核心素养视域下初中物理课外实验探究能力的培养

周宇峰

【摘要】实验与探究既是认识物理问题的科学手段与过程，同时也是初中阶段学生发展物理学科核心素养的重要途径.本文以发展学生实验探究能力为目的，采取案例分析等方法对核心素养视域下物理课外实验探究能力培养策略进行研究，并给出参考建议，即：创设问题情境，激发学生探究兴趣；指导方案设计，培养学生科学思维；指导信息整合，启发学生理性思考；搭建展示平台，促进学生实验交流；组织评价反思，巩固学生探索能力.

【关键词】核心素养；初中物理；课堂教学

新修订的义务教育物理课程标准对学生的学科核心素养提出了明确的要求，其中科学探究是学生应具备的关键素养之一，而组织学生展开课外实验对于提升科学探究素养具有显著的作用.但是，目前在初中物理教学研究中，教育工作者多数侧重于学生对于物理知识、操作技能、思维方法的内化吸收，很少结合课外实验有序增强学生的实验探究能力、提升学生物理学科核心素养.对此，初中物理教育工作者有必要在核心素养视域下对课外实验进行研究，根据其中的育人价值对学生进行综合培养.

1创设问题情境，激发学生探究兴趣

问题情境是培养物理课外实验探究能力的有效途径.在核心素养视域下，初中物理课程教学目标已由“关注知识”转向“关注学生”，物理实验指导过程要让学生的情感和兴趣始终处于最佳状态，这就需要教师为学生创设一些富有科学性、趣味性、实用性、创新性的问题，既可引起学生课外探索的兴趣，又能潜移默化锻炼学生科学探究能力[1].具体来讲，教师可以从以下两个角度探究问题情境的创设：

第一，引導学生根据课内问题展开课外实验探究.

例如在学习“声现象”的相关知识后，教师基于课堂上提出的核心问题：声音是如何产生的？引导学生进一步思考，并构建生活化情境，促使学生借助生活中常见的工具、材料进行实验.有学生对这一问题进行延伸，并认为“声音就是由物体振动产生的声波”，然后自主设计实验，即在一个玻璃杯上蒙上保鲜膜，在膜面上撒上小珠子，然后用手机播放节奏比较强烈的音乐，将手机靠近水杯，这时可以清晰地观察到膜面上的小珠子在不停地跳动.通过这一实验，学生对课内研究的声音现象进行了拓展，更加深刻地认识到了“声音是由物体振动产生的”这一原理.

第二，引导学生结合生活问题展开课外实验探究.

例如有学生在生活中观察到：一些金属容器在碰撞后会发生“嗡嗡”声，如果其中盛满了水，则会出现水花四溅的情况.针对此，学生提出了疑问.并运用不锈钢盆进行了实验.通过实验学生观察到用手摩擦盆时，盆会随着摩擦的频率产生振动，当盆中装满水后，水中会出现波纹，这就是振动的频率.通过观察实验、查找资料、自主分析，学生逐渐理解了其中的原理：当摩擦力引起的振动频率和盆的固有频率相等或接近时，盆壁产生共振，振动幅度急剧增大.但由于盆底的限制，使它所产生的波动不能向外传播，于是在盆壁上入射波与反射波相互叠加而形成驻波.用手摩擦一个圆盆形的物体，最容易产生一个数值较低的共振频率，盆上振幅最大处会立即激荡水面，将附近的水激出而形成水花，就会出现水花四溅的现象.由此可见，学生在探究生活问题的过程中迁移了物理知识，拓宽了探究视野，也激发了他们运用实验继续探究生活中物理现象的兴趣.

综上，问题是学生展开课外实验探究的第一步.教师从不同角度提出问题，引导学生质疑，激发了学生展开课外实验探究的动机，发展了科学探究素养.

