核心素养导向下初中物理实验教学策略研究

【摘要】文章以驱动培养学生物理学科核心素养的育人任务落地为根本目的，聚焦中学生形成物理观念的需要、科学思维进阶的需要、发展科学探究能力的需要以及树立科学态度与责任的需要，探讨了在学科核心素养导向下优化初中物理实验教学的策略。

【关键词】核心素养；初中物理；物理教学；物理实验；教学策略

作者简介：马鹏（1987—），男，临夏市第三中学。

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《物理课标》）在“课程目标”中明确指出，义务教育物理课程要立足学生的全面发展需求，培养学生的物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任素养，使其逐步形成满足社会发展需求、适应个人终身发展需要的必备品格与关键能力。鉴于此，文章以初中物理课程的核心模块—物理实验教学为载体，对在初中物理实验教学中培养学生物理学科核心素养的方式方法展开分析，旨在通过对初中物理实验教学形式的探究与讨论，帮助广大教师更好地发挥物理实验教学对于推动学生深度学习、发展科学素养的作用。

一、借助网络“力量”，优化物理演示实验

物理观念是学生从物理学科的视角，对物质、运动及其相互作用关系等形成的总体认识，是学生在头脑中提炼、升华物理概念与规律的结果，同时也是学生应用物理知识、方法解释自然现象、解决实际问题的理论基础［1］。为了在初中物理实验教学中培养学生的学科核心素养，教师可充分借助多媒体设备、希沃白板等信息化教学技术直观形象地展示演示性物理实验，将不易察觉、较抽象且概括性强的物理现象以图文并茂的方式展示出来，让学生在多重感官的综合作用下对物理概念、物理现象的规律和原理产生更为深刻的认识。

例如，在“声音的产生与传播”一节的教学中，为了引导学生深入认识“声波”这一物理概念，初中物理教师可利用多媒体设备、希沃白板等教学技术展示“看见声音”物理演示性实验。在该视频中，实验者将一个小镜片粘贴在音叉上，并将光源发出的激光射到镜片上，将光线反射到墙壁上。在实验者不敲击音叉时，光线以直线的形式存在；在实验者用力敲击音叉时，光线从直线变为正弦波；当音叉振动幅度逐渐变小时，正弦波的幅度也逐渐变小。播放这一视频时，学生会被演示实验中妙趣横生的现象所吸引，他们也会在视觉、听觉感官的作用下更为深刻地认识到声音是以波的形式传播的。

二、加强“数理”融合，完善物理验证实验

科学思维是学生在学习物理知识时，基于事实与证据，综合运用归纳分析、批判质疑、抽象建模、推理论证等方法对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系进行检验和修正，并提出创造性见解及认识的品格和能力。科学思维事实上是学生摆脱形象思维依赖、突破惯性思维、形成高阶思维能力的前提与基

础［2］。为有效培养学生的科学思维，教师可基于数学学科与物理学科的关联，启发学生从“数理”融合的视角完成验证性物理实验，让学生通过类比推理、迁移运用的方法解决物理问题，并在此过程中养成重视事实与证据的理性思考习惯，从而得到思维品质、多方面能力的有效提升。

例如，在指导学生完成“验证阿基米德原理”的验证性物理实验时，初中物理教师就可以指导学生运用分类讨论的方法对阿基米德原理进行验证与逆向推理。阿基米德原理为“浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力大小等于其排開的液体所受的重力”，因此学生可以将同种物体浸在不同种类的液体中，如清水、盐水、油、酒精等，通过归纳整合实验数据验证阿基米德原理的科学性。

【实验】验证阿基米德原理

1.实验目的：验证F浮 = G排。

2.实验材料：金属球、测力计、溢水杯、水、酒精、食用油、小桶。

3.实验步骤：（1）用测力计测出金属球受到的重力与小桶受到的重力；

（2）将金属球浸入装满清水的溢水杯中，读出此时测力计显示的金属球受到的重力，此后用测力计测出金属球排开的水所受的总重力；

（3）将溢水杯中的清水替换为食用油，重复步骤（2）；

（4）将溢水杯中的食用油替换为酒精，重复步骤（2）；

（5）整合实验数据，证明阿基米德原理F浮 = G排。

在完成这一实验的过程中，学生的逆向思维能力与发散思维能力会得到锻炼，这不仅能够有效驱动学生的思维品质进阶，在举一反三地运用数学方法设计与规划物理实验方案的过程中，学生的整体实验能力也会得到提高。

三、突出“以生为本”，改良物理探究实验

科学探究素养是学生基于观察与实验，产生物理问题，形成物理猜想及假设，并根据自己的猜想与假设设计实验方案、收集信息、得出解释的物理能力，是一种在积极参与科学探究活动、踊跃进行物理实验探索的过程中形成的物理学习品格［3］。中学物理教师可充分利用小组合作学习模式发展学生的合作探究能力，让学生在合作产生实验猜想、制订实验方案、研究实验数据与得出结论的过程中循序渐进地提升科学探究能力与物理实验能力。

