核心素养背景下的初中物理实验教学策略探究

　　王燕芳（贵州省贵阳市第七中学）

　　摘要：物理学科以实验为基础，许多物理原理、概念、规律都需要通过实验进行验证，由此可见物理实验在物理学科教学中的重要性。课程改革背景下教师应将物理实验教学打造为培养学生物理学科核心素养的重要阵地，立足学生身心特点和认知规律，实现对实验教学的全面优化。文章分析核心素养背景下初中物理实验教学的重要性和教学原则，结合核心素养理念内涵，从“物理观念培养”“科学思维训练”“探究能力提升”和“科学态度与责任意识形成”几方面提出建议，以期创新初中物理实验教学路径，落实核心素养培育要求。

　　关键词：核心素养；初中物理；实验教学

　　《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《标准》） 在物理学科课程目标方面就学科核心素养内涵作出了明确解释：物理课程要培养的核心素养，主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。以《标准》内容为依据，教师应立足学生全面发展，依据核心素养内涵和学生身心发展特点，确定课程目标，体现物理课程独特的育人价值。这需要教师重视物理实验教学工作的开展，基于实验教学基本原则，引导学生通过实验学习探寻物理学科本质、发掘物理基本原理，养成良好的科学思维和探究意识，树立正确的科学态度和社会责任感，促进学生综合能力的全面发展。

　　一、初中物理实验教学的意义

　　1. 夯实知识基础

　　物理实验以引导学生运用科学思维思考问题的方式加深对物理观念的理解，提供了通过分析实验现象探究物理原理的学习机会，有利于提高学生的学习效率。在实验环节，学生需要运用已掌握的知识内容开展各项实验操作，并基于实际的实验需求，灵活运用科学思维思考物理知识在实验中的实际应用方法，针对特定的实验现象展开深入探索，结合实验深化对物理观念的理解，提高物理学科知识的掌握和应用能力。

　　2. 提升探究能力

　　核心素养背景下的初中物理实验教学思路与以往相比实现了创新，教师往往会采用启发式教学，引导学生就实验内容展开设想，激发其探索欲望，使其在好奇心的驱使下，对物理实验展开自主探究学习，在实践中提升自身的科学探究能力。这体现了学生在物理实验教学中的主体地位，在其经历实验问题、证据、解释、交流等各项环节后，能够取得相应的探究成果，有利于培养学生的创新意识，树立探究精神。

　　3. 树立责任意识

　　根据《标准》内容，科学的态度与责任是物理学科核心素养内涵的重要构成，也是物理实验人文教育价值的重要体现。基于核心素养理念的指导，教师会在实验教学过程中帮助学生理解实验原理和提升操作技能，也会重视学生人文精神的培养，满足当前课程改革背景下的物理实验教学要求。因此，教师将以提高学生综合素质为目标，将责任意识培养融入实验教学中，使其通过物理实验学习感知自身应承担的社会责任，形成关键能力与必备品格。

　　二、初中物理实验教学原则

　　1. 主体性

　　以核心素养为指导的初中物理实验教学应以培养学生学科核心素养为目标，这需要教师引导学生亲历实验过程，在实验教学活动中占据主导地位，有效发挥其主观能动性，使其在提问、设计实验、动手操作实验以及分析论证的过程中实现自身实验探究能力的提升和实验技能的掌握。教师应遵循学生主体原则，找准自身在实验教学中的定位，通过发挥有效的引导作用，使学生在实验学习中了解物理学科与日常生活、科技发展等方面的紧密联系，从而感受实验探究的乐趣，认识实验应用价值，思考实验探究意义，提升学科认知水平。

　　2. 趣味性

　　物理实验往往具有知识内容的高度集中性，在单一实验活动中学生有可能会运用到不同课程的知识内容解决实验问题。因此，在学生面对综合性较强的物理实验时，如何激发其实验探究热情成为物理实验教学高效开展的关键点。对此，教师应以让学生感受物理魅力为目标，通过设计更加多样的实验情境，呈现丰富的实验内容，使物理实验具有趣味性，便可有效提升实验对学生的吸引力，促使其在实验中积极开展科学探究活动和思考活动。教师应善于运用趣味性问题的驱动作用，引导学生在自主探究实验中发掘原理、形成观念、运用观念、提升科学思维品质。

