核心素養(yǎng)視域下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題及對(duì)策

■青島市嶗山區(qū)第四中學(xué) 王云慶

在現(xiàn)階段的教育背景下，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)逐漸成為最重要的教育目標(biāo)之一,所以在初中物理課程中，核心素養(yǎng)成為實(shí)施教學(xué)改革的著眼點(diǎn)。而實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)科中的重要研究工具，必然是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效途徑。簡單來說，物理核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受物理教育的過程中逐漸形成的面向?qū)W生未來發(fā)展的重要能力與品質(zhì)。從實(shí)際情況來看，核心素養(yǎng)可以視為教育方針的具體化表現(xiàn)。同時(shí)，在物理教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)能突出物理學(xué)科的價(jià)值。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)準(zhǔn)確把握核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與要求，并以此為基礎(chǔ)不斷完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織策略,有利于逐步優(yōu)化教學(xué)過程，從而循序漸進(jìn)地促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，本文將著眼于教學(xué)實(shí)踐，具體闡述初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，并思考如何在核心素養(yǎng)視域下培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

一、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

基于物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行大量的研究后，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前初中物理實(shí)驗(yàn)中依然存在一些不合理的地方。如以下幾個(gè)方面：

第一，教學(xué)設(shè)備比較落后。由于學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏足夠的重視，所以投入的教育資源比較少,導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備比較落后，很多實(shí)驗(yàn)儀器都是使用多年的舊設(shè)備。同時(shí)，由于缺乏完善的管理導(dǎo)致很多設(shè)備已經(jīng)無法使用。在這種情況下，很多實(shí)驗(yàn)是難以有效進(jìn)行的。這不但會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，而且容易降低實(shí)驗(yàn)的效率。

第二，過于關(guān)注學(xué)生對(duì)結(jié)論的記憶，忽視動(dòng)手操作的重要性。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師往往會(huì)直接依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行詳細(xì)的講解，而學(xué)生則只需要進(jìn)行記錄。在這樣的學(xué)習(xí)方式中，學(xué)生通常難以獲得豐富的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，也難以使學(xué)生的能動(dòng)性得到發(fā)揮，從而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

第三，實(shí)驗(yàn)形式過于機(jī)械，缺乏創(chuàng)新性以及科學(xué)探究的過程。在傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)的主體就是重復(fù)性的驗(yàn)證過程，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的完成即為實(shí)驗(yàn)的終點(diǎn)。由于缺乏創(chuàng)新，導(dǎo)致學(xué)生的思維能力難以得到有效的鍛煉，這無疑會(huì)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展產(chǎn)生不利的影響。

第四，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知不足。無論教師還是學(xué)生，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解都存在一定的偏差，導(dǎo)致其對(duì)物理實(shí)驗(yàn)缺乏重視。尤其是受應(yīng)試教育理念的影響，學(xué)生面臨較大的學(xué)習(xí)壓力，部分教師也更加希望在一定時(shí)間內(nèi)引導(dǎo)學(xué)生掌握更多的結(jié)論性知識(shí)，不愿意花費(fèi)太多時(shí)間組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。毋庸置疑，這種錯(cuò)誤的觀念使核心素養(yǎng)在物理實(shí)驗(yàn)中的融合不充分。

二、核心素養(yǎng)視域下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織策略

（一）重視實(shí)驗(yàn)觀察，理解科學(xué)概念

在物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)中，首要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生形成正確物理觀念。為了達(dá)到這一目的，需要學(xué)生準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)物理概念與規(guī)律，從而使學(xué)生站在物理視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律及物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。為此，教師可以適當(dāng)進(jìn)行一些演示性的實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真的觀察，以此來使其逐步理解概念的本質(zhì)。唯有如此，才能為學(xué)生物理觀念的形成奠定良好的基礎(chǔ)。

