核心素養(yǎng)視域下的初中物理實驗教學研究

《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》中指出，物理課程要重視培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。實驗教學作為初中物理教學的重要組成部分，應著重落實核心素養(yǎng)培育任務(wù)。物理核心素養(yǎng)是初中物理課程育人價值的集中體現(xiàn)，其內(nèi)涵豐富，包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任，落實核心素養(yǎng)培育也有助于學生日后更好地適應社會發(fā)展，并且更好地實現(xiàn)終身發(fā)展。所以，初中物理教師應當認真分析解讀物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，并在此基礎(chǔ)上努力探索如何借助實驗教學培育學生的核心素養(yǎng)。而就當前的現(xiàn)狀而言，部分初中物理教師尚未認識到物理實驗教學在培育學生核心素養(yǎng)中的重要性，即便部分教師有此認識，但也會因為經(jīng)驗不足或者其他方面的原因，頻頻在物理實驗教學中遇到問題，必然影響教師培育學生物理核心素養(yǎng)的積極性。為此，本文開展了此次研究。

一、初中物理實驗教學對于培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的重要性

物理實驗教學就是通過相關(guān)實驗操作幫助學生建構(gòu)物理知識體系，同時在實驗過程中培養(yǎng)學生的動手操作能力、科學探究能力、科學態(tài)度與責任等。因此，借助物理實驗教學培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，能夠獲得意想不到的效果。

首先，通過物理實驗，學生能夠更加直觀地了解某些物理概念和規(guī)律等的形成過程，對學生形成物質(zhì)觀、能量觀、運動與相互作用觀等物理觀念是極為有益的。

其次，在初中物理實驗教學的過程中，學生需要觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗結(jié)果，還需要依據(jù)實驗現(xiàn)象、結(jié)果等進行必要的推理和論證，甚至還要針對實驗過程中遇到的問題提出自己的意見、看法、質(zhì)疑等，這些活動都能促進學生科學思維的發(fā)展。

再次，物理實驗過程本身就是一個科學探究的過程，需要學生基于實驗現(xiàn)象、結(jié)果等提出問題，然后根據(jù)自己的推理形成猜想、提出假設(shè)，繼而通過設(shè)計相關(guān)的物理實驗，驗證猜想與假設(shè)的正確性，在此基礎(chǔ)上獲得某些證據(jù)，并基于相關(guān)證據(jù)得出結(jié)論或者作出解釋。在此過程中，學生提出問題、分析問題、解決問題、收集證據(jù)、處理證據(jù)、交流討論、物理解釋等方面的能力都會隨之提升，而這些能力恰是學生應當具備的科學探究素養(yǎng)。

最后，物理實驗還能培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。教師可以借助實驗教學培養(yǎng)學生嚴謹、認真的科學態(tài)度，還可以借助實驗教學引導學生在科學探究中樹立實事求是的態(tài)度。此外，教師還可以借助物理實驗引導學生深入體會科學與社會、環(huán)境等之間的關(guān)系，以此培養(yǎng)學生的社會責任感。

二、核心素養(yǎng)視域下的初中物理實驗教學方法

（一）引導學生遵守實驗室的規(guī)定

初中生好奇心強、探索欲旺盛，而物理實驗會涉及很多陌生的實驗儀器，對初中生有著較強的吸引力。在實際教學中，學生對于操作這些陌生但新奇的實驗儀器有著強烈的興趣，但是某些實驗儀器在操作之時存在一定的安全風險，如若學生私自操作一些陌生實驗儀器，極有可能造成實驗室安全事故。針對此種情況，初中物理教師應當引導學生遵守實驗室的相關(guān)管理條例、儀器使用規(guī)則等，保證實驗過程的安全性，培養(yǎng)學生嚴謹認真的科學態(tài)度。具體而言，在進行物理實驗教學之時，教師除了講解實驗內(nèi)容外，還應提醒學生相關(guān)的安全注意事項，如在使用某些具有危險性的實驗儀器時應當注意什么，使用這些儀器應當遵守哪些實驗室規(guī)定等。當然，為了引起學生的重視，教師可以引入一些實驗室安全事故案例，讓學生認識到遵守實驗室安全規(guī)定的重要性。