2指导方案设计，培养学生科学思维

设计实验与制定方案是学生科学探究素养的重要体现.在初中物理教学中，许多课内实验都是现成的，学生缺乏参与实验设计、方案制定的机会，所以实验探究能力的发展也受到了一定的限制.在核心素养视域下，教师可以利用物理课外实验机会，指导学生根据所发现的问题、所形成的猜想自主设计实验、制定方案，以发展科学思维能力.具体来讲，教师可以抓住以下两点对学生的课外实验探究进行指导：

第一，帮助学生理清思路，明确实验设计的要点.根据课程标准的要求，实验设计一般包括问题的提出、器材的选取、实验步骤的设计、实验现象的分析、结论的概括、表达式的推导以及对整体过程的评估等.在课外实验探究中，教师应指导学生抓住上述要点一一进行突破，让整个设计指向最终的实验目的.

例如有学生通过生活观察发现壶中的水比壶中的食用油干得快，涂在手上的酒精比涂在手上的水干得快等现象，于是学生在教师的启发和指导下进行了猜想：液体蒸发得快慢可能与液体的种类有关.然后围绕“实验器材的选择”“实验步骤的设计”“实验现象的分析”“实验结论的得出”等重点内容进行设计，并形成了较为清晰的实验探究思路.

第二，指导学生批判思考，完善设计，形成实验方案.课外实验探究活动对学生的自主学习能力提出了挑战，因此，在他们在实验设计环节难免会出现问题，如现象表述不精练、实验器材不齐全、操作顺序混乱等.对此，教师应提醒学生反复斟酌、批判分析，不断优化实验设计，最终形成科学、可行的实验方案.

例如在上述验证“液体蒸发得快慢可能与液体的种类有关”这一猜想的过程中，学生在教师的指导下对实验设计过程不断进行反思，最终形成了相对完整的实验方案.其中实验器材包括：质量相同的水和酒精、两个完全相同的小烧杯、调平的托盘天平.实验步骤：先将两个完全相同的小烧杯分别装上质量相同的水和酒精，然后将盛水的小烧杯放在调好的天平左盘上，盛酒精的小烧杯放在天平的右盘上，在相同的环境放置一段时间，最后观察天平指针向哪个方向偏转.实验现象与结论：一段时间后，若指针向左偏转，则说明酒精比水蒸发快；若指针向右偏转，则说明水比酒精蒸发快，这两种情况都说明液体蒸发快慢与液体种类有关.若指针不偏转，则说明液体蒸发快慢与液体种类无关.由此可见，这一实验方案科学、可行，是学生科学思维的重要体现.

综上，在课外实验探究中指导学生自主设计实验、制定实验方案，不仅有利于学生将对物理现象的感性认识转化为理性思考，还有利于学生迁移课内实验探索的经验，也有利于学生科学思维和实验探究能力的发展.

3指导信息整合，启发学生理性思考

在课外实验探究中学生通常会面临信息获取与处理的难题.针对此，教师应启发学生思路，引导他们主动获取信息，认识实验现象，并对信息进行科学处理，以此探究科学原理.

第一，指导学生规范实验步骤，获取实验信息.学生通过科学的方法，展开实验，能够获得准确、全面的信息，为后续得出实验结论奠定基础.

第二，指导学生科学处理信息，得出实验结论.处理信息就是经过理性思考，提炼信息价值，进而解释实验现象的过程.在课外实验指导中，教师应要求学生客观分析所获取的信息，科学处理，并得出物理规律.

例如在“测量物体运动的平均速度”的课外实验中，教师根据两组实验中d和t的数据进行计算，得出瓶盖滑动的平均速度，并将两组数据进行对比，以此得出结论，形成对物体运动的平均速度的科学认识.

综上，获取并处理信息是实验探究的重要步骤，也是发展学生理性思维的关键环节.在课外实验探究中学生提高对信息的认识，并通过获取、处理等操作提炼其中有价值的内容，以此达到实验目的，也锻炼了自身的实验探究能力.

