基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)組織策略

鄭媛媛

摘? 要：在新時(shí)期的教育背景下，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)逐漸成為最重要的教學(xué)目標(biāo)之一。物理核心素養(yǎng)的提出，為物理教學(xué)的改革指明了研究方向。毋庸置疑，實(shí)驗(yàn)作為物理課程的重要組成部分和建構(gòu)物理知識的有效途徑，同樣需要結(jié)合物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)任務(wù)加以改進(jìn)。基于此，創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)的重要性逐漸凸顯出來。因此，文章對初中物理核心素養(yǎng)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的文獻(xiàn)資料進(jìn)行了搜集整理，并著眼于教學(xué)實(shí)踐展開了研究。本文將結(jié)合研究中產(chǎn)生的認(rèn)識，具體闡述創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在初中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的價(jià)值，并思考如何在核心素養(yǎng)視域下組織初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);初中物理;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

基于對學(xué)生終身發(fā)展的考慮、社會(huì)發(fā)展的要求以及教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變等多方面的考量，核心素養(yǎng)逐漸受到教育工作者的廣泛重視。在課程改革的推進(jìn)中，一個(gè)顯著變化就是從強(qiáng)調(diào)“雙基”發(fā)展到強(qiáng)調(diào)三維目標(biāo)，再到強(qiáng)調(diào)現(xiàn)階段對核心素養(yǎng)概念的界定。物理核心素養(yǎng)集中體現(xiàn)出了物理學(xué)科的教育價(jià)值，是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中逐漸形成的一種關(guān)鍵能力和品質(zhì)。為了促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展，需要將核心素養(yǎng)融入于課程設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，而實(shí)驗(yàn)活動(dòng)就是其中一個(gè)重要的組成部分。相對于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)延續(xù)了物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。需要指出的是，物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新不同于傳統(tǒng)意義上的教學(xué)“創(chuàng)新”，而是更加關(guān)注師生在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程中蘊(yùn)含的教育功能與研究價(jià)值。物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)既包括對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與功能的改進(jìn)，也包括對實(shí)驗(yàn)用具的改造，這也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)與創(chuàng)新能力的有效途徑。因此，在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)該準(zhǔn)確把握具體的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。唯有如此，才能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)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。

一、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在初中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的價(jià)值

大量的教學(xué)實(shí)踐研究證明，初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈男抡n標(biāo)要求出發(fā)，根據(jù)學(xué)科知識以及能力的連續(xù)性提高學(xué)生的物理學(xué)科能力和綜合素質(zhì)。

第一，有利于促進(jìn)學(xué)生對物理概念與規(guī)律的準(zhǔn)確掌握。利用物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生將物理知識體系當(dāng)中的物理規(guī)律與物理概念加以整合，并且在必要時(shí)對其進(jìn)行升華。毋庸置疑，這也是使學(xué)生逐步形成物理觀念的基礎(chǔ)。

第二，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有利于使學(xué)生更加積極主動(dòng)地參與科學(xué)探究。學(xué)生是探究活動(dòng)的主體，在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教師需要通過啟發(fā)性的方式喚醒學(xué)生的思考與探究意識，激發(fā)學(xué)生對知識的渴望。通過這一過程，有利于改變講授課程的現(xiàn)狀，使學(xué)生能夠自發(fā)地發(fā)現(xiàn)問題，確定探究的方向，并制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，這對于學(xué)生探究質(zhì)量的提高無疑會(huì)產(chǎn)生積極影響。

第三，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有利于引導(dǎo)學(xué)生正確思考問題。在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中需要開展啟發(fā)式的教學(xué)，并在科學(xué)探究的過程中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)對于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展均會(huì)產(chǎn)生重要影響。同時(shí)，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中融合了轉(zhuǎn)換法、控制變量法、等效替代法等不同的實(shí)驗(yàn)方法，這些方法的使用則體現(xiàn)了分析、概括、對比等不同的思維活動(dòng)，這些活動(dòng)同樣是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的過程。

第四，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有利于開闊學(xué)生的知識視野。相對于常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不再局限于教材規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而是更加提倡實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展。毋庸置疑，實(shí)驗(yàn)作為建構(gòu)物理知識和培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要途徑，需要經(jīng)歷一個(gè)系統(tǒng)且漫長的過程。在這一過程中，很多物理概念與規(guī)律都可以通過實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行探究。而通過這一過程，不但可以深化學(xué)生對基礎(chǔ)物理知識的理解，而且能夠在潛移默化中促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

第五，有利于提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分。之所以強(qiáng)調(diào)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，是因?yàn)槲锢韺W(xué)科與社會(huì)生活存在密切的聯(lián)系。所以在物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的組織過程中，需要著眼于社會(huì)生活背景對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加以改進(jìn)。利用這種方式，有利于引導(dǎo)學(xué)生思考物理知識在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用價(jià)值，并使其嘗試運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題。

