初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)探究能力培養(yǎng)策略探析

科學(xué)探究能力是義務(wù)教育階段物理核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，深刻影響著學(xué)生未來(lái)在科學(xué)領(lǐng)域中的探索與發(fā)展。這一能力主要涵蓋了提出問(wèn)題、獲取證據(jù)、解釋現(xiàn)象、科學(xué)交流等多個(gè)環(huán)節(jié)，共同構(gòu)成科學(xué)探究活動(dòng)的核心框架。為了實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)目標(biāo)，教師需要深刻認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，探索培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的有效策略，不斷優(yōu)化并完善初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，使其主動(dòng)參與科學(xué)探究活動(dòng)。

一、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的價(jià)值

1.促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)理解

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要性不言而喻。這一能力不僅是對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)提升的要求，還是深化學(xué)生知識(shí)理解、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的重要途徑。實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科學(xué)習(xí)中的重要組成部分，其本質(zhì)在于引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察、測(cè)量、分析和推理等方式，發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象的本質(zhì)與規(guī)律。當(dāng)學(xué)生著手于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)逐漸成為積極的探索者和發(fā)現(xiàn)者，促進(jìn)了其對(duì)物理知識(shí)的深入理解，直觀感受物理概念的實(shí)際應(yīng)用，從而構(gòu)建更為系統(tǒng)、完善的知識(shí)框架。

2.強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新思維

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，其核心價(jià)值在于強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新思維。這要求學(xué)生從觀察現(xiàn)象出發(fā)，經(jīng)歷提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)等一系列過(guò)程，并嘗試運(yùn)用已學(xué)知識(shí)，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以驗(yàn)證或反駁自己的假設(shè)。這種“試錯(cuò)”與“修正”的過(guò)程，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)物理原理和規(guī)律的理解，還能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題時(shí)尋找創(chuàng)新性解決方案的積極性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生得以在理論與實(shí)踐的結(jié)合中逐步構(gòu)建創(chuàng)新思維體系，從而夯實(shí)全面發(fā)展的基礎(chǔ)。

3.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度

基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅關(guān)乎理論知識(shí)的傳授，更在于科學(xué)態(tài)度的塑造與培養(yǎng)。教師可以將物理實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究的直觀體現(xiàn)，為其提供一個(gè)動(dòng)手實(shí)踐、觀察現(xiàn)象、分析原因的平臺(tái)，使得抽象的物理原理具象化、生動(dòng)化。這一科學(xué)探究過(guò)程不僅能教會(huì)學(xué)生如何操作實(shí)驗(yàn)器材、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還能促使學(xué)生以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度操作每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，以此不斷激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，從而促進(jìn)高質(zhì)、高效物理實(shí)驗(yàn)課堂的構(gòu)建。

二、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的策略

1.問(wèn)題：創(chuàng)設(shè)物理情境，提出猜想、假設(shè)

初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“問(wèn)題”要素指的是學(xué)生能夠借助自身的科學(xué)探究意識(shí)，在不同的物理情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出猜想，作出假設(shè)。對(duì)此，教師需要精心創(chuàng)設(shè)物理情境，使之既貼近學(xué)生的生活實(shí)際，又能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心與探索欲。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要提供豐富的實(shí)驗(yàn)素材，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)人引人入勝的物理情境，通過(guò)仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，合理猜想，作出假設(shè)。在此過(guò)程中，教師要充分尊重學(xué)生的主體性，給予其自由發(fā)表觀點(diǎn)的權(quán)利，并針對(duì)學(xué)生所提出的猜想提供積極的反饋和引導(dǎo)，以此強(qiáng)化學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。

例如，人教版《義務(wù)教育教科書(shū)·物理》（以下統(tǒng)稱“教材”）八年級(jí)上冊(cè)“熔化和凝固”這節(jié)課旨在引導(dǎo)學(xué)生理解熔化和凝固的概念，掌握熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)的定義，以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察與分析熔化曲線、凝固曲線的特點(diǎn)。首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧在日常生活中曾經(jīng)遇到的一些與物態(tài)變化相關(guān)的現(xiàn)象，如冰塊熔化成水、蠟油凝固等，借此創(chuàng)設(shè)生活化的物理情境。其次，教師可以適時(shí)提出“為什么不同的物質(zhì)在加熱或冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生熔化和凝固的現(xiàn)象呢？這些現(xiàn)象背后隱藏著怎樣的物理規(guī)律呢？”等問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲。最后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察“探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)熔化現(xiàn)象提出猜想。有的學(xué)生猜想可能固體熔化時(shí)溫度變化規(guī)律與物質(zhì)的種類(lèi)有關(guān)，有的學(xué)生猜想可能與溫度的變化幅度有關(guān)。教師認(rèn)真傾聽(tīng)學(xué)生的猜想，并給予肯定和鼓勵(lì)，使其能夠運(yùn)用科學(xué)的語(yǔ)言來(lái)表述自己的猜想，以此培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出猜想、作出假設(shè)的科學(xué)探究能力。在這樣的教學(xué)氛圍中，學(xué)生不僅能夠扎實(shí)地掌握有關(guān)物態(tài)變化的新知識(shí)，還能夠從實(shí)驗(yàn)中直觀地觀察熔化和凝固的過(guò)程，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