以“摩擦力”為例，部分學(xué)生無法準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)摩擦力的方向，這是由于方向是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢或者方向決定，而運(yùn)動(dòng)又是相對(duì)參照物而言，所以在這個(gè)過程中，會(huì)涉及參照物、運(yùn)動(dòng)等要素。對(duì)初學(xué)者來說，這些內(nèi)容往往存在一定的理解難度。為此，筆者利用兩把牙刷設(shè)計(jì)了演示實(shí)驗(yàn)，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生根據(jù)刷毛的變化了解摩擦力的方向，對(duì)摩擦力這一概念有更加準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。此外，有些物理規(guī)律具有一定的抽象性，所以需要適當(dāng)改變演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。以“兩種電荷”為例，如果僅僅利用玻璃棒、橡膠棒、毛皮、絲綢、碎紙片等常規(guī)教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，很難使學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)及兩種電荷之間的相互作用。因此，筆者利用多媒體進(jìn)行了動(dòng)畫演示，從而幫助學(xué)生更加準(zhǔn)確地了解摩擦起電的本質(zhì)。由此可見，在初中物理課程中，通過恰當(dāng)?shù)难菔緦?shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生觀察是培養(yǎng)學(xué)生物理觀念的有效途徑。

（二）總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，培養(yǎng)物理觀念

培養(yǎng)學(xué)生物理觀念是發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的首要任務(wù)。簡單來說，物理觀念是從物理角度出發(fā)形成的對(duì)運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)、相互作用以及能量等內(nèi)容的基本認(rèn)識(shí)和對(duì)自然現(xiàn)象的解釋。從另一個(gè)角度來看，物理觀念也可以視為物理概念在頭腦中的升華與提煉。為了促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念，需要引導(dǎo)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行規(guī)律的總結(jié)。唯有如此，才能使學(xué)生了解物理研究對(duì)象的本質(zhì)特征。

以“固體熔化時(shí)溫度變化規(guī)律的探究”這一實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)形成了以下兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：第一，海波融化過程中吸收熱量溫度是不變的。第二，石蠟在融化過程中吸收熱量后溫度會(huì)升高。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)固體的熔點(diǎn)以及融化過程中的溫度變化和形態(tài)有了更加深入的認(rèn)識(shí)。不難理解，固體是物質(zhì)的一種基本形態(tài)，而物質(zhì)的形態(tài)、構(gòu)成等內(nèi)容是物理學(xué)中的基礎(chǔ)性知識(shí)。所以從實(shí)驗(yàn)效果來看，這個(gè)實(shí)驗(yàn)在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生物質(zhì)觀念的養(yǎng)成。再以“探究二力平衡的條件”實(shí)驗(yàn)為例，通過自主實(shí)驗(yàn)與觀察，學(xué)生在總結(jié)規(guī)律的基礎(chǔ)上得出了以下結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上面時(shí)，若這兩個(gè)力的方向相反、大小相等并在同一直線上時(shí)，這兩個(gè)力就是彼此平衡的。從物理視角來看，在自然界中形形色色的事物并不是相互孤立的，而是彼此間存在著各種各樣的相互作用，這些相互作用的存在使物體呈現(xiàn)出了不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而二力平衡無疑是一種非常典型的相互作用現(xiàn)象。通過這一實(shí)驗(yàn)，在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生的相互作用觀的形成與發(fā)展。除了物質(zhì)觀與相互作用觀之外，運(yùn)動(dòng)觀與能量觀同樣是物理觀念的重要組成部分，所以在初中物理課程中，同樣需要在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)相應(yīng)的物理規(guī)律。

（三）注重問題引導(dǎo)，啟發(fā)科學(xué)思維

科學(xué)思維主要是指推理論證、分析綜合等思維方法的內(nèi)化。在這一過程中，涉及分析、綜合、判斷等多個(gè)思維環(huán)節(jié)。從實(shí)際情況來看，啟發(fā)學(xué)生科學(xué)思維能使其思維能力得到有效的鍛煉。為此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以嘗試結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行描述、預(yù)測和解釋。這樣一來，有利于逐步促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