第六，有利于提高教師的教學(xué)專業(yè)能力。物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)概念的提出，意味著教師需要對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行調(diào)整與重構(gòu)。在物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的組織過程中，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的重要性更加突出，實(shí)驗(yàn)要求也較之前更高。尤其是在物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，更是給教師帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開展，有利于促使教師及時(shí)轉(zhuǎn)變教育理念，并對實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整，從而促進(jìn)教師教學(xué)專業(yè)能力的提高。

二、基于核心素養(yǎng)的初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)

相對于常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的組織過程具有自身的鮮明特征。從整體來看，基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)具有以下特點(diǎn)：

第一，多元開放性。由于學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)、興趣以及探究活動(dòng)的需求不同，所以在探究視角的確定、切入口的選擇、探究目標(biāo)的定位、探究方法的選擇、探究過程的設(shè)計(jì)以及探究結(jié)果的表達(dá)等方面均可能出現(xiàn)比較明顯的差異，這也使得實(shí)驗(yàn)過程具有極大的靈活性，從而為學(xué)生個(gè)人能力的發(fā)揮提供了比較廣闊的空間。首先，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是開放的，并非一定是特定的知識體系，也可以源自現(xiàn)實(shí)生活或者是一些交叉學(xué)科。其次，實(shí)驗(yàn)方法與思維方式是開放的。針對不同的目標(biāo)，要選擇與之相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法。同時(shí)，在同一目標(biāo)的引導(dǎo)下，也需要設(shè)計(jì)多元化的實(shí)驗(yàn)方案，從而實(shí)現(xiàn)思維的發(fā)散。最后，信息收集的渠道是開放的。除了從教材與參考書中搜集信息之外，還可以通過多種課外渠道收集信息。

第二，問題探究性。問題是探究活動(dòng)的起點(diǎn)，沒有問題也就沒有探究。核心素養(yǎng)視角下的初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，需要將問題作為整個(gè)探究過程的驅(qū)動(dòng)力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)分析和解決問題的能力培養(yǎng)。唯有如此，才能使學(xué)生從以往的被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究式學(xué)習(xí)。通過這一過程，學(xué)生能夠獲得比較科學(xué)的結(jié)論，科學(xué)方法也得到訓(xùn)練。

第三，過程引導(dǎo)性。物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的組織過程相對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本身更具有價(jià)值，學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展也是在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)現(xiàn)的。在學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，教師要減少對各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，進(jìn)行適度的引導(dǎo)。在教師的恰當(dāng)指導(dǎo)下，可以更好地幫助學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、查閱資料、搜集信息、分析課題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)全過程。通過這一過程，可以使學(xué)生的操作能力、創(chuàng)造性能力、信息整合能力等多種能力和素養(yǎng)得到全面的提升。

第四，雙向共生性。物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為教師與學(xué)生的共同成長提供了有效的平臺，對師生的素質(zhì)發(fā)展提出了較高的要求。從教師角度來看，若知識面狹窄、知識結(jié)構(gòu)單一，則無法對學(xué)生進(jìn)行有效的指導(dǎo);從學(xué)生角度來看，新的學(xué)習(xí)方式對其學(xué)習(xí)能力提出了更大的挑戰(zhàn)，這就要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行更加深層次的思考，并完善自身的個(gè)性品質(zhì)，這也是學(xué)生核心素養(yǎng)得以順利發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

三、核心素養(yǎng)視域下初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)組織策略

（一）感知物理觀念

物理觀念是指從物理學(xué)視角形成的與物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)以及相互作用有關(guān)的基本認(rèn)識，是物理現(xiàn)象以及相關(guān)規(guī)律在頭腦中的提煉與深化。物理觀念的形成，有利于學(xué)生更加準(zhǔn)確地對自然界中的現(xiàn)象進(jìn)行描述。通常來講，物理觀念是在物理概念的學(xué)習(xí)過程中形成的。因此，在組織實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之前，首先要結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)引導(dǎo)其經(jīng)歷物理概念形成的過程。

以“空氣的‘力量”為例，為了幫助學(xué)生對“大氣壓強(qiáng)”這一概念產(chǎn)生準(zhǔn)確的認(rèn)識，教師在教學(xué)中組織學(xué)生用“覆杯實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行了演示性實(shí)驗(yàn)。首先，學(xué)生把一張硬紙片放在杯口，然后將杯子倒過來。學(xué)生發(fā)現(xiàn)紙片很快就掉下來了。然后，在杯子里倒?jié)M水，并重復(fù)以上步驟。學(xué)生發(fā)現(xiàn)紙片沒有掉下來。接著，教師鼓勵(lì)學(xué)生對這兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)中硬紙片的受力情況進(jìn)行了分析，并讓他們回憶了液體壓強(qiáng)的相關(guān)知識。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)課的基本概念進(jìn)行了自主探究。通過這一過程，學(xué)生將新舊知識進(jìn)行了對比，從而對大氣壓強(qiáng)的概念產(chǎn)生了感性認(rèn)識，并初步培養(yǎng)了物理觀念。