2.證據(jù)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，獲取探究證據(jù)

“證據(jù)”這一要素表明學(xué)生要具備獲取探究證據(jù)的能力。在學(xué)生提出猜想、作出假設(shè)以后，教師需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性，以確保學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒗斫鈱?shí)驗(yàn)原理，使其能夠基于物理實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)，自主或合作設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)步驟。這一過(guò)程不僅可以鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，還能夠?yàn)槠浣酉聛?lái)獲取有效證據(jù)夯實(shí)基礎(chǔ)。在獲取證據(jù)的關(guān)鍵階段，學(xué)生需要運(yùn)用各種測(cè)量工具和觀察技巧，系統(tǒng)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，通過(guò)這些詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)記錄，為后續(xù)反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程提供真實(shí)數(shù)據(jù)，以此深化對(duì)科學(xué)探究方法的理解。

例如，人教版教材八年級(jí)下冊(cè)“摩擦力”這節(jié)課旨在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)，進(jìn)一步理解控制變量法的運(yùn)用，樹(shù)立正確的科學(xué)觀念。課程伊始，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將手放到桌面上，手心朝上，做如下實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1：手平放在桌面上，用力推或拉，使手在桌面上運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)2：手平放在桌面上，用力推或拉，但保持手不動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)3：手平放在桌面上，保持手不動(dòng)，也不用力推或拉。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到摩擦力的存在以后，教師可以適時(shí)提出“摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”這一問(wèn)題，組織學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。首先，學(xué)生可以準(zhǔn)備不同材質(zhì)的表面（木板、玻璃、棉布等）和相同質(zhì)量的滑塊，讓滑塊在這些表面上以相同的速度滑動(dòng)，觀察并記錄滑塊在不同表面上停止所需的距離；其次，學(xué)生改變滑塊的質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，以探究摩擦力與接觸面壓力大小的關(guān)系；最后，學(xué)生改變滑塊與表面之間的接觸面積，進(jìn)一步探究接觸面大小對(duì)摩擦力的影響。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)對(duì)比和分析數(shù)據(jù)，得出“摩擦力的大小與接觸面所受的壓力、接觸面的粗糙程度、接觸面的材料有關(guān)”這一結(jié)論。教師設(shè)計(jì)一系列的實(shí)驗(yàn)步驟，不僅能夠?yàn)閷W(xué)生提供豐富的探究證據(jù)，還能夠培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的能力。

3.解釋：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

“解釋”是指學(xué)生具備科學(xué)分析、論證的能力，能夠?qū)Σ煌膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確地分析與判斷。在學(xué)生收集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程和所獲得的實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行深人分析、總結(jié)與歸納，從而得出合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果是物理實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟，學(xué)生需要結(jié)合現(xiàn)有的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?duì)分析得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行合理檢驗(yàn)，并運(yùn)用科學(xué)語(yǔ)言闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以此強(qiáng)化自身的批判性思維能力。

例如，人教版教材八年級(jí)上冊(cè)“平面鏡成像”這節(jié)課旨在引導(dǎo)學(xué)生理解像的概念，能夠從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中總結(jié)出平面鏡成像的特點(diǎn)和規(guī)律。首先，教師向?qū)W生展示吹蠟燭實(shí)驗(yàn)，使其認(rèn)識(shí)到玻璃板在實(shí)驗(yàn)中所起到的關(guān)鍵作用，借此引入“平面鏡成像”這一課題，使得學(xué)生能夠?qū)Α跋瘛毙纬芍庇^認(rèn)知。其次，教師可以借助“平面鏡所成的像和物體到平面鏡的距離 ；“像與物體的大小 ”“像和物體的連線與鏡面”等基礎(chǔ)填空題，讓學(xué)生初步了解平面鏡成像的基本特點(diǎn)，為接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)探究打下理論基礎(chǔ)。在“平面鏡成像”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生注意選擇薄且垂直于桌面的玻璃板，且蠟燭不能被點(diǎn)燃。學(xué)生通過(guò)認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，收集大量關(guān)于物體與像之間距離、大小關(guān)系的數(shù)據(jù)，將其作為論證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵步驟。最后，教師可以指導(dǎo)學(xué)生采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法，通過(guò)對(duì)多組數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步確認(rèn)像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離之間的等量關(guān)系，以此深化學(xué)生對(duì)平面鏡成像原理的理解。學(xué)生通過(guò)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅能夠驗(yàn)證平面鏡成像的特點(diǎn)，還能夠?qū)W會(huì)如何運(yùn)用科學(xué)方法嚴(yán)謹(jǐn)?shù)仳?yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以此強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究能力。