4搭建展示平台，促进学生实验交流

每一个学生的内心都有一种被承认、被肯定、认可的需要，希望自己能够成为一个知识的发现者、研究者、探索者.在物理课外实验探究中，学生渴望将自己的实验过程和实验結果展示出来，渴望与他人进行交流、分享.基于此，在教学指导中，教师应理解学生的这种心理，并搭建平台，为学生提供展示和交流的空间[2].

第一，搭建展示平台，鼓励学生对实验结果做出解释.例如在综合性实验活动中，教师鼓励学生自主设计实验，并搭建线上交流平台，鼓励他们将实验探究过程以及结果通过视频的方式展现出来.

第二，组织互动交流，促使学生分享实验探究的心得体会.在上述综合性实验活动中，有多名学生根据“小孔成像”的原理设计了实验.教师将不同的实验进行整合，并通过线上渠道引导实验设计者互动分享，深入对光学原理的认识、交流彼此的想法以及在实验中遇到的困难，最终将实验心得整理、分享到班级群，为其他学生的实验探究活动提供借鉴.

综上，在核心素养视域下教师针对学生课外实验探究的情况搭建展示平台，把展示、思考、讨论、创新的权利交给学生，使学生在自主、宽松的环境中呈现实验探究的过程和结果，进而巩固知识、分享体会、交流经验，实现科学探究素养的进一步发展[3].

5组织评价反思，巩固学生探索能力

根据新课程标准的要求，形成对科学探究过程和结果进行评价和反思的能力是学生科学探究这一核心素养发展的重要内容，在课外实验指导中，教师应为学生提供评价与反思的机会，让学生真正内化在实验过程中所获得的知识和能力，并实现创新探索.

第一，开展实验评价，引导学生反思.

针对学生的课外实验，教师组织了评价，其中包括自评，即学生根据教师提供的表格对自己的实验器材选择、实验步骤设计以及实验结果阐述等环节进行打分，对实验态度进行反思，形成自我认识；他评，即教师和其他学生根据量表对实验进行打分.这样的评价结果让学生更加全面地认识到了自己的实验成果，并根据其中的不足做出反思，为改进实验奠定基础[4].

第二，鼓励创新，促进学生改进实验.在上述实验中，学生根据评价对验电器的设计进行了改进，优化了实验步骤，形成了新的方案，再次展现实验结果，同时也在对比中巩固了实验探究能力，展现出客观严谨的科学态度.

综上，在课外实验探究中，学生不再是实验的看客，而真正成为了实验者.他们亲历整个实验过程，并对此做出评价、反思与改进，而这一过程就是他们实验探究能力不断提升的过程.

6结语

总之，开放的、新颖的物理课外实验能够使学生对物理理论有更加深入的理解，这对于培养学生的学科核心素养具有很强的支撑作用.本文从多角度分析了核心素养视域下物理课外实验探究能力培养策略，对相关研究提供参考，当然，其中也存在诸多不足.因此，初中物理教育工作者应进一步加强教学研究，优化课外实验的实施策略，促使学生完成从低阶思维到高阶思维的转变，实现核心素养，为终身发展奠定良好的基础.

【本文系泰州市“十四五”教育科学规划课题《物理学科核心素养视域下以课外实验提升初中生实验探究能力的策略研究》的阶段成果之一，编号：tjkzd2021-014】

参考文献：

［1］谢美秋，王海云，李兴鳌.后疫情时代物理实验培养物理学科核心素养的实践与探索[J].大学物理实验，2022，35（06）：127-130.

[2]段茂君，郑鸿颖.复杂性理论视野下的深度学习研究综述与展望[J].教育与教学研究，2022，36（12）：1-24.

[3]王春梅，沈国土，赵振杰.在近代物理实验教学中培养准科研素养的探索[J].物理实验，2022，42（09）：29-36.

[4]苏益娟.“双减”背景下初中物理实验教学改进策略[J].华夏教师，2022（17）：27-29.

[5]张海龙，马亚鹏.2021年度中学物理教育教学研究综述——基于《中学物理教与学》论文转载情况分析[J].物理教师，2022，43（02）：2-6+9.