具，整个实验便十分轻松，会让他们形成鲜明的体验对比。并且他们亲身参与实验器材的完善过程，也能对整个实验的环节、细节点有精准把控，最终达成对本次实验的深层次探究，凸显实验探究效能，提升物理核心素养。

（三）实验贴近学生生活，培养科学态度及责任

在初中阶段的物理教学过程中，培养学生科学的态度及责任是十分重要的。它要求学生将自身所学习的物理知识与科学、社会、技术、环境进行有机的关联，形成可持续发展的责任感。所以在展开实验教学的过程中，教师应该保证整个实验贴近于生活，尽可能地做到节约、节能、绿色、环保，让学生透过实验感知到绿色发展观，进而培养科学的态度及责任。

以沪科版初中物理教材为例，教师引导学生展开有关于“温度”的实验时，其中就会涉及将冰块放入不同温度的水中，记录液面变化情况的实验。根据这一实验，教师就可以积极地渗透绿色发展观。比如，让学生回忆生活中“全球变暖”的一些信号。比如冬天来临得特别晚或者冬天的温度比较高、夏天的温度一年比一年高等，由此向学生渗透一些环境问题，引发学生新一轮的思考。比如南北两极的冰山逐渐融化，那么海平面是否也会发生相应的变化呢？借此让学生通过自身的实验来回答这一问题，尝试让他们通过实验来解释生活中的一些问题。以这样的方式，其实能够引导学生进一步探究科学、技术、社会及环境之间的关系，让他们看到物理学科与现实生活之间的紧密联系，进而培养学生的社会责任感，达成科学的态度及责任，最终着力于物理核心素养的培育，助推他们获得更为深远的发展。

三、 结语

综上所述，在新课改的背景下，初中的物理教学要更加注重学生学科核心素养的培育。而实验作为物理教学的重要内容，教师就应该在实验教学中积极地渗透学科核心素养的相关元素。首先，教师要看到现阶段初中物理实验教学中存在的问题；其次，教师要明白学科核心素养在实验教学中培养的价值与作用；最后，教师要根据现实情况以及核心素养的基本元素，采取有效的策略与措施来展开实验教学，保证核心素养的相关元素能够在实验课程中积极地落实及渗透，逐渐培养学生形成正确的物理观念，具备科学思维及实验探究能力，形成科学的态度及责任，实现他们核心素养的升华，让整个教学达到更为高效的目的。

参考文献：

［1］毛银芹.基于科学探究素养培养的初中物理实验教学现状调查研究［D］.昆明：云南师范大学，2019.

［2］陈培凤，季卫新.深度备课：初中物理实验教学中发展学生核心素养的策略——以“探究凸透镜成像的规律”教学设计为例［J］.物理教师，2019，40（2）：23-26.

［3］赵静.初中物理实验教学环节学生自主学习能力的培养研究［J］.中国高新区，2018（1）：136.

［4］郭少强.翻转课堂教学模式在初中物理實验教学中的应用探索［J］.西部素质教育，2016，2（22）：183.

［5］王东峰.浅谈初中物理实验教学与学生创新能力的培养［J］.中国校外教育，2016（7）：15.

［6］李维亮.“翻转课堂”模式在初中物理实验教学中的探索实践［J］.物理教学探讨，2015，33（5）：19-21.