立足核心素养，优化物理实验

戴丽琴

【摘要】随着教育体系对核心素养培养的日益重视，初中物理实验教学面临着前所未有的挑战和机遇.本文基于新课标与核心素养的融合观点，全面剖析当前初中物理实验教学在培养学生核心素养方面的重要性、存在的问题及其解决策略.这些策略和案例不仅具有理论指导意义，也具有很高的实用价值，有助于促进初中物理实验教学质量的全面提升.

【关键词】核心素养；初中物理；实验教学

物理作为自然科学的重要分支，其实验教学环节在培养学生的科学思维、实践能力及创新精神等方面起到了不可或缺的作用.然而，在现实的初中物理实验教学中，如何更有效地提升学生的核心素养仍是一个亟待解决的问题.对此，本研究以新课标为背景，着重探讨初中物理实验教学在培养学生核心素养方面的重要性、存在的问题和可能的解决策略.本文首先概述了物理实验教学对学生核心素养的重要性，然后分析了当前教学中存在的主要问题，最后提出了一系列针对性的教学策略和实验案例，旨在为初中物理实验教学提供全面而实用的指导.

1 在核心素养背景下提升学生的物理实验能力的重要性

1.1 激发学生对物理实验的热情

物理实验教学的价值在于能有效地激发学生对物理学的兴趣和热情.通过亲手操作和观察，学生能更直观地理解物理现象和原理.在实验中，学生不仅能更好地理解相关的物理概念，还能体验到科学探究的乐趣，还为学生提供了与同伴合作和互动的平台.这种社交互动进一步增强了学生对物理实验的兴趣.更进一步，教师可以设计开放式和富有挑战性的实验任务，不仅能锻炼学生的动手能力，还能激发他们的好奇心和创造性.

1.2 促使学生建立全面的物理知识体系

物理实验教学也是建立全面和系统的物理知识体系的有效途径.实验活动提供了一个实践平台，使学生将分散理论知识整合成一个有机体系.

例如 在“电路设计”的实验中，学生不仅学到了电流、电压和电阻的关系，还了解了如何将这些知识应用于实际问题解决，比如电路优化和能效提升.

很多物理實验还涉及其他学科，如数学和化学，从而有助于学生形成跨学科的知识框架.

例如 在动能和势能转换的实验中，学生通过数学模型进行数据分析，这不仅深化了他们对物理概念的理解，也提升了他们的数学应用能力.

2 核心素养背景下初中物理实验教学存在的问题

2.1 实践应用的缺乏

在当前的初中物理实验教学中，很多实验内容过于理论化，缺乏与生活或工程应用结合.例如，学生可能会在实验课上学习到电磁感应的基础原理，但很少有机会了解这一原理在现实生活中，如在发电或交通信号系统中的应用.这种脱离实际的教学方式不仅让学生觉得物理是一门“高不可攀”的科学，还降低了他们将理论知识应用于实践的能力.

2.2 忽视学生的主体性

在传统的实验教学模式下，学生往往被视为被动的信息接收者，他们的主体性并没有得到足够的重视.在这样的教学环境中，学生只是按照教师或教科书的指导进行操作，缺乏自主思考和创新的空间.这种方式不利于培养学生的科学思维和批判性思考能力，也阻碍了他们的个性和潜能的发展.

2.3 实验方法和形式的局限性

当前的物理实验教学还存在方法和形式的局限性.大多数实验都是按照固定的步骤进行的，缺乏多样性和灵活性.例如，很少有实验鼓励学生采用不同的方法或工具来解决同一个问题，或允许他们对实验过程和结果进行自由探究.这不仅限制了学生的创新精神，也降低了实验教学的趣味性和有效性.

2.4 对实验认知的不足

不少学生，甚至教师对物理实验的重要性和功能认识不足.一些人可能认为，实验只是理论教学的“附属品”，或者是一种“手艺活”，不需要太多地思考和分析.这种误解会影响到实验教学的质量和效果，也会让学生失去对进一步探究和学习的兴趣和动力.

3 在核心素养背景下初中物理实验教学的策略与案例

3.1 树立正确的物理观念

实现这一目标需要教师采用多种策略.首先，教师应确保实验与理论课程紧密相连，以便学生能将物理概念与实际现象联系起来；其次，教师不应将实验仅视为一种完成任务的手段，而应用它来揭示物理现象背后的基础原理.教师还可以利用虚拟实验和模拟软件，让学生在多个情境下应用物理原理.此外，鼓励学生通过开放式问题和讨论进行质疑和探究也很重要；最后，教师应根据科技和社会的变化来更新教学内容和方法.

例如 以“力与运动”为教学主题，一个常见的误区是将“力”视为物体运动的唯一原因.为纠正这一错误认识，教师可以设计一个实验，让学生用滑轮和斜面模拟物体在无外力作用下的运动.学生将发现，即使没有外力，物体依然能维持其运动状态，这有助于他们更准确地理解力与运动的关系.

3.2 重视学生的学习主体性

传统的教学模式难以激发他们的创造性和主动性.因此，教师需转变教学观念.首先，教师可以通过让学生参与实验设计和决策来提高他们的主体性.如，允许学生自选实验材料和方法，这不仅提高了他们的参与度，还锻炼了他们的决策和组织能力；其次，教师应在实验中给予学生更多的自由和空间，让他们自主地进行观察和分析，并鼓励他们提出问题和解决方案，以培养批判性思维；最后，通过组织小组活动和讨论，教师还可以培养学生的团队合作能力和社交能力.

