立足提升学生核心素养的分组实验有效教学研究

柳越

【摘要】“核心素养”是指学生在个人成长和社会发展过程中必须具备的核心能力和品质.这些能力和品质对于学生适应未来社会、实现个人价值至关重要，它包括学生在接受教育过程中逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力.这一概念的提出，是基于对我国传统教学中存在的问题进行反思而提出来的.核心素养是课程育人目标在学生成长中的具体化，是落实立德树人根本任务的重要内容，是推动教育事业改革发展、促进学生全面发展、适应社会需求、提高国民素质和促进人的全面发展的根本要求.因此，在初中物理实验教学中渗透核心素养，提升学生学科核心素养将是物理教师的教学目标.

【关键词】核心素养；分组实验；有效教学；研究

物理学是一门建立在观察和实验基础上的学科，其中实验教学是物理教学中不可或缺的重要组成部分，对于学生掌握物理知识、培养实验技能和科学思维具有重要作用.因此，在初中物理教学中，教师应该充分利用分组实验教学的优势，对学生进行实践操作能力的培养，推动学生形成物理学科的核心素养.通过实验教学，学生能够亲身参与实验过程，深入探究物理现象，提升解决问题的能力，为培养物理学科核心素养打下坚实的基础.

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）在课程理念中强调了以学生全面发展为基础，根据学生的身心发展特点和核心素养内涵来确定课程目标，以展现物理课程独特的育人价值.物理课程所致力于培养的核心素养，主要包括对物理观念的理解，科学思维的养成，科学探究的能力，以及科学态度与责任的培养，有助于学生全面发展，并体现出物理课程的独特教育价值.这就要求教师在物理教学中要渗透核心素养，要重视学生物理观念的形成、物理思维和物理探究能力、实践能力的培养.因此，教师在教学中要以提升学生的物理学科核心素养为目标.

1 分组实验的现状分析

作为一名教师，对于分组实验的有效教学的研究，我们应该将它作为自己的工作重点，并通过教学实践寻找更有效的分组实验教学方法.

从我国学校的教学水平来看，大多数一、二线城市的师资水平、硬件设施都处于比较领先的水平.但是通过数据调查分析得知，在涉及实验教学的课程中普遍存在以下问题：

（1）教师在课堂上演示实验多，而使学生分组操作少.大多数教师只注重演示实验而忽视了分组实验.虽然部分教师对分组实验非常重视，但是由于班级人数众多、器材有限等因素影响，分组实验效果不太令人满意.

（2）教师在课堂上往往只注重讲授新知识而忽略了分组实验环节.我们知道，学生只有亲自动手操作才能更好地理解和掌握物理知识.但部分教师往往忽视了这一环节，只进行课堂讲解，而忽略了学生的动手操作过程.

在我国较为偏远的地区，由于受到师资水平的限制，在开展物理实验教学中也存在着许多问题，主要表现在：

（1）由于基层学校实验器材老旧，没有及时更新.再加上多数学校的班级比较多，而学校的实验室有限，常常会导致分组实验无法正常开展.

（2）教师在教学中注重知识的传授和结果的反馈，由于实验器材不足，而忽视了学生动手操作能力的培养和过程的引导.有的教师只注重对知识的讲解，造成学生动手操作能力差、实验结果不准确等现象.

因此，如何在实验教学中提高学生的动手操作能力、分析问题解决问题能力，从而提升学生物理学科核心素养是当前物理教学中应该重视和解决的问题.

2 分组实验的有效设计与实施——以《凸透镜成像规律》为例

分组实验是物理实验的重要组成部分，在物理实验教学中，教师应合理利用分组实验进行物理教学，将其作为课堂教学的有效手段，充分发挥分组实验在提升學生核心素养方面的作用.本文以八年级上册《凸透镜成像规律》一节为例，对分组实验进行有效设计与实施，从而帮助学生掌握物理知识并提升物理学科核心素养.

本节课我以八年级上册《凸透镜成像规律》为例，设计的实验教学流程为：实验教学内容分析→实验前相关概念和名词的梳理→有效引导学生合理猜想→引导学生设计实验→引导分析实验数据→交流和分享.

实验教学内容分析：《凸透镜成像的规律》是人教版八年级第五章《透镜及其应用》的第三节，是本章的核心内容，也是一个较完整的探究性实验，本实验从记录数据、分析数据，再到寻找凸透镜成像规律，对于八年级学生来说很有挑战性，有一定的难度，因此教学时要分散难点，合理规划探究活动.本次实验中我们所用光源为F光源，相比课本中的蜡烛光源稳定且没有气味，学生也容易观察像的特点.

实验前，对相关概念和名词的梳理.在前面第四章的学习里，学生已经完成过探究《平面镜成像》的实验，知道相关的概念，如物距、像距、虚像等，但是印象不深刻，也不是很清楚，所以在实验开始前有必要让学生再次清楚这几个概念.如物距是指物体到凸透镜的距离，通常用u表示；像距是像到凸透镜的距离，通常用v表示；关于实像和虚像在第2节《生活中的透镜》已经做了铺垫，实像是光经过凸透镜折射后真实会聚后所成的像，用光屏可以承接的到，人眼也可以直接观察到；而虚像则是指光线经过凸透镜折射后，无法会聚，是其反向延长线相交所成的像，不是真实光线相交所成的像，因此称为虚像，而虚像光屏是无法承接的，人眼只能通过透镜向里看，才能看到虚像.学生明确这些概念后，可以有效的较低实验难度，帮助学生顺利完成实验.

