基于核心素養(yǎng)理念的初中物理主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

莊曉紅

摘要：基于核心素養(yǎng)理念開(kāi)展主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以更好地幫助學(xué)生提出問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，能引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析論證得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生合作交流、評(píng)價(jià)反思的能力.為了做好主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師引導(dǎo)要有側(cè)重，學(xué)生操作要規(guī)范，教師拓展要延伸，課堂評(píng)價(jià)要有標(biāo)準(zhǔn).

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；主題探究

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2024）11-0095-03

物理作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)探究能力是當(dāng)下物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一[1].以筆者長(zhǎng)期的一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，基于核心素養(yǎng)理念開(kāi)展初中物理主題探究式實(shí)驗(yàn)可以幫助教師更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).在具體實(shí)踐過(guò)程中，要從以下四點(diǎn)出發(fā).

1 教師引導(dǎo)有側(cè)重

物理學(xué)科《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出要想讓學(xué)生掌握主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師可以從如下的思維程序出發(fā)：提出問(wèn)題—猜想與假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—收集數(shù)據(jù)—分析與論證—評(píng)價(jià)—交流總結(jié)[2].主題探究式實(shí)驗(yàn)作為一種需要教師引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成并發(fā)現(xiàn)知識(shí)的活動(dòng)，在實(shí)際操作過(guò)程中一定要有側(cè)重點(diǎn).

以人教版九年級(jí)《串聯(lián)和并聯(lián)》這一節(jié)的探究式實(shí)驗(yàn)為例，教師的教學(xué)重點(diǎn)可以放在“猜想與假設(shè)”這一環(huán)節(jié)上.學(xué)生在這一章節(jié)的初始階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，會(huì)畫簡(jiǎn)單的電路圖.在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，教師在課堂初始階段可以展示出實(shí)驗(yàn)設(shè)備甲、乙兩個(gè)箱子，均有兩個(gè)燈泡、一個(gè)開(kāi)關(guān)和電源.閉合和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，再取下其中一個(gè)燈泡，要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.學(xué)生觀察燈泡的工作情況后可以快速回答：閉合開(kāi)關(guān)，兩燈都亮；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，兩燈都滅；取下其中一個(gè)燈泡，甲中的另一個(gè)燈泡不發(fā)光；乙中的另一個(gè)燈泡仍發(fā)光.教師可以順勢(shì)提出問(wèn)題：同樣的兩個(gè)燈泡，一個(gè)開(kāi)關(guān)，為什么取下其中的一個(gè)燈泡會(huì)出現(xiàn)不同現(xiàn)象？學(xué)生回答：是因?yàn)闊襞莸倪B接方式不同.教師由此可以引入串聯(lián)和并聯(lián)的探究式實(shí)驗(yàn)并引導(dǎo)學(xué)生思考猜想：如圖1用一個(gè)電源、兩個(gè)燈泡、一個(gè)開(kāi)關(guān)和一些導(dǎo)線組成電路，要想讓兩個(gè)小燈泡都發(fā)光，可以有幾種接法？

學(xué)生按座位分為不同小組，完成這一探究活動(dòng)時(shí)，自然會(huì)有不同的猜想。

教師讓學(xué)生設(shè)計(jì)電路，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路的能力，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考猜想，盡可能在全班范圍內(nèi)出現(xiàn)如圖2和圖3連接方式，從而明確串聯(lián)電路與并聯(lián)電路的區(qū)別以及開(kāi)關(guān)在這兩種電路中的作用.

“猜想和假設(shè)”是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知新事物能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié).教師在引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要基于學(xué)生的認(rèn)知水平，讓學(xué)生充分猜想和假設(shè)以此提高學(xué)生的探究能力和實(shí)驗(yàn)操作能力[3].

再比如，在學(xué)習(xí)人教版物理九年級(jí)“電流與電壓和電阻關(guān)系”探究式實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師的引導(dǎo)可以放在“分析與論證”環(huán)節(jié)上.在探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，學(xué)生測(cè)得了6組電壓—電流值并將數(shù)據(jù)填入如下表格.

記錄完表格后分析數(shù)據(jù)，觀察電阻一定時(shí)，電壓與電流存在怎樣的關(guān)系.在分析時(shí)，我們可以采取圖像法，做出電阻一定時(shí)，電流與電壓變化的圖像.如下圖4.

通過(guò)分析圖像可以得出結(jié)論：在電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成正比.得出這一結(jié)論后，我們可以控制定值電阻的阻值不變，移動(dòng)滑片改變定值電阻兩端的電壓，觀察電流表的示數(shù)，多次測(cè)量，論證結(jié)論.

主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心不只是為了得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，更主要的是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的核心素養(yǎng).“分析與論證”是指學(xué)生將收集到的數(shù)據(jù)和信息與已有知識(shí)結(jié)合、重組并得出結(jié)論.在這一過(guò)程中，學(xué)生可以借助多種方法或工具（如電腦設(shè)備、圖像）分析處理相關(guān)數(shù)據(jù)，找到數(shù)據(jù)間的關(guān)鍵特征并作出解釋.

2 學(xué)生操作要規(guī)范

基于核心素養(yǎng)的主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求將學(xué)生視為課堂的主體，要求學(xué)生根據(jù)教師提供的條件明確探究目標(biāo)，掌握探究方法，交流探究?jī)?nèi)容，總結(jié)探究結(jié)果，完成探究任務(wù).而要想實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，教師就必須保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)做到有規(guī)有范.從提出問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題開(kāi)始，著重關(guān)注學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，再引導(dǎo)學(xué)生分析論證得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最后注重學(xué)生交流合作，總結(jié)、評(píng)估與反思[4].在整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)中，教師要盡可能為學(xué)生創(chuàng)造思考環(huán)境，要求每個(gè)學(xué)生都能參與到思考探究的過(guò)程中.

