核心素养视域下初中物理探究性实验教学策略

肖珍香

随着素质教育与新课程改革的持续深化，教育事业逐渐由知识本位转变为素养本位，既要让学生学习学科知识，又要让学生形成解决问题的能力和应对问题时的积极态度。实验是物理教学的基础，是物理教学活动的重要构成之一。核心素养背景下，初中物理教学应加大对实验教学的重视程度，开发新型实验教学方法，培养学生的物理素养，发展学生的综合能力，进一步提高初中物理教学质效。探究性实验教学是初中物理教学的一种方法，不但能让学生学习物理知识，还能锻炼学生的各项能力，提高学生的核心素养。基于此，本文讨论核心素养视域下初中物理探究性实验教学的策略与方法，以期为物理教学的改革创新与发展提供助力。

一、初中物理探究性实验教学的价值

（一）激发学生学习的自主性和积极性

作为一门自然科学学科，学习物理需要有活跃的思维，一定的求知欲、探索欲，能理解物理概念和公式的内涵、缘由，具有一定的想象能力，能在已有的知识与经验上大胆假设，并通过个人实践进行科学论证。探究性实验教学是学生针对某一物理现象产生好奇质疑后，通过实验实践来验证猜想与假设的过程。不难看出，探究性实验教学是以学生为主体的教学模式，强调学生的主动性学习，使学生在好奇心、求知欲的驱动下，积极、自主地参与探究活动。

区别于灌输式、讲学式的课堂教学，探究性实验还能活跃课堂气氛，使学生沉浸到探索物理本质、分析物理现象的学习中。因此，探究性实验教学是激发学生学习物理主动性、积极性的有效策略，教师应当认识到探究性实践教学的价值，通过实验活动，培养学生正确的情感态度与价值观，使学生爱上物理，并在深度学习中获得核心素养的发展。

（二）培养学生的创新思维

核心素养背景下，对学生创新性思维的培养是极有必要的。在初中物理教学中，探究性实验教学需要学生完成自主探究、合作探究，动脑设计实验、动手操作实验，获得实验结果并归纳实验结论。这一过程不仅需要学生的主动参与，还要鼓励学生在实验探究中提出个性化的观点。所以，教师应当引导学生基于生活常识、生活经验、学习经验对某一现象作大胆假设，这一过程正是发展学生创新思维的过程。在教师的合理引导下，学生的注意力始终集中在课堂上，其思维的创新性与发散性也会不断提高，最终形成良好的创新思维。

（三）帮助学生理解物理知识

探究性实验教学的本质是通过实验，让学生对物理知识形成更加深刻的认知，加深对知识点的印象。因此，探究性实验教学是促使学生理解物理知识的有效手段。物理是初中阶段新开设的学科，很多学生对该学科的认知不清晰，没有深入了解。这时，新颖有趣的探究性实验课程，能够让物理学科在学生心目中留下良好的印象，让学生更加直观地理解不同的物理现象、物理原理。而且，初中阶段的学生多处于思维活跃期，但其抽象性思维、理性思维仍处于发展的初期阶段，此时“填鸭式”地给学生灌输大量的抽象概念理论，很容易使学生产生畏难心理。教师要采用新型的教学方法，以探究性实验将抽象概念可视化呈现，将抽象的物理概念和物理现象与具体的实验现象联系起来，让学生更加直观地感受到物理的奥妙，取得更好的教学效果。

二、初中物理探究性实验教学应当遵循的原则

（一）主体性原则

探究性实验教学强调学生的自主参与、自主探究，因此学生应当成为课堂的主体，教师则以主导者或引导者的身份参与到教学活动中。在主体性原则下，教师设计的探究性实验教学方案要始终围绕学生的学习需求、当前的学习水平、探究能力，给学生提供在课上思考质疑、动脑动手的机会，让学生主动创造、创新，使其在探究中获得知识技能与素养的综合提升，掌握正确的学习方法，形成良好的学习习惯。

（二）发展性原则

在初中物理课上设置探究性实验活动的最终目的，是让学生感受到物理世界的奥秘，通过探究未知世界，提升学生的认知水平，使其在探究的过程中获得自我发展。因此，探究性实验教学设计要遵循发展性原则，教师要格外关注实验目标、实验任务、实验过程与实验结果，确保整个实验科学、合理，环环相扣、层层递进，具备更强的发展性，确保学生可以在参与实验后获得探究能力、创新思维、综合分析能力的提升，让学生既能掌握课本的核心知识点，又能提高自身的综合素养。