如在教學《熔化與凝固》這一課時，教材中有這樣一個實驗探究活動，即“使用碎冰、石蠟、酒精燈、燒杯、試管、溫度計等實驗材料和儀器，設(shè)計實驗探究冰和石蠟熔化時隨時間變化的規(guī)律”。本次實驗中使用到的酒精燈屬于加熱工具，加熱溫度可以達到400℃～1000℃，使用不當有可能造成燙傷或其他實驗室安全事故。因此，在實驗教學之時，教師應當注意向?qū)W生介紹實驗室中有關(guān)酒精燈使用的相關(guān)規(guī)定，包括禁止用燃著的酒精燈點燃另一盞酒精燈、禁止向燃著的酒精燈中添加酒精、禁止用嘴吹滅酒精燈等。

（二）引導學生自主進行實驗探究

要想培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)，教師應當設(shè)法調(diào)動學生的主觀能動性，引導其開展自主實驗探究活動。在自主探究的過程中，不僅能夠鍛煉學生的科學思維能力、科學探究能力，還能促使學生形成良好的自主學習和探究能力，為其更好地學習初中物理知識和實驗探究能力奠定良好基礎(chǔ)。具體而言，初中物理教師可以在實驗教學之時，借助問題引導學生自主進行實驗探究，包括觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)、設(shè)計實驗方案、提出猜想和假設(shè)等。當然，在設(shè)計問題時，教師也應當適當設(shè)計一些拓展性或開放性的問題，賦予學生更加廣闊的思考空間或者自主探究空間，培養(yǎng)學生的科學探究能力。

例如，在教學《科學探究：摩擦力》這一課時，為了讓學生自主開展有關(guān)“滑動摩擦力大小影響因素”的實驗探究活動，教師可以先為學生準備一塊玻璃板、一個小木塊，然后讓其以各種方式在玻璃板上拉動小木塊，再向?qū)W生提出以下幾個問題：“我們知道，在玻璃板上拉動小木塊會產(chǎn)生滑動摩擦力，你覺得滑動摩擦力的大小會受哪些因素影響？你能否結(jié)合剛剛的實驗感受，提出合理的猜想或假設(shè)？你能否設(shè)計出合適的物理實驗來驗證你的猜想？”提出上述問題后，教師可以讓學生在問題引導下展開思考探究，提出自己的猜想或假設(shè)，并且設(shè)計物理實驗用以驗證自己的猜想或假設(shè)是否正確。比如，有學生認為：滑動摩擦力的大小會受接觸面光滑度的影響，據(jù)此猜想該學生設(shè)計了如下實驗：先在干燥的玻璃板上用彈簧測力計拉動一個底面平整的小木塊，記錄下彈簧測力計的示數(shù)，再將玻璃板表面灑上濃度較高的肥皂水，再次在玻璃板上用彈簧測力計拉動同一個小木塊，記錄下彈簧測力計的示數(shù)，比較兩次實驗彈簧測力計的示數(shù)大小，如果第一次示數(shù)大于第二次示數(shù)，就可以證明滑動摩擦力的大小會受接觸面光滑度的影響。為了保證實驗結(jié)果的可靠性，盡量讓前后兩次實驗拉動木塊時的速度、方向保持一致。此次實驗探究活動，充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，使學生在實驗探究的過程中，獨立思考、自主提出猜想或假設(shè)，并自行設(shè)計實驗方案，在此過程中，鍛煉和提升學生的科學思維、科學探究能力。