例如 以“测定物体密度”为例，教师可以仅提供基础设备，如测量杯和电子秤，让学生自选实验对象，如石头或木块.学生需要自行设计如何测量这些物体的体积和质量，并计算密度.实验结束后，学生将向全班展示和解释他们的结果，这不仅增强了他们的自主性，还提供了一个展示批判性思维的平台.

3.3 充分利用资源以培养创新精神

要实现这一目标，教师需要充分利用各种教育资源.首先，多媒体和互联网资源，如教学视频和模拟软件，可以丰富教学内容并拓宽学生的视野；其次，教师应鼓励学生使用日常材料进行“手工科学”实验，这不仅激发他们的创造力，还教会他们在有限资源下解决问题；最后，与外部科研机构或高校的合作可以为学生提供更高级的实验机会，从而提升他们的创新和实践能力.

例如 以“声学基础”为教学内容，教师可以让学生设计简单的乐器来理解声波和频率的关系.首先，教师通过展示在线视频激发学生的兴趣和创意.然后，学生可以用纸筒、橡皮筋等家用材料进行实验.他们需要记录如何通过改变设计因素（如材料、形状等）来影响音质和音高.实验结束后，学生向全班展示并演奏他们的乐器.这样的实验设置不仅让学生有机会整合多种资源，还为他们提供了一个展示创新能力的平台.

3.4 联系生活实际情况，增强学习动力

首先，教师应选取与学生日常生活密切相关的实验主题，这将有助于学生更好地理解物理原理和其在解决实际问题中的应用；其次，基于真实生活场景的实验活动不仅能提高学生的学习兴趣，还能培养他们的观察和问题分析能力；最后，鼓励学生将实验中学到的知识应用于生活，如参与社会服务，会让他们更加认识到学习物理的重要性，进而增强学习动力.

例如 以“能量转换与保存”为例，教师可以设计一个与环保主题相关的实验，如通过日常垃圾（食物残渣、纸张等）生产生物气.学生需要自行设计简单的生物气生成器，并观察不同垃圾类型和数量如何影响生物气产量.这不仅让学生深刻理解能量转换和保存的原理，还让他们看到了物理知识在解决实际问题，特别是在环保和可持续发展方面的应用.这种与生活密切相关的实验方式极大增强了学生的学习动力.

3.5 设计问题以培养思维能力

首先，教师应设计开放式和探究性的实验问题，这类问题通常没有标准答案，需要学生通过观察、实验和数据分析来解决.这样做不仅锻炼了学生的独立思考能力，也激发了他们的创造性；其次，在实验报告和討论环节，教师应引导学生对数据和结论进行深入分析和批判，以提高其思维能力；最后，通过设计跨学科的问题，教师能进一步提升学生的综合思维能力.

例如 以“光和颜色”为教学主题，教师可以设计一个关于“如何改善室内照明”的开放性问题.学生需自行选择或构建实验模型，如使用不同类型的灯泡或调整灯光角度，以探究最佳照明方式.实验结束后，学生需提交一份包括数据分析、结论和建议的详细报告.该报告应综合考虑照明对人眼健康、能源效率和环境的影响等多方面因素.

3.6 强调动手和观察能力的培养

首先，教师应安排多样化的实验活动，包括基础操作和高级应用，以逐步提高学生的实验技能和操作熟练度.这不仅可以加深学生对物理原理的理解，还能提升他们的动手能力；其次，教师应重视观察训练，通过各种实验活动，如观察物体运动、测量物质性质等，来锻炼学生的观察力和注意力；最后，教师还应鼓励学生在实验中进行自我监控和反思，这有助于提高他们的观察能力和自主学习能力.

例如 以教学“光的反射和折射”为例，教师可以设计一个关于“光的路径探究”的实验.在这个实验中，学生需要自己摆放镜子或透明容器，然后使用激光指针或其他光源，观察光线如何在遇到不同介质时发生反射或折射.学生需要用量角器或其他测量工具来准确测量光线的入射角和反射角或折射角，并记录下来.实验结束后，学生需要用这些数据来验证“反射角等于入射角”或“折射定律”等.这个实验不仅让学生有机会进行实际操作，还锻炼了他们的观察和测量能力.更进一步，它也提供了一个良好的平台，让学生能够进行数据分析和批判性思考，从而全面提升他们的动手能力和观察能力.

3.7 注重实验过程以培养科学态度

首先，教师应强调实验操作的规范性和准确性，让学生明白科学实验必须严谨和客观.例如，教师可以在实验开始前详细解释各种实验工具和设备的正确使用方法，以及如何准确地记录和分析数据；其次，教师应鼓励学生在实验中遇到问题时，不惧失败，勇于尝试和改进.这种积极解决问题的态度是科学探究的基础；最后，教师应注重培养学生的合作和沟通能力，因为科学研究往往需要团队合作和跨学科的知识.

例如 在教学“浮力与密度”的相关内容时，教师可以设计一个“自制船只”的实验活动.学生需要使用各种材料（如铝箔、塑料瓶、木板等）来制作一个能在水中漂浮的小船，并尝试优化其设计以提高稳定性和承载能力.在实验过程中，教师不仅应指导学生如何准确地测量船只的体积和质量，还应鼓励他们在船只发生侧翻或下沉时，分析原因并进行改进.这个实验活动不仅考验了学生的动手能力和观察能力，还通过反复地尝试和改进，培养了他们的科学态度和问题解决能力.

4 结语

在核心素养背景下，通过探讨如何通过初中物理实验教学培养学生的多方面能力.知晓从激发学习兴趣到培养创新能力和思维能力，实验教学都起着不可或缺的作用.由此得出，教师和教育者应更加重视实验教学的多元化和实用性，以全面提升学生的核心素养.

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