（三）灵活性原则

探究性实验教学要基于现实学情、学生的学习水平提升情况与素养发展情况开展，因此教师设计的探究性实验教学活动要遵循灵活性原则，保证不同层次、能力、素养的学生都可以在实验中得到进步、得到发展。教师应当给学生提供自主设计实验、自行选择实验方法的机会，彰显探究性实验的灵活性，发挥其核心育人价值，保证教学面向全体学生。

三、核心素养视域下初中物理探究性实验教学的策略

（一）创设教学情境，渗透物理观念

探究性实验教学强调学生的自主参与，激发学生对所学知识的兴趣，并将兴趣作为后续参与实验探究学习的核心驱动力。教师可以创设物理实验教学情境，吸引学生的注意力、活跃课堂氛围，让学生对后续所学内容产生好奇。在情境中，教师要指导学生立足物理学科视角领悟自然现象中的物理规律，逐渐认清物理学科的本质，使学生养成在生活中使用所学物理知识解决问题的意识和能力。考虑到初中生仍处于认知发展的初级阶段，教师可以创设生活化情境，即从学生熟悉的事物或场景出发，让情境成为引领学生步入探究性实验学习活动的桥梁，如使用语言引导或多媒体等现代教育技术，构建起相对真实的教学情境，使学生沉浸其中。

例如，在沪科版初中物理“科学探究：声音的产生与传播”这一节知识的教学中，教师先在桌面上准备好锣鼓、吉他，然后让学生利用这些器材发出声音。当学生让锣鼓、吉他发出声音时，教师提出思考问题：“锣鼓、吉他发出的声音有什么特点？鼓面、琴弦会振动吗？”学生在日常生活中有一定的经验，但经验欠缺科学性，还要通过系统地学习，学生才会主动将有关活动与物理知识结合起来。针对这一特点，教师可以在桌面上摆放钢尺、音叉、小喇叭等，让学生根据所提供的器材展开“探究声音如何产生”的实验活动。实验中，学生发现钢尺、小喇叭发声时在振动，但音叉发声时看不出在振动。是音叉发声时没有振动还是音叉在振动但看不到呢，学生讨论并提出自己的方案，教师进行引导，完善实验方案，然后让学生将发声的音叉靠近悬挂的乒乓球，进一步探究音叉的发声情况。这样，在主动进行实验的情况下，学生选择的实验器材更贴近于生活，学生对物理实验的了解也会变得更为全面。

（二）设计探究问题，发展科学思维

科学思维是物理学科核心素养的重要构成，包括但不限于建构模型、科学推理、科学论证、质疑创新等多项可适应终身发展必备的思维品质，也是学生参与探究式实验学习的基础。科学思维的培养需要以科学、可行的教学活动为依托，以教师的引导与启发为辅助，让学生从物理科学的角度，对事物及现象进行分析、探究，并从中得出规律结论。在此过程中，学生应当熟练使用分析总结、逻辑推理、科学论证等探究方式，对特定事物进行假设、猜想，再通过真实的探究过程获得结果。换言之，发展学生的科学思维就是让学生大胆假设、获取结论、质疑、再次论证的过程。落实到探究性实验教学中，教师需要在适宜的时机提出可启发学生思考的问题，使用问题教学法，通过实际案例或以生活化问题设计悬念，让学生分析问题、尝试解决问题，以此拓展学生的思维深度。

例如，在沪科版初中物理“压强”这一单元中“大气压强”知识点的教学中，教师可以设计“大气压强”的探究性实验。在教学时，教师准备好煮熟后剥好皮的鸡蛋，以及一只瓶口略小于鸡蛋的塑料瓶。向学生展示完实验材料后，教师提问：“怎样才能在不破坏鸡蛋的情况下，将其完整地转移至瓶内呢？”提问后，学生纷纷开始思考，积极地举手表达个人的观点与看法。这时，教师让学生在小组内交流、总结，分析组内其他成员的猜想是否合理并说明依据。总结后，各小组选出一名发言人在说明本组的讨论结果。所有小组均汇报完毕后，由教师整理出合理的观点，以板书的形式体现在黑板上，再鼓励学生以小组讨论的方式设计出可以论证上述观点的实验方案。