例如，在“摩擦力”一节的教学中，初中物理教师可在引导学生围绕“影响滑动摩擦力大小的因素”展开探究性物理实验活动时，布置如下随堂练习。

练习1.举出三个及以上存在滑动摩擦力的生活实例，并基于个人见解定义滑动摩擦力。

练习2.结合滑动摩擦力的概念，分析用弹簧测力计测量滑动摩擦力的步骤及方法。

在学生完成上述随堂练习后，初中物理教师可根据学生的作答情况引导学生组成实验小组，驱动学生以小组合作的形式完成物理实验。在引导学生对影响滑动摩擦力大小的因素提出猜想及假设时，初中物理教师可举出下列生活实例：“部分健身爱好者在做力量训练时，为了更牢地抓住器械，会使用防滑手套；足球运动员在比赛时，会穿上特制的钉鞋；在大雪过后，一些北方城市的环卫工作者会在路面上撒木屑或煤渣。”在学生了解上述生活实例后，教师可以引导学生猜想影响滑动摩擦力大小的因素，以激活学生思维，引导学生基于事实与证据提出科学猜想和实验假设。此后，初中物理教师便可以引导各小组学生利用弹簧测力计、木块、长木板、毛巾、砂纸等材料，参考教师设计的如下实验范例，围绕自己的猜想与假设设计物理实验方案与实验数据采集表，并在协作研讨实验方案、实验思路及方法可行性、规范性与合理性的基础上，有序地完成探究性物理实验。

【实验范例】探究影响滑动摩擦力大小的因素

1.实验目的：验证滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度（或者接触面积、物体质量等）有关。

2.实验材料：毛巾、砂纸、木块、长木板、弹簧测力计。

3.实验方法：控制变量法、比较法。

4.实验步骤：（1）将木块置于长木板上，用弹簧测力计水平、匀速地拉动木块，使其沿长木板滑动，然后记录弹簧测力计示数，测出木块与长木板之间的滑动摩擦力大小；

（2）将砂纸盖在长木板上，重复步骤1，测出此时木板与长木板之间的滑动摩擦力大小；

（3）将毛巾盖在长木板上，重复步骤1，测出此时木板与长木板之间的滑动摩擦力大小；

（4）收集、分析实验数據，得出结论。

5.实验数据采集表：如表1。

6.实验结论：滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

在各组学生依照实验方案与计划完成实验、得出实验结论后，初中物理教师可组织实验结论研讨活动，让学生立足实验数据，围绕影响滑动摩擦力大小的因素展开分析，让学生的科学探究能力、合作学习能力及问题解决能力得到更充分的锻炼［4］。

四、开发“生活”元素，革新物理操作实验

科学态度与责任是学生在认识物理学科知识本质，把握科学与技术、生活、社会、环境关系的基础上，形成的自觉遵守科学伦理的意识与自发运用科学技术推动社会可持续发展的行为习惯［5］。在初中物理实验教学中，教师可立足物理知识源于生活、服务于生活的本质，将“教学做合一”“社会即学校”的生活教育思想融入物理操作性实验教学，让学生通过解决真实生活问题构建物理知识体系，更为科学、客观地认识物理学科知识、科学技术与社会、自然、生活之间的联系。

例如，在“太阳能”一节的教学中，初中物理教师可以先带领学生学习基础理论知识，让学生充分认识到太阳能是人类可以利用的重要能源，了解人类如何从间接与直接两个层面利用太阳能。随后，教师可以指导学生以现实生活中常见的太阳能集热器为原型，合作展开“自制太阳能集热器”这一操作性物理实验。

首先，初中物理教师可为各个实验小组提供与太阳能集热器结构、工作原理有关的信息，让学生通过整合信息，获得开展本次操作性物理实验的灵感，明白自己可以应用不透光的容器模拟太阳能集热器的保温水箱，用透光性高、热量传递快的材料模拟太阳能集热器的盖板，用框架稳定、支撑性强的物品完成太阳能集热器的基本框架。

其次，初中物理教师可在学生明确本次操作性物理实验的意图与基本操作思路后，为学生提供废纸箱、易拉罐、保鲜膜、废弃玻璃片、纸杯等现实生活中随处可见的废旧材料，让学生开动脑筋，思考如何利用这些废弃生活物品。在学生没有思路时，教师可以适当引导学生用铝制易拉罐制作保温水箱、用废弃木条搭建太阳能集热器的基本框架、用保鲜膜或玻璃片充当太阳能集热器的盖板等。这类制作实验装置与模型的活动既可以锻炼学生动手操作能力与实验规划设计能力，又可以使学生的创新潜能得到开发，有助于学生形成保护环境、节约资源的观念与环保意识。

最后，在各组学生利用各种生活素材、废弃物品设计出自制的太阳能集热器后，初中物理教师可指导学生应用自制太阳能集热器收集热水，并用温度计检测保温水箱中水温的变化情况。在学生完成上述步骤后，教师还可以鼓励学生根据测量数据对自制实验装置进行改良。

在本次操作性物理实验活动中，学生可以积累学习物理知识的经验，了解与太阳能等新能源相关的知识，形成利用科技发展推动社会进步的社会责任感。

结语

总而言之，实验教学是中学物理教学的重要组成部分，在培养学生思考习惯、塑造学生科学精神等方面上有着突出作用。为有效培养学生的学科核心素养，在初中物理教学中，教师可以通过优化演示性物理实验、验证性物理实验、探究性物理实验以及操作性物理实验的方式完善初中物理课程教学结构，为学生提供丰富的实践机会，让学生在深刻感知物理学科魅力的同时实现全面发展。

【参考文献】

［1］刘永娟.初中物理实验教学的着力点研究［J］.广西物理，2022（4）：79-81.

［2］徐海东.在初中物理实验中融入科技制作的教学实践：以初中光学实验部分为例［J］.广西物理，2022（4）：88-90.

［3］杜陈.基于新课标核心素养导向下的初中物理实验教学初探：以《磁体与磁场》为例［J］.好家长，2022（32）：49-51.

［4］李小鹏.学科核心素养导向下高中物理实验教学策略研究［J］.数理天地（高中版），2022（18）：95-97.

［5］尹传海.智慧课堂在物理实验教学中的应用研究：以初中物理《凸透镜成像规律》实验教学为例

［J］.广西物理，2022（3）：152-155.