基于核心素養(yǎng)的物理實驗情境教學策略

王玉卿

“物理學科核心素養(yǎng)是學生通過物理學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，是物理學科育人價值的集中體現(xiàn)”?！读x務教育物理課程標準（2022版）》指出物理課程要培育學生核心素養(yǎng)、凸顯物理課程的育人功能。標準中不僅指出“物理核心素養(yǎng)的四個方面，即物理觀念，科學思維，科學探究，科學態(tài)度與責任，同時將核心素養(yǎng)的內涵及相關要素貫穿于課程目標、課程內容、學業(yè)質量、課程實施等部分”。

基于物理核心素養(yǎng)的實現(xiàn)，物理教學要以育人為導向，情境教學就是為學科核心素養(yǎng)的發(fā)展服務的。情境教學以“有情之境”統(tǒng)領整個教育教學過程，在實際教育教學中實現(xiàn)了五育并舉，為我們培養(yǎng)新時代的接班人指明了方向。

《義務教育物理課程標準（2022版）》中將一級主題由三個增加為五個，分別是“物質”“運動和相互作用”“能量”“探究實驗”“跨學科實踐”。這個課程反映了物理學科的本質特征，將課程內容按照本位知識、活動特征和科技聯(lián)系三個方面進行聚類。“物質”“運動和相互作用”“能量”三個主題是本位知識，“探究實驗”是活動特征，而“跨學科實踐”屬于科技聯(lián)系。該課標首次將“探究實驗”納入一級主題，凸顯了物理實驗的育人功能，提升了物理文化教育價值的可操作性。

教師在實驗教學中要會根據(jù)課堂教學的內容和主題靈活地創(chuàng)設情境，使教學認知活動成為一種包括情感體驗在內的綜合性活動。教師要從學生的心理和情緒出發(fā)增加學生參與課堂教學的主動性，引導和觸動學生對課堂物理知識進行思考和探索，讓學生對課堂物理知識有較為清晰的認識。這樣學習的情感、思維都伴隨著情境而生，最終使物理課堂教學提質增效。

一、在實驗探究的各個環(huán)節(jié)創(chuàng)設情境開展課堂實驗教學

為了提升學生的核心素養(yǎng)，在長期的教學實踐中，通過研究我們總結出了在實驗環(huán)節(jié)創(chuàng)設情境的流程，如圖1所示。

（一）創(chuàng)設情境導入，提出問題

1.創(chuàng)設生活情境引入探究的主題。

一節(jié)好課，離不開情境的創(chuàng)設。有效的情境創(chuàng)設能很快將學生帶入學習的場景中，激發(fā)學生的思維，讓學生主動學習從而愛學習、會學習。實踐證明，我們如果能結合學生的生活實際，充分利用與時俱進的生活話題創(chuàng)設情境，用潤物細無聲的方式導入新課，會激發(fā)學生的內驅力。

教師要深入研究教材內容，加強物理學科和實際生活之間的聯(lián)系，通過引入具有時效性、典型性的、真實的社會事件創(chuàng)設情境更利于學生理解知識，這種情境是最好的、最自然的，學生能夠直接投入到現(xiàn)實生活中，一邊學習知識、一邊應用知識解決問題，潛移默化地發(fā)展學生的能力。

以“谷愛凌滑雪和王濛滑冰奪冠”的視頻讓學生觀察滑板和滑冰鞋的不同，引入壓力的作用效果與受力面積有關。學生不僅學習的興致高昂，而且為中國取得冠軍的驕傲和自豪感；以“挪威留坎小鎮(zhèn)獲得光照”的視頻引入光的反射，感受物理給生活帶來的改變，激發(fā)學習欲望。由學生們日常生活中的所見來結合物理學中的知識引發(fā)學生們的思考，進一步加深對物理規(guī)律的理解和應用，這也是我們情境創(chuàng)設的主要目的。

2.創(chuàng)設有趣的實驗情境引入探究的主題。

物理是以實驗為基礎的科學，學生在課堂中通過實驗來驗證、探究物理原理和規(guī)律，因此，教師要善于把有趣的實驗與教學中的情境創(chuàng)設相結合，引導學生通過實驗加深對物理概念和原理的認識，以進一步提高學生的學習主動性和學習能力。

例如：“拍攝教師隔空吹蠟燭的魔術”視頻，然后現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)原來是“玻璃板成像”引起的視覺效果。創(chuàng)設富有吸引力的情境，引起學生的好奇心，激發(fā)學習的興趣，將學生順利帶到“平面鏡成像”的學習，并與后面的探究活動照應。