　　三、初中物理实验教学策略

　　1. 联系实际解释原理，培养物理观念

　　物理实验往往反映的是生活中一些物理现象的原理，教师应在物理实验与实际生活之间建立联系，通过对接生活向学生解释物理实验基本原理，促使学生形成良好的物理意识，养成物理实验探究习惯。教师利用学生所熟知的生活元素展开实验教学，引导学生从生活的真情境、真问题对实验本质和原理展开思考，形成运用物理观念解决科学问题的意识，发展其物理观念应用能力，提升其探究素养。

　　例如，在教学沪科版《义务教育教科书·物理》（以下统称“教材”） 八年级全一册“科学探究：声音的产生与传播”一课时，教师可通过分享生活实例导入实验课题，通过师生互动引发学生对声音这一物理现象的探究热情，在实验中总结归纳声音产生的原因及传播条件，形成以物理思维解决实际问题的学习观念。在实验导入环节，教师为学生播放由生活中各种声音录制而成的音频，如钢琴曲、电铃声、人们的交谈声以及动物的叫声，让学生分辨这些声音，并思考这些声音是由哪些物体发出的。由此，引出实验课题：声音产生的原因和传播条件是什么？随后，组织学生进行实验活动，要求其尝试运用生活中的一些物品发出声音，通过具体操作感知声音，分析声音的产生需要哪些决定性因素。有学生将钢尺一端用手固定在桌面上，并拨动钢尺的另一端，此时钢尺会发出声音；还有学生做出鼓掌的动作发出声音，不同学生选择了各自的方法，均能够发出不同的声音。至此，教师引导学生思考：这些发声的物体有什么共同特征？学生根据自身的实际操作能够认识到：所有发声的物体都处于振动的状态，由此可推理“声音的产生会伴随振动，声音是由物体振动而产生的。”而在探究“声音的传播”实验活动中，教师仍可以引入实际案例：宇航员在太空中并不能直接进行交谈，而身处地球上的我们之间可以进行直接交谈。结合这一案例，学生能够分析声音在真空中是无法传播的，声音的传播需要一定的介质，最后再演示“真空玻璃罩”实验进行验证。通过引入生活案例解释物理原理，既能加深学生对物理知识的印象，又可以培养学生正确的物理观念，使学生感受物理来源于生活又应用于生活，形成学以致用的思想。

　　2. 围绕实验提出问题，活跃科学思维

　　物理实验探究主要包括问题（提出问题）、证据（设计实验和进行实验）、解释（分析与论证）、交流（评估） 四个要素。解释问题是开展物理实验教学的目的，也是重要线索。教师应从思维方面为学生提供引导，梳理关键问题，提高实验学习效率。对此，教师应在初中物理实验教学中运用问题导学法，结合实验内容创设问题情境，既能引导学生通过思考问题探寻实验核心内容，又可激发其探究热情，提高其思维活跃度。

　　例如，在教学教材八年级全一册“科学探究：物质的密度”一课时，本次实验的教学目标为使学生认识密度的概念，了解如何计算物体的密度，并认识：在一定条件下，同种物质的密度是一定的。在实验教学中，需要教师引导学生运用物理知识解决实际问题，促使其强化对密度相关知识的掌握，并培养物理观念应用能力。教师为学生准备形状、颜色均相同的铁块和塑料块，并提出“如何运用物理知识来分辨铁块和塑料块？”这一问题鼓励学生运用所学知识设计实验。有学生提出：可以通过质量进行辨别，选取体积相同的铁块和塑料块，用托盘天平比较质量的大小关系。根据上述实验操作，学生能够得知体积相同的铁块和塑料块，铁块的质量明显要大于塑料块。此时，多数学生会感到疑惑：在体积一定的情况下，导致不同物体质量不同的原因是什么？物体的质量与体积之间有何关系？由此，教师便可组织学生进行关于计算物体密度的实验活动。教师应带领学生分别测量三个体积不同的铁块的质量和体积、三个体积不同的塑料块的质量和体积。在解释（数据分析） 环节，教师通过一系列问题，逐步引导学生分析实验数据，找寻规律。有学生发现：各组实验数值中，不论是塑料块还是铁块，其质量与体积的比值均相等，而铁块和塑料块各自的“比值”不相等。教师引导学生将“比值”过渡到“密度”概念，引导学生通过实验认识到：同种物质的密度一般相同，不同种物质的密度一般不同，密度是物质的一种特性，通常可以通过质量除以体积进行计算。这一实验重点是引导学生活跃其思维，围绕关键问题进行分析论证，让学生形成运用物理思维探究问题的观念。