以“杠桿”為例，在組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，筆者結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)了一些問題。首先，筆者準(zhǔn)備了一個(gè)桿秤，然后向?qū)W生提問：“這個(gè)裝置是否為杠桿呢？用這個(gè)裝置稱物體時(shí)，什么時(shí)候進(jìn)行讀數(shù)？如果這個(gè)裝置是一個(gè)杠桿，那么應(yīng)該調(diào)節(jié)什么地方使杠桿保持平衡？門是否為杠桿？如果是，那么當(dāng)男同學(xué)站靠近支點(diǎn)的地方，女同學(xué)站在遠(yuǎn)離支點(diǎn)的地方推門時(shí)，誰會(huì)獲勝呢？為什么？”通過思考這些問題有利于學(xué)生初步了解一些常見杠桿的共同特點(diǎn)，學(xué)會(huì)確定杠桿的阻力臂、動(dòng)力臂、支點(diǎn)等位置，并初步分析杠桿平衡的條件。同時(shí)，在分析問題的過程中，學(xué)生需要對(duì)杠桿平衡條件進(jìn)行猜想和假設(shè)，并對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行加工處理，從而鍛煉學(xué)生的思維能力。

（四）尊重學(xué)生主體，組織自主探究

在物理核心素養(yǎng)中，探究能力是最重要的內(nèi)容之一。有效的探究能在實(shí)驗(yàn)中逐步歸納出相關(guān)的結(jié)論。需要指出的是，為了通過實(shí)驗(yàn)充分鍛煉學(xué)生的探究能力，教師應(yīng)避免對(duì)學(xué)生過多干預(yù)，只需要提供適度的指導(dǎo)即可，以便使學(xué)生的主體性得到充分發(fā)揮。相對(duì)教師的直接講授，學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)中往往可以產(chǎn)生更加深刻的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)。

在自主實(shí)驗(yàn)中，需要注意兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：第一，要提供充足的時(shí)間與空間，將實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生。以“浮力大小影響因素”實(shí)驗(yàn)為例，筆者首先引導(dǎo)學(xué)生明確了實(shí)驗(yàn)的原理，即物體浸入液體后都會(huì)受到向上的浮力。然后，筆者提供了圓柱體、燒杯、水、彈簧測力計(jì)等實(shí)驗(yàn)中所需的器材，而對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)則交給學(xué)生自主設(shè)計(jì)。第二，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行深入的反思，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)。一方面，學(xué)生可以對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)。一些實(shí)驗(yàn)受限于環(huán)境條件和器材的制約，容易出現(xiàn)一些問題，這時(shí)，學(xué)生可以擺脫教材的限制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)與現(xiàn)實(shí)條件靈活選擇器材。另一方面，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)方法加以優(yōu)化。在分組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以借鑒其他人的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。同時(shí)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的一些疑問，還可以設(shè)計(jì)一些補(bǔ)充性的拓展實(shí)驗(yàn)，從而突出實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)涵的物理規(guī)律，并鍛煉學(xué)生的探究意識(shí)和探究能力。

（五）聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活，培養(yǎng)責(zé)任意識(shí)

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任同樣是物理核心素養(yǎng)的組成部分。之所以重視科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，是因?yàn)槲锢碇R(shí)與社會(huì)生活之間存在密切聯(lián)系。只有引導(dǎo)學(xué)生逐步形成正確的價(jià)值觀念和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，才能使學(xué)生科學(xué)認(rèn)識(shí)物理學(xué)科。因此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)該將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為溝通物理學(xué)科與社會(huì)生活的橋梁。

以“探究連通器液面特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)為例。首先，筆者引導(dǎo)學(xué)生思考了生活中哪些物體應(yīng)用到了連通器，使學(xué)生初步了解了連通器的價(jià)值。然后，再引入三峽大壩的相關(guān)材料。在引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合連通器原理分析了船通過三峽大壩的過程后，筆者利用視頻與圖片引導(dǎo)學(xué)生欣賞了這個(gè)令世界為之驚嘆和震撼的宏偉工程，從而激發(fā)了學(xué)生的自豪感，進(jìn)而使其明白了自己承擔(dān)的建設(shè)祖國的責(zé)任。由此可見，物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任意識(shí)的有效途徑。

綜上，實(shí)驗(yàn)作為物理課程中的重要內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效渠道。所以教師應(yīng)該有意識(shí)地將物理核心素養(yǎng)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。此外，教師需要及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織策略進(jìn)行調(diào)整，給予學(xué)生自主性從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加契合學(xué)生的實(shí)際情況，從而逐步達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。