（三）聯(lián)系現(xiàn)實生活進行實驗教學

知識源于生活，物理知識同樣如此。初中物理教材中的某些物理實驗本身就與生活場景相關(guān)，這樣的物理實驗能夠與學生的生活經(jīng)驗相互聯(lián)系，促使其更好地理解相關(guān)的物理概念、規(guī)律等，同時也能讓學生更加深刻地認識物理與社會生活、自然環(huán)境等之間的關(guān)系，從而有效培養(yǎng)學生的社會責任感。此外，當學生認識到物理與現(xiàn)實生活之間的緊密聯(lián)系后，便可以在日常生活中保持求知欲、探索欲，促使學生將物理學習從課內(nèi)向課外延伸。這樣，既能激發(fā)學生的物理學習興趣，又能幫助他們依托現(xiàn)實生活積累科學探究的經(jīng)驗，對學生科學思維、科學探究等核心素養(yǎng)的發(fā)展是極為有利的。因此，在實驗教學之時，初中物理教師可以結(jié)合具體的教學內(nèi)容，聯(lián)系現(xiàn)實生活開展實驗教學活動。

例如，在教學《光的折射》這一課時，教材開篇的實驗就是學生熟悉的生活場景，將鉛筆放在裝滿水的玻璃杯中，鉛筆看起來“斷”成了兩截。在日常生活中，學生雖然很少將鉛筆放在裝滿水的玻璃杯中，但是將勺子、筷子等放到裝滿水的玻璃杯或碗中的情況很常見，而且有很多同學都注意到把勺子或筷子放到裝滿水的玻璃杯中，均出現(xiàn)‘被折斷’這一現(xiàn)象。因此，教師可以引導學生回想生活中的相似場景，并以此為佐證，依托教材中的實驗引出“光的折射”這一概念。在學生初步了解“光的折射”這一概念后，教師可以讓學生回想生活中見過的類似現(xiàn)象，并且設(shè)計一個簡單的物理小實驗。例如，有學生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗指出“游泳的時候，站在游泳池邊感覺池水挺淺的，但是下水后會發(fā)現(xiàn)池水比自己以為的要深，究其原因主要是‘光的折射’讓池底“上升”了”。該同學根據(jù)自己的生活經(jīng)驗設(shè)計了這樣一個小實驗，即“在一個空的陶瓷碗中放入一個小鐵釘，從碗上方可以看到小鐵釘，然后逐漸后退到剛好看不到小鐵釘?shù)牡胤?，請人在碗中慢慢倒入清水，我們就會發(fā)現(xiàn)剛剛看不到的小鐵釘又能看到了，這就跟池底‘上升’一樣，倒入清水之后，光的折射讓碗底的小鐵釘也‘上升’了”。這樣的物理小實驗，不需要使用專門的實驗器材，且可以在課后快速完成。通過這樣的實驗教學活動，學生會認識到科學探究并非只能在課堂上或?qū)嶒炇抑型瓿?，也可以借助身邊的生活用品甚至廢舊物品等，設(shè)計物理實驗進行科學探究。而且這樣的物理小實驗看似簡單，但同樣可以為學生提供提出問題、形成猜想或假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案的練習機會。在此過程中，學生的科學思維、科學探究等方面的核心素養(yǎng)，也能夠獲得良好的發(fā)展。

（四）鼓勵學生改進創(chuàng)新物理實驗

科學探究從來不止一條路，物理實驗同樣如此。教材中給出的物理實驗步驟、方法等，雖然凝結(jié)了前人的智慧和經(jīng)驗，但這并不意味著只有應用教材上的實驗方案，才能達成探究目標。為此，物理教師應當鼓勵學生在實驗探究的過程中，結(jié)合實際情況對教材中的實驗或者教師給出的實驗方案進行適當?shù)母倪M創(chuàng)新，培養(yǎng)學生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力，從而促進其科學思維的發(fā)展。此外，物理實驗是學生探究學習物理知識的載體，唯有具備良好科學探究能力的學生，才能結(jié)合探究需要改進創(chuàng)新物理實驗。同時，改進創(chuàng)新物理實驗也是培養(yǎng)學生科學探究能力的一種有效方式。在物理實驗教學的過程中，教師應當注意引導學生轉(zhuǎn)變思路，靈活改進創(chuàng)新物理實驗方案，以此更好地促進其物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