（二）創(chuàng)設相關的問題情境，合理猜想假設

初中物理學科教育教學過程中，對學生的邏輯思維能力以及創(chuàng)新能力有著一定的要求。在進行教學的過程中， 培養(yǎng)學生勇于探究與創(chuàng)新的精神是提升學科核心素養(yǎng)和綜合素養(yǎng)的基本要求，在此前提下才能使學生更加高效地進行相關物理知識的學習與理解。 因此，在進行初中物理學科教學的過程中，教師要善于結合當堂課的教學內容和學生的具體學習情況創(chuàng)設相關的問題情境，引導學生們主動地進行相關知識的學習和探究，幫助他們更加高效地提升自己的核心素養(yǎng)。

1.創(chuàng)設類比情境。

運用類比法是啟發(fā)學生進行知識的聯(lián)想與遷移，將所學的知識與之前的知識有效地結合在一起，用自己容易理解的方法去掌握新知識。在物理實驗教學中運用類比法來創(chuàng)設情境，將新舊知識、物理與生活實際相結合，是培養(yǎng)學生科學思維能力的重要環(huán)節(jié)。在課堂中創(chuàng)設類比的情境使學生的思維更靈活、更開闊，更具有獨立性。在猜想“串聯(lián)、并聯(lián)電路中電流特點”時，讓學生觀察沒有分支的水流和分支的水流，將電流與水流類比來猜想電流的特點。

2.創(chuàng)設對比情境。

學生在應用物理原理、規(guī)律時，常常會因為沒有理清物理原理、規(guī)律建構的過程，不能靈活應用，甚至出現(xiàn)一些錯誤。教師要為學生改正錯誤提供時間和空間，從反面設置啟發(fā)情境，引起沖突，讓學生通過類比發(fā)現(xiàn)錯誤，加深對原理、規(guī)率的理解掌握。經過這樣的情景探究過程，學生的印象深刻，較好地解決了矛盾的問題。

猜想平面鏡成像的特點時，選擇水中景物的倒影圖片情境，給學生美的視覺感受，讓學生能直觀地觀察到“像與物對稱大小相等”；學生照鏡子觀察鏡中的像又發(fā)現(xiàn)“像的大小好像隨距離的變化而變化”，與上面的觀察形成沖突，對觀察的結果提出質疑，引發(fā)學生思考像的大小有可能與距離有關？

3.創(chuàng)設學生憑生活經驗可感知的情境。

研究者指出，孩子在入學前已經形成一系列對物質世界、生命世界和社會世界的觀點，新知識的學習正是以這些前概念為基礎的。在生活經驗中總結提煉認知，是人類學習的重要途徑。在學習物理之前，學生往往已經積累了不少科學經驗，利用好這些已有的生活前認知，會對教學的重難點的突破起到事半功倍的作用。

教師通過一系列的演示生活化實驗，創(chuàng)設探究情境，使學生已有的經驗在情境中產生矛盾，引發(fā)學生認知沖突，吸引學生的探究熱情，鼓勵學生獨立思考，提出質疑。

猜想“杠桿的平衡條件時”學生不是很熟悉這個生活現(xiàn)象，教師通過生活中“用秤稱不同質量的物體”，學生根據(jù)經驗觀察要達到平衡，老師調節(jié)了哪些量，這一情境的創(chuàng)設不僅改變了部分學生認為杠桿的平衡只與杠桿所受力的大小有關的錯誤經驗，而且證實了杠桿的平衡可能既與力有關，也與距離有關的猜想。

4.創(chuàng)設學生活動情境。

猜想“壓力的作用效果與哪些因素有關”時，讓學生體驗：（1）一個手指用大小不同的力壓氣球；（2）用大小相等的力用手掌和手指壓氣球。觀察兩次氣球的凹陷程度有什么不同？這樣學生由所見所做科學猜想，避免天馬行空的猜想。讓學生了解科學探究中的猜想是有依據(jù)的猜想。

（三）創(chuàng)設實驗情境突破設計難點

設計實驗是實驗教學的重點，也是難點，于是一部分老師課本實驗過程講實驗，把實驗探究變成了“虛假”探究，讓學生失去了素養(yǎng)培養(yǎng)的一個有效途徑。

1.創(chuàng)設學生實驗活動情境。

課堂是學生的，教師不要包辦代替，要給學生展示的機會，讓他們有真實、深刻地感受學習的過程。

在“探究壓力的作用效果與哪些因素有關”時，先讓學生學習課本中實驗設計的方法及思路，然后改變實驗器材自主設計實驗。在“探究電功的影響因素”時，讓學生從能量轉化的角度觀察電能轉化為光能的多少設計實驗。

學生用生活中的物品自主設計實驗的活動有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。設計的成果展示既鍛煉學生的拓展思維，又讓學生愛上物理，主動去學物理，大大激發(fā)了學生學習的興趣。