（六）引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，強(qiáng)化物理素養(yǎng)

物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和強(qiáng)化需要經(jīng)歷一個(gè)系統(tǒng)的過程。所以通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)時(shí)，除了完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之外還需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，使學(xué)生進(jìn)行拓展性的思考，從而強(qiáng)化學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

為了避免實(shí)驗(yàn)改進(jìn)活動(dòng)出現(xiàn)無序性，教師在引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)需要遵循一些基本原則。例如，在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的組織過程中首先要遵循科學(xué)性原則，只有遵循這一原則才能使物理實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并正確體現(xiàn)出物理概念和規(guī)律。以“探究萘的熔化與凝固”這一實(shí)驗(yàn)為例，當(dāng)溫度為80℃時(shí)，萘為固液共存的狀態(tài)，而繼續(xù)加熱使其成為液體后溫度會(huì)不斷上升，這和晶體的特點(diǎn)是不符的。而這種情況的出現(xiàn)是由于萘的導(dǎo)熱性比較差，傳統(tǒng)溫度計(jì)無法合理觀察其溫度變化。針對(duì)這個(gè)問題，學(xué)生想到了可以用萘粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在加熱時(shí)可以加入一些水并攪拌，這樣可以使其導(dǎo)熱性增加。同時(shí)，還可以將傳統(tǒng)溫度計(jì)更換為溫度傳感器，以此來對(duì)加熱過程中的溫度變化進(jìn)行更加精準(zhǔn)的描繪。通過這種改進(jìn)方式不但進(jìn)一步啟發(fā)了學(xué)生的科學(xué)思維，而且能使學(xué)生更加尊重科學(xué)和客觀事實(shí)，從而使其形成正確的價(jià)值觀。除了科學(xué)性原則，在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中還需要遵循直觀性、安全性、簡易性、可行性、開放性等原則。唯有如此，才能有效保障實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的效果，從而進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（七）充分利用資源，培養(yǎng)創(chuàng)新精神

為了促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，需要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，這是核心素養(yǎng)得以發(fā)展的重要思維品質(zhì)。大量的調(diào)查研究證明，當(dāng)前學(xué)生的創(chuàng)新水平仍然比較低。為此，教師應(yīng)盡量避免將實(shí)驗(yàn)活動(dòng)局限于課堂中，而是需要從課外時(shí)間著手，給學(xué)生提供充足的機(jī)會(huì)和相應(yīng)的條件，以此來使學(xué)生在大量的課外實(shí)驗(yàn)中逐步培養(yǎng)自身的創(chuàng)新精神水平。

一方面，要引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行一些課后的趣味性實(shí)驗(yàn)。課后設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)需要與所學(xué)知識(shí)密切聯(lián)系。同時(shí)，教師要避免對(duì)學(xué)生作出過于嚴(yán)格的要求，而是要給學(xué)生提供比較充足的空間。通過這種開放性的實(shí)驗(yàn)過程，不但可以拓展學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力，而且有利于深化學(xué)生對(duì)相關(guān)物理知識(shí)的理解。另一方面，要組織一些課外興趣小組活動(dòng)。興趣小組是開展課外實(shí)驗(yàn)的重要單位。在課外實(shí)驗(yàn)中，要鼓勵(lì)每個(gè)小組成員都充分參與進(jìn)去，使學(xué)生在交流協(xié)作中進(jìn)行創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，在交流中產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

三、結(jié)語

綜上，在新時(shí)期的初中物理教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是最重要的教學(xué)目標(biāo)之一，而實(shí)驗(yàn)無疑是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的必要載體。從實(shí)際情況來看，由于多種因素的限制導(dǎo)致當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)的開展頻率比較低，再加上實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的組織方法比較單一，所以難以真正開發(fā)出物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值。因此，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)該及時(shí)調(diào)整傳統(tǒng)的教育理念，全面觀察和梳理教學(xué)活動(dòng)中存在的問題，并立足于教學(xué)現(xiàn)狀對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織策略。同時(shí)，隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深入，還需要及時(shí)對(duì)教學(xué)策略進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)，以此充分保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，從而循序漸進(jìn)地促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。