（二）組織自主實(shí)驗(yàn)

開展物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的直接目的就是鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，同樣，實(shí)驗(yàn)探究能力也是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分。為了真正提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，需要遵循“以學(xué)生為主體”的指導(dǎo)思想，給予學(xué)生更加充足的時(shí)間與空間，以此來充分發(fā)揮出學(xué)生的能動(dòng)性。唯有如此，才能使學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)探究的全過程中，從而促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的提高。

在自主實(shí)驗(yàn)中，首先要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想假設(shè)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師需要提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。這樣一來，學(xué)生可以通過分析、比較、綜合、類推等方法進(jìn)行全面的推理，從而使原有的知識經(jīng)驗(yàn)和最新獲得的信息綜合在一起。通過這一過程，可以幫助學(xué)生初步形成較為合理的實(shí)驗(yàn)方案。需要指出的是，是否一定要出現(xiàn)假設(shè)，需要依據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)課題確定。完成猜想假設(shè)之后，可以通過口頭匯報(bào)或者書面報(bào)告的形式提交實(shí)驗(yàn)方案。一般來說，實(shí)驗(yàn)方案主要包括：實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)裝置等。學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案需要做到語言科學(xué)、規(guī)范、準(zhǔn)確。而實(shí)驗(yàn)方案的可行性，需要由教師與學(xué)生共同討論，并相互借鑒，從而在全面分析的基礎(chǔ)上對實(shí)驗(yàn)方案加以改進(jìn)，并確定最終的實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施的過程中，有時(shí)會(huì)遇到一些突發(fā)的問題。在這種情況下，學(xué)生需要保持頭腦的清醒，深入分析問題產(chǎn)生的原因，并思考問題解決的途徑。若遇到難以解決的問題，可以主動(dòng)尋求教師的幫助。最后，要對實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析，從而逐步得出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。如果在實(shí)驗(yàn)前期做出了實(shí)驗(yàn)假設(shè)，那么學(xué)生需要將實(shí)驗(yàn)結(jié)論與假設(shè)進(jìn)行對照，以此來判斷實(shí)驗(yàn)假設(shè)的科學(xué)性。

（三）培養(yǎng)科學(xué)思維

科學(xué)思維是指從物理視角對事物的內(nèi)在規(guī)律、本質(zhì)屬性以及相互關(guān)系的認(rèn)識方式。利用物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的過程中，除了實(shí)施常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方案之外，還需要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑創(chuàng)新，以此來拓展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，從而進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。

在初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維可以采用以下兩種方式：第一，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。以“汽化”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)為例，常規(guī)方法是觀察水的沸騰，在實(shí)驗(yàn)中需要用酒精燈對燒杯中的水加熱，然后觀察水沸騰之后的變化。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)由于燒杯容量比較大，所以加熱時(shí)間比較長。于是，很多學(xué)生想到用大號試管代替燒杯。通過對實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，不但提高了實(shí)驗(yàn)的可控性，而且提高了實(shí)驗(yàn)的效率。第二，利用問題啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行深入思考。以凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)為例，完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)后，可以提出這樣一個(gè)問題：若遮擋住一部分透鏡，那么成像會(huì)有怎樣的變化呢？對于這個(gè)開放性的問題，學(xué)生需要進(jìn)行全面思考以及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。利用這種方式，能夠使學(xué)生的思維得到有效拓展。

（四）明確科學(xué)態(tài)度

科學(xué)態(tài)度是指對科學(xué)與技術(shù)的正確態(tài)度以及一種社會(huì)責(zé)任感。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，教師需要有意識地引導(dǎo)學(xué)生明確物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與社會(huì)生活之間的聯(lián)系，以此來優(yōu)化學(xué)生的情感態(tài)度。

以“連通器”的知識為例，引導(dǎo)學(xué)生通過一些簡單的實(shí)驗(yàn)了解連通器的原理之后，教師給學(xué)生提供了三峽大壩的相關(guān)資料。三峽大壩的最高水位差在113米左右，而船只之所以能夠安全通航，就是靠著三峽大壩上的多個(gè)連通器。接著，教師鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行了動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，以此來對三峽船閘的工作情況進(jìn)行了模擬。通過這種方式，不但進(jìn)一步深化了學(xué)生的知識理解，同樣也培養(yǎng)了學(xué)生的愛國主義思想。

物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。因此，教師應(yīng)該準(zhǔn)確把握物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的組織方法，并隨著學(xué)生的變化及時(shí)加以改進(jìn)，從而逐步落實(shí)各項(xiàng)教育目標(biāo)。

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（責(zé)任編輯：羅? 欣）