例如，在教學《空氣的“力量”》這一課時，為了證明大氣壓強的存在，教材中設(shè)計了一個冷水澆鐵皮罐的實驗。然而，有的學校實驗室并沒有鐵皮罐，大部分教師會使用易拉罐代替鐵皮罐實驗。但在實驗教學中，又因為找不到合適的蓋子蓋緊易拉罐口，故而使用培養(yǎng)皿、玻璃片之類的物體蓋住罐口，由于罐口密封不夠牢固，且易拉罐中放的水很少，澆冷水時稍不注意就會把易拉罐沖倒，蓋子掉落，導致實驗失敗。針對此種情況，教師可以引導學生適當改進與創(chuàng)新教材中的實驗方法，以此順利開展實驗活動。有同學提出如下改進意見：澆冷水的目的是讓易拉罐降溫，讓罐中的水蒸氣快速液化，這樣罐內(nèi)氣體密度才會減小，易拉罐才會在罐外大氣壓強的作用下塌陷。其實不用澆冷水，將易拉罐放在實驗臺上自然冷卻就好，由于易拉罐中放的水本來就少，自然冷卻也不會花費太長時間。這樣的改進既減少了實驗步驟，又提高了實驗的成功率，而且符合實驗室的實際情況，因此是合理的。此外，學生在改進實驗的過程中還會認識到科學探究講究實事求是，這里的實事求是不僅是誠實記錄實驗結(jié)果，用事實說話，還包括根據(jù)現(xiàn)有條件、結(jié)合實際情況進行實驗探究。

（五）推動實驗教學向課后延伸

在核心素養(yǎng)下，教師應當設(shè)法推動實驗教學向課后延伸，為學生創(chuàng)造更多的實驗學習機會，以此促進學生物理核心素養(yǎng)的提升。推動實驗教學向課后延伸，是指教師提前布置好實驗課題后，引導學生利用課余時間，自主開展實驗探究活動。具體而言，教師可以向?qū)W校申請開放物理實驗室，然后引導學生在課余時間利用實驗室的器材開展相關(guān)的物理實驗探究活動，如此既能借助實驗幫助學生鞏固物理知識，又能為學生提供自主開展實驗探究的機會，甚至發(fā)明創(chuàng)造的場所，對培養(yǎng)學生的科學探究能力、創(chuàng)新思維能力等都是極為有益的。需要注意的是，學校開放物理實驗室，要制定相關(guān)的管理規(guī)定，保證學生課后實驗的安全性、規(guī)范性等，還要安排相應的實驗室管理人員，對學生的課后實驗進行必要的監(jiān)督管理。此外，教師還可以引導學生開展家庭實驗，使用一些家中常見或簡單易得的材料、工具等，自行設(shè)計、開展物理實驗。這樣的物理實驗既新奇有趣，能夠有效激發(fā)學生的物理學習興趣，又有助于培養(yǎng)學生動手操作、創(chuàng)新創(chuàng)造、科學探究等方面的能力，從而有效培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

三、結(jié)語

初中物理實驗教學對于培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)，能夠起到極為重要的推動作用。在物理實驗教學之時，教師應當注意引導學生遵守實驗室的規(guī)定、引導學生自主進行實驗探究、聯(lián)系現(xiàn)實生活進行實驗教學、鼓勵學生改進創(chuàng)新物理實驗等，這些都有助于培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)。當然，在日常教學的過程中，教師還應注意引導學生歸納總結(jié)物理實驗內(nèi)容，以此培養(yǎng)學生的物理觀念，同時還要提醒學生在完成物理實驗后要認真反思，包括反思自己在實驗過程中有何錯漏之處、有何待改進之處，在此基礎(chǔ)上吸取經(jīng)驗，有利于持續(xù)提升學生的科學探究能力。此外，物理教師也應當做好實驗教學的總結(jié)反思、改進創(chuàng)新工作，找到更多有效培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的方法，助力學生全面發(fā)展。