4.交流：評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，拓展探究?jī)?nèi)容

“交流”這一要素指的是學(xué)生具備良好的溝通能力，通過(guò)傾聽(tīng)他人的意見(jiàn)、表達(dá)自己的觀點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。這一策略旨在通過(guò)促進(jìn)師生之間、生生之間的深度互動(dòng)，進(jìn)一步發(fā)散學(xué)生的思維，不斷拓寬他們的科學(xué)探究視野。

（1）評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師需要組織學(xué)生進(jìn)行深人地交流與討論，使其回顧并評(píng)價(jià)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，相互分享自己在實(shí)驗(yàn)中的觀察與發(fā)現(xiàn)，從而促使學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理。在評(píng)價(jià)的過(guò)程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性、操作過(guò)程的規(guī)范性、數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性等方面入手，分析實(shí)驗(yàn)中可以優(yōu)化的細(xì)節(jié)及潛在的創(chuàng)新點(diǎn)，不斷完善物理實(shí)驗(yàn)方案。

例如，人教版教材九年級(jí)全一冊(cè)“串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律”這節(jié)課旨在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)使用電流表測(cè)量串、并聯(lián)電路中的電流，體會(huì)科學(xué)探究的方法和步驟，總結(jié)出串、并聯(lián)電路中的電流規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，教師需要檢查器材是否完好，以確保實(shí)驗(yàn)中配備了電流表、導(dǎo)線、燈泡、開(kāi)關(guān)等設(shè)備，保證所有設(shè)備都處于良好的工作狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)中，教師需要密切關(guān)注學(xué)生的操作步驟，在確保實(shí)驗(yàn)安全的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生觀察并記錄電流表的讀數(shù)。在這一環(huán)節(jié)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)在于學(xué)生能否正確連接電路，以及學(xué)生在測(cè)量過(guò)程中是否注意到了電流表的量程選擇、讀數(shù)是否準(zhǔn)確。教師除了要關(guān)注學(xué)生總結(jié)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律是否正確，還要注重其數(shù)據(jù)分析能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和語(yǔ)言表達(dá)能力的發(fā)展情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行交流與評(píng)價(jià)，通過(guò)相互分享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題、誤差來(lái)源，以及實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法，從而強(qiáng)化學(xué)生的問(wèn)題解決能力。評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)是這節(jié)課的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教師要評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，全面提升其科學(xué)素養(yǎng)。

（2）拓展延伸。

在實(shí)驗(yàn)操作的初步階段，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生相互分享各自觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及初步得出的結(jié)論。通過(guò)這樣的交流方式，學(xué)生不僅能夠發(fā)現(xiàn)自己的不足，還能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成更深層次的認(rèn)知與理解。在此基礎(chǔ)上，教師可以結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)的原理與結(jié)論，合理引入與之相關(guān)的拓展知識(shí)，拓展實(shí)驗(yàn)的探究?jī)?nèi)容，并讓學(xué)生根據(jù)優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，以此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

仍以“串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律”這節(jié)課為例，在教授完課程主要內(nèi)容后，教師可以設(shè)計(jì)一系列拓展延伸活動(dòng)，以全面深化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解與應(yīng)用。通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)與理論講解，學(xué)生已經(jīng)初步掌握“串聯(lián)電路中的電流處處相等”“并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路中的電流之和”等規(guī)律。為了拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，教師可以引入一些貼近生活的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，如在家庭電路中，各種電器通常以并聯(lián)的方式接入電網(wǎng)，這種連接方式不僅可以保證每種電器都能夠獨(dú)立工作，還可以根據(jù)每種電器的實(shí)際需求合理分配電流，從而實(shí)現(xiàn)高效、安全的電能利用。在完成評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，教師可以提出“當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，如何利用電流規(guī)律進(jìn)行故障排查？”這一進(jìn)階問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生探討電流與電壓和電阻之間的關(guān)系，以及這些關(guān)系在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例。通過(guò)這樣的交流與拓展延伸，學(xué)生不僅能夠掌握串、并聯(lián)電路中電流的基本規(guī)律，還能夠充分體驗(yàn)電流規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用，提升學(xué)生的理解深度和廣度。

綜上所述，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力為主要目標(biāo)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、動(dòng)手操作、分析數(shù)據(jù)、合作交流等多維度的教學(xué)策略，激發(fā)學(xué)生的探究與學(xué)習(xí)興趣。這些教學(xué)策略相輔相成，共同構(gòu)建了一個(gè)既注重理論知識(shí)傳授，又強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)體系。對(duì)此，教師需要不斷反思與優(yōu)化教學(xué)實(shí)踐，積極創(chuàng)設(shè)一個(gè)富有互動(dòng)性與探索性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使得學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，進(jìn)一步強(qiáng)化其科學(xué)探究能力。

參考文獻(xiàn)：

[1］馬好文．淺談基于學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].名師在線，2024（33）：17-19.

[2]姜良斌.初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的實(shí)踐研究[J」.教學(xué)管理與教育研究，2022（22）：88-90.