　　3. 引导学生自主实验，开展科学探究

　　实验既是物理学科的重要组成部分，又是知识讲解、理论验证、问题探究的载体。核心素养理念要求教师在物理学科教学中注重培养学生的科学探究意识，因此教师应以引导学生亲自完成真实的物理实验项目活动为思路，鼓励其发挥自主学习能力，通过自主研究或团队合作等方式，组织学生开展实验探究活动，切实提升其探究能力，助力核心素养水平的提升。

　　例如，在教学教材九年级全一册“科学探究：物质的比热容”一课时，本次实验的主要内容为学生自主设计实验探究不同物质的吸热能力，运用比热容这一物理概念解释实验现象，实现知识迁移。教师以“烧开水”为导入案例，由“烧水时水吸收热量的多少取决于哪些因素？”引出实验问题：物体吸收热量的多少与哪些因素有关？是否物体的质量相等、升高温度相同，吸收的热量也相等？随后，教师为学生提供水和沙子，鼓励学生自主设计实验。学生通过小组交流，明确了几种不同的实验方案，如“对相同质量两种物质进行加热，使其升高相同温度，比较加热所需时间”“用相同质量两种物质进行加热，保证加热时间相同，对比两种物质温度升高多少”。方案设计是本实验探究的重点，通过实验发现，质量相同的水和沙子升高相同的温度，水的加热时间更长；保证两者加热时间相同，发现水的温度更低。由此，学生总结实验结论：水的吸热能力较强，在同等条件下与其他物质相比吸热更多。教师引导说明物质的吸（放） 热能力定义为物质的比热容。水升温慢是因为其比热容大造成的。通过自主完成实验任务，学生对比热容这一物理概念的印象更为深刻，自身的探究学习能力也得到了充分的锻炼。即学生在科学探究中形成物理观念，又在观念应用中提升科学思维，两者相辅相成。

　　4. 复盘实验总结问题，树立科学态度

　　核心素养背景下的物理实验教学目标应重新界定，四个维度的核心素养目标逐步达成，科学态度与责任是实现学科育人的高维目标，这就要求学生在形成物理观念的基础上，运用观念解释问题，学以致用，感受物理学科的价值。教师应组织学生围绕实验活动展开复盘，并在此环节中进行内容拓展和教学延伸。学生在复盘阶段中整理实验过程中存在的问题，结合这些问题培养学生正确的科学态度与责任意识，提高实验教学深度，落实核心素养的培育要求。

　　例如，在教学教材九年级全一册“科学探究：欧姆定律”一课时，本节课程分为两项实验活动，其一为“分别用两节和三节电池向同一只小灯泡供电，观察灯泡亮度”，实验探究目的为分析通过灯泡的电流大小与什么因素有关？其二为“打开教室电风扇，通过调节电风扇旋钮，使其吹出不同强度的风”，实验探究目的为分析通过电风扇的电流大小与什么因素有关？根据教学目标，实验1主要探究电流和电压之间的关系，实验2主要探究电流与电阻之间的关系。在实验复盘阶段，学生已经通过实验操作以及现象观察和数据分析总结实验结论，即“电压越大，电流越大”“电阻越大，电流越小”。教师应提出实验反思问题：“如何确保上述实验设计中探究电流大小与电压大小关系时，不会受到电阻的影响？”“探究电流大小与电阻大小关系时，不会受到电压影响？”意图为使学生明确实验设计思路，能够理解实验原理，懂得控制变量法在实验应用中的重要性，认识到在实验1中，应通过控制变量保证导体的电阻不变，在实验2中，应保证导体两端的电压不变，从而为实验结果的准确性提供保障。通过这一复盘过程引导，不仅能够加深学生对实验设计过程和实验结论的印象，也可以加强其对物理实验控制变量法的掌握，同时感受到滑动变阻器在两个实验中的重要作用，树立正确的、严谨的科学探究态度。

　　综上所述，现阶段核心素养理念与各学科教学工作已经实现全面融合，教师在以核心素养理念为指导思想的基础上，应积极探索如何在学科教学中体现核心素养的育人价值。教师应引导学生认识物理学科与实际生活的联系，培养学生正确的物理实验观念；注重实验导学问题设计，激活学生物理科学思维；给予学生自主开展实验学习活动的机会与空间，全面提升其自主探究能力；组织学生总结实验成果与问题，养成严谨、实事求是的科学态度，助力学生学科核心素养的形成，发挥物理学科实验教学价值。

　　参考文献：

　　［1］ 杨红. 基于核心素养的初中物理实验教学方法研究［J］. 数理天地（初中版），2023（10）：69-71.

　　［2］ 陈晔. 浅谈核心素养下的初中物理实验教学［J］.试题与研究，2023（28）：81-83.

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