以“串聯(lián)和并聯(lián)”這一節(jié)的主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前需要知道“開(kāi)關(guān)的正確使用方法”“電池的正確連接方法”等.在連接電路時(shí)，學(xué)生要注意開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)，不能直接將電源的正負(fù)極用導(dǎo)線連接起來(lái)，在連接電路后，需要檢查電路連接無(wú)誤，然后才能閉合開(kāi)關(guān)，觀察燈泡的發(fā)亮情況.

3 教師拓展要延伸

3.1 拓展實(shí)驗(yàn)方式

在人教版八年級(jí)下冊(cè)“探究物體沉浮的條件”這一章節(jié)的探究式實(shí)驗(yàn)中，教師可以拓展實(shí)驗(yàn)方式，將視角放在生活中常見(jiàn)的物體上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.例如，我們將土豆和蘋果一起放在水里，可以觀察到土豆在水中下沉，而蘋果漂浮在水面上.把蘋果浸沒(méi)在水中，一松手，蘋果又向上浮起.土豆在水中下沉，即土豆在水中向下運(yùn)動(dòng)，蘋果浸沒(méi)在水中上浮，即蘋果在水中向上運(yùn)動(dòng)，這說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)情況不同，受力情況也不相同.我們知道，土豆和蘋果在水中都受到兩個(gè)力——自身的重力和水的浮力，當(dāng)物體浸沒(méi)液體中時(shí)，若重力大于浮力，物體下沉；若重力小于浮力，物體上?。蝗糁亓Φ扔诟×?，物體懸浮，當(dāng)物體漂浮在液面上時(shí)，它所受到的重力等于浮力.換言之，浸在液體中的物體，其浮沉情況取決于物體所受到的重力和浮力之間的大小關(guān)系.

3.2 拓展實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在人教版物理八年級(jí)下冊(cè)“杠桿的平衡條件”這一章節(jié)的探究式實(shí)驗(yàn)中，教師可以提出問(wèn)題串，拓展實(shí)驗(yàn)結(jié)論.在學(xué)習(xí)本章節(jié)知識(shí)點(diǎn)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了平衡狀態(tài)以及平衡力的概念，在此基礎(chǔ)上總結(jié)得出杠桿處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，杠桿就是平衡狀態(tài).由天平的調(diào)節(jié)原理我們可以知道：天平靜止時(shí)左右兩端的力的大小等于鉤碼的重力，此時(shí)杠桿兩端受到的這兩個(gè)力大小并不相等，仍然處于平衡狀態(tài)，這是為什么呢？有的學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)力離支點(diǎn)的距離不相同，那么影響杠桿平衡的因素到底是什么呢？教師可以引導(dǎo)學(xué)生圍繞這四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析，并以天平的調(diào)節(jié)為例論證杠桿平衡的條件.

問(wèn)1：為什么實(shí)驗(yàn)要保持杠桿水平平衡？

問(wèn)2：如何調(diào)節(jié)杠桿水平平衡？

問(wèn)3：為什么選擇杠桿的中點(diǎn)作為支點(diǎn)？

問(wèn)4：本次實(shí)驗(yàn)中多次實(shí)驗(yàn)的目的是什么？

學(xué)生邊操作邊思考杠桿水平平衡和杠桿中點(diǎn)作為支點(diǎn)的原因，教師鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，親自動(dòng)手拓展實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿的平衡與力的大小和力臂的大小有關(guān).接著以提問(wèn)方式做課堂練習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生的物理思維.

4 課堂評(píng)價(jià)有標(biāo)準(zhǔn)

在實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，教師不能僅憑實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，還要觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中是否存在問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)學(xué)生開(kāi)展綜合性評(píng)價(jià).教師也可以讓學(xué)生開(kāi)展自我評(píng)價(jià)、互相評(píng)價(jià)，多角度思考.以筆者經(jīng)驗(yàn)，基于核心素養(yǎng)理念的主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂的評(píng)價(jià)體系如下表2.課堂評(píng)價(jià)可以采取打分制，總分100分.通過(guò)這一量化評(píng)價(jià)表，任課教師可以清楚發(fā)現(xiàn)自己在本課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在哪些問(wèn)題并及時(shí)改進(jìn).

5 結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)探究不僅是一種能力，更是物理學(xué)習(xí)的重要方式.在科學(xué)探究的過(guò)程中，讓學(xué)生掌握分析數(shù)據(jù)、綜合比較、抽象概括、實(shí)踐檢驗(yàn)和創(chuàng)新能力.文章從以上四點(diǎn)出發(fā)搭建探究式實(shí)驗(yàn)課堂，以更好地讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和分析數(shù)據(jù)的能力，讓學(xué)生通過(guò)分析論證得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，感受結(jié)論定理產(chǎn)生的思維過(guò)程.參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉維志.基于核心素養(yǎng)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究[M].重慶：西南師范大學(xué)出版社，2020.

［2］ 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn) （2022年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［3］ 馬波.核心素養(yǎng)視域下初中物理主題探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].中學(xué)物理， 2023， 41（22）：46-48.

［4］ 趙寧，鄭小燕.深度學(xué)習(xí)視域下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].中學(xué)物理，2022，40（22）：44-46.

［責(zé)任編輯：李璟］