在本课教学中，教师使用了巧妙且直接的问题，给学生创设了交流与讨论的机会，使学生在讨论后提出假设，设计可论证假设的方案。此时，学生的思维始终处于思考状态，积极性极高，课堂讨论氛围很好。

（三）鼓励创新设计，培养探究能力

初中物理实验教学中，教师要加强对学生创新精神、创新意识的培养，让学生在已有的学习经验上进行迁移，融入个人观点、个人思维后进行更深层次的探究，以此实现对学生创新思维、探究能力的综合性培养。所以，在设计探究性实验课程时，教师要在学生完全了解物理知识或原理的基础上，给予其设计实验方案、动手实验、观察实验现象、分析实验结论的机会，让学生参与到实验的全过程中，获得真切的实验体验，再让学生动脑思考，分析该实验是否有创新的可能，使其基于已有的生活经验、学习经验提出新的假设、猜想，并鼓励学生自主提出新的、个性化的实验探究目标，继而设计实验方案，让学生站在新的视角开展有创意的探究。

例如，在沪科版初中物理“质量与密度”单元中的“科学探究：物质的密度”教学中，教师要根据课程标准与教材内容，让学生学习掌握天平和量筒测量固体及液体的密度的方法，完成“物质密度大小的对比”实验并得出确切的实验结论。在这一教学基础上，学生已经掌握一定的方法，为进一步培养学生的创新意识与探究能力，教师可以增设小组项目活动，要求学生以小组为单位，完成“测量一瓶可乐饮料密度的创新实验”项目。先让学习小组在组内交流、讨论，得出创新型实验方案，然后选一名代表做汇报交流，其他学生与教师可在此过程中质疑、纠正或补充，最后确认各组实验方案的安全性、合理性、科学性，由教师提供实验材料，供各组学生验证本组方案的可行性并在班上做交流总结。

（四）完成拓展迁移，增强态度与责任

科学态度与责任意识中包括正确的科学态度、社会责任、物理科学的本质观念等要素。从本质上讲，发展学生的科学态度与责任意识，是使学生能够在物理学习时洞悉物理知识的本质、明确物理学科对人类社会、自然环境、科学技术发展的正向促进作用，使学生形成学习物理知识的正确态度和积极情感。教师可以围绕实验内容进行一系列的拓展与迁移，将课本上的知识与生活实际、社会时事联系起来，拓展探究性实验教学的深度与广度，让学生在学习物理知识、参与趣味实验的过程中形成良好的责任意识。

例如，在沪科版初中物理“质量与密度”单元教学中，在学生学习完密度知识的应用后，教师可以引导学生探究水的反常膨胀现象，将一根试管装满水，并在水中滴入几滴黑墨水。用带有双孔的塞子塞住试管口，其中一孔插入温度计，另外一孔插入一根细玻璃管，将试管中的水放入冰水中，让其温度降到0℃。将试管取出来，放置在空气中，让其自然升温，观察温度计和细玻璃管中水面的升降情况。结果发现当温度从0℃升高到4℃时，细玻璃管内的水面在不断下降。当温度从4℃再往上升高时，细玻璃管中的水面开始快速地上升。从而得出水在4℃时，体积最小，密度最大。因此，寒冷的冬天，水面上已经结冰了，而底层水由于水的反常膨胀现象，密度较大，不易结冰，鱼儿还能在较深的水下自由游动。这有助于保护水下生物免受严寒的侵害。

四、结语

基于核心素养的初中物理探究性实验教学，要从根本上改变传统的理论式实验教学方法，要让学生学会在学习、生活中质疑，能利用知识和经验去解决疑问，以发展学生的核心素养为目标开展教学。教师设计的教学活动应当围绕核心素养培养目标开展，通过创设教学情境、提出探究问题、鼓励创新设计以及拓展迁移等方法，鼓励学生在实验中展开合理探究，达到提高初中物理实验教学质量、促进学生核心素养发展的目的。

注：本文系福建省教育科学“十四五”规划2022年度课题“基于核心素养的初中物理探究性实验教学研究”（项目编号：FJJKZX22-584）研究成果之一。