实像：由实际光线汇聚而成的，能呈现在光屏上.

虚像：由反射光线或折射光线的反向延长线相交而形成，不能呈现在光屏上.人眼逆着出射光线可以看到虚像.

3 物理实验教学中提升学生核心素养的教学策略

3.1 帮助学生明确探究实验目的

从第3节《生活中的透镜》入手，向学生介绍：照相机、投影仪内部配备了凸透镜，而放大镜本身就是一种凸透镜.这两种工具都利用凸透镜来形成物体的图像.然而，它们形成的图像有一些差异.照相机的图像比物体小，而投影仪的图像比物体大.此外，照相机和投影仪形成的图像是倒立的，而放大镜形成的图像是正立的.这些观察结果引导学生提出一个问题：“凸透镜所成像的大小和正倒与物体的位置有何关联？”这个问题将引导学生进一步探究凸透镜的成像规律，加深他们对光学原理的理解.照相机距离物体很远，所成像是实像，光屏可以承接，而放大镜距离物体很近，所成像是虚像，光屏无法承接，再次提出问题“透镜所像的虚实与物体位置又有什么关系呢？”，让学生带着明确的问题进行探究.

3.2 创设问题情境，激发实验探究兴趣

实验开始前，教师可以通过创设情境，激发学生对凸透镜成像规律的探究兴趣.如教师可以用光具座先分别演示成实像的情景，让学生观察光屏上像的大小、正倒，再演示成虚像时，移动光屏让学生观察光屏上是否有像出现，这样的观察情境可以让学生对像的虚实、大小、正倒有直观的印象，同时激发学生的好奇心和思考欲望，引导他们积极参与到实验探究中.在展示凸透镜成像的实验过程中，改变凸透镜与物体的距离时，所成的像就会发生变化，特别是要找到各种像，应调整什么？如何调整？等问题.通过给学生演示在光屏上接收不到像的原因，以便学生理解调共轴的必要性和物距选择的技巧.并指出实验过程中的注意事项，使学生能顺利进行实验设计.

3.3 细化实验步骤，增强实验的有效性

在教学过程中，教師需要给予学生详细的实验操作指导，对于凸透镜成像实验，教师可以指导学生：为保证能在光屏中央观察到像，实验前先调节F光源、凸透镜、光屏的中心在同一水平直线上，同时要移动光屏找到最清晰的像的位置，并掌握记录物距u和像距v的正确方法.首先提醒学生记录实验用的凸透镜的焦距 f ，然后指导学生按下面的步骤完成实验.一边动手，一边思考.

把F光源放置在较远的位置，随后调整光屏与凸透镜之间的距离，确保F光源在光屏上形成了一个清晰、明确的实像，细致地观察这个实像，记录它的大小，判断它是正立的还是倒立的，并精确测量出物距u和像距v；将F光源向凸透镜移近几厘米，确保光源放置稳妥后，再次重复上述的操作过程，同样认真地观察、记录像的大小、正倒，并测量物距和像距；继续这个实验，不断将F光源向凸透镜移动，每一次移动后都调整光屏的位置，试图在光屏上寻找到F光源的像.在这个过程中，学生可能会问：“是否总能在光屏上得到F光源的像呢？”为了寻找答案，需要进行了下一步操作：撤去光屏，变换不同的角度进行观察，试图直接观察到F光源的像，并试图确定这个像的确切位置，这个实验过程不仅考查了凸透镜成像的基本规律，更是对实验操作技巧和观察力的一次综合训练.

3.4 引导分析实验数据，提升学生分析概括能力

透镜是各种光学仪器中最重要的组成部件，凸透镜成像规律是各种光学仪器的工作原理.凸透镜成像规律不是简单的等量关系，对于实验中所获取的数据，需要进行分类归纳才可能从中发现规律.本实验从数据到规律的思维难度较大，记录数据后，分析这些数据归纳得到结论，是学生的难点.

为了提高实验数据分析的有效性，引导学生对表格中的实验数据分析：教师从像的虚实、大小、正倒三个方面提出问题，交流讨论后得到凸透镜成像规律.

4 结语

在分组实验教学中，教师要善于运用多种教学方法和手段，激发学生兴趣，培养学生的能力、提高课堂教学效率.教师还可以运用信息技术手段将物理知识和物理现象直观化、形象化.在初中物理分组实验教学中培养学生的核心素养将是教育改革的大势所趋.

参考文献：

[1]王琼瑛.基于核心素养培养的初中物理实验教学策略——以“探究凸透镜成像规律”为例[J].中学物理教学参考，2023（12）：64-66.

[2]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]吴长城.虚拟现实技术在初中物理实验教学中的应用——以《探究凸透镜成像规律》为例[J].学苑教育，2019.DOI：CNKI：SUN：XYJA.0.2019-13-066.

[4]熊敏.提升学生素养，强化学习质量——核心素养下小学数学教学有效性的提升[J].中国科技经济新闻数据库 教育，2022（7）：3.

[5]郭军权.探索有效教学，培养学生核心素养[J].试题与研究：高考版，2019（27）：1.

[6]勾俊华，季卫新.从实验探究角度培养学生核心素养的教学设计[J].物理通报（正刊）[2023-11-09].