2.創(chuàng)設課堂生成性情境及時交流評估。

在經歷探究的過程中學生的質疑，提出的問題都是生成性問題情境，很容易引起其他同學的興趣、共鳴或思考，更有利于學生積極主動的參與。學生提出質疑、問題后，教師要及時地創(chuàng)設問題情境，引導學生去思考和解答其他同學的問題。生成性情境的創(chuàng)設讓每個人的思維都活躍起來，每位學生都在積極的思考，不會被動地等待接受。

二、創(chuàng)設任務情境主線開展課堂實驗教學

大單元教學是時代的應然訴求，單元教學設計突出整體性、相關性的特征。整體性主要表現(xiàn)在教學內容的整合，突出大概念和核心概念，關注教學內容和教學目標的整合。相關性主要表現(xiàn)在課型的選擇與教學目標的相關；教學方法與教學目標和內容的相關；教學活動與教學活動之間和教學目標的相關。

新課標要求教學以實踐活動為主線，以主題為引領，以學習任務為載體，整合目標與內容，情境與活動、過程與活動、過程與評價、資源與技術支持等相關要素，設計學習任務。

在大單元教學引領下，我在實驗教學中沿著一條任務情境主線設計實驗任務，推進實驗教學。這個任務群在設計的大單元中可以是某個物體為主線，也可以是某個現(xiàn)象為主線。

在探究“流體的壓強與流速關系”一節(jié)中，以“乒乓球”這一常見的生活物品為主線，創(chuàng)設學生活動任務情境來開展實驗教學。

任務1：讓學生用吹風機向上吹乒乓球，乒乓球不會向上飛起，而是懸浮于空中，再讓套上一紙桶后，乒乓球就向上飛起。以此作為導入情境，給學生設置疑問，為什么乒乓球懸浮于空中？套上紙筒后為什么飛起？激起學生探究的欲望。

任務2：將乒乓球輕放于漏斗口，用嘴向下吹氣，觀察吹氣的過程中，乒乓球是否下落？停止吹氣時乒乓球是否下落？以此作為探究活動，通過學生體驗——觀察——分析歸納——總結規(guī)律（空氣流速加快，壓強減?。┡囵B(yǎng)學生科學思維的能力。

任務3：將兩個乒乓球漂浮在水面上，注射器內充滿水，沿水面在兩個乒乓球中間噴水，觀察兩個乒乓球的運動情況。進一步探究得出液體流速加快，壓強減小。培養(yǎng)學生全面、綜合的科學思維能力。

任務4：解釋任務1的問題，在問題解決中感受學習的快樂。并有效地培養(yǎng)了學生語言表達的能力。

在“光現(xiàn)象”一章中以“光的傳播現(xiàn)象”為主線展開教學。

任務1：演示光在同種均勻介質中沿直線傳播。

任務2：演示光射到物體表面時的反射現(xiàn)象。

任務3：演示光在遇到透明介質時的反射、折射現(xiàn)象。

任務4：演示光經過三棱鏡時的色散現(xiàn)象。

三、創(chuàng)設小制作、小實驗的活動情境促進課后實驗教學

小制作、小實驗的活動情境教學是從生活走向物理，再從物理走向生活的，它將課堂的學習與未來的應用聯(lián)系起來，使學生的整個身心都投入其中。學生不僅體驗到了知識運用價值，而且在運用中有效地培養(yǎng)了學習能力，并產生成就感。

為了讓全體學生能參與到實驗教學中，我從學生的發(fā)展考慮，在研究初期就讓學生在課后開展小實驗、小制作活動，并錄制成微視頻與學生共享。開展的小實驗有“小孔成像、紙鍋燒水、瓶吞雞蛋、覆杯實驗、測量步行速度、測量蘋果的密度、測量引體向上做的功”等；小制作有“自制照相機、自制望遠鏡、自制指南針、自制電動機、自制簡易噴霧器、自制潛水艇”等。

學生錄制視頻的過程中，角色開始發(fā)生改變，由被動的學習者變成知識的傳授者，他們用自己的體驗學習知識，更好地展示了學生的思考過程，凸顯了學生的主體地位。拍攝視頻讓學生自主選擇學習的時間、地點、內容，推進了學習方式的改革，為學生進行多種方式的學習提供了廣闊的空間，能有效激發(fā)學生的創(chuàng)造能力，增強創(chuàng)新意識。拍攝成的微視頻便捷靈活，方便共享，豐富學生對物理學習的整體認識，提升了學生的科學思維能力。

四、結語

總之，“好學”比“學好”更重要！“育人”比“育才”更根本。只要能讓學生動起來，讓學生變成課堂的主角，就不失為好的辦法。在實驗情境教學的過程中只要我們本著“立德樹人”的總目標，靈活運用多種方式創(chuàng)設情境，將學生核心素養(yǎng)的形成貫穿課堂，就一定會取得很好的效果。

注：本文系山西省教育科學“十四五”規(guī)劃課題研究“基于核心素養(yǎng)的初中物理情境教學策略研究”（項目編號：GH-21080）。