核心素養(yǎng)下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐與思考

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，義務(wù)教育階段物理課程旨在“促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展”。物理作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要組成部分。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、揭示物理規(guī)律，從而為學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成與發(fā)展創(chuàng)造有利條件。因此，初中物理教師應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要途徑，以有效的教學(xué)實(shí)踐策略落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，形成自己的教學(xué)思考，全面發(fā)揮學(xué)科育人價(jià)值。

一、核心素養(yǎng)下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐策略

（一）情境實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，引出實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題

導(dǎo)入環(huán)節(jié)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的起點(diǎn)，其效果直接影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣、參與度以及核心素養(yǎng)的發(fā)展。教師可利用情境實(shí)驗(yàn)進(jìn)行導(dǎo)入，以迅速吸引學(xué)生注意力，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)揭示實(shí)驗(yàn)主題，激發(fā)學(xué)生的好奇心，使其積極主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)探究與操作[1]。因此，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師需精心設(shè)計(jì)情境實(shí)驗(yàn)，聯(lián)系物理知識(shí)和生活中的物理現(xiàn)象，突出實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性、趣味性和實(shí)踐性，讓學(xué)生深入情境，明確探究主題。

例如，在滬科技版初中物理八年級(jí)第四章第二節(jié)“探究：凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可以設(shè)計(jì)“比較生活中的凸透鏡成像”情境實(shí)驗(yàn)，利用多媒體投屏展示照相機(jī)、投影儀和放大鏡三種生活中常見凸透鏡的成像效果，讓學(xué)生觀察和比較它們的成像特點(diǎn)，猜測每種成像對(duì)應(yīng)的凸透鏡類型。待學(xué)生完成猜測后，教師可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析凸透鏡成像的虛實(shí)、大小、正倒與哪些因素有關(guān)，并鼓勵(lì)學(xué)生提出假設(shè)。提出假設(shè)后，學(xué)生往往迫切地希望驗(yàn)證自己的猜想，教師可因勢利導(dǎo)，讓學(xué)生猜測實(shí)驗(yàn)意圖，從而自然引出本節(jié)實(shí)驗(yàn)的主題一一探究凸透鏡成像的規(guī)律。

在導(dǎo)入環(huán)節(jié)中引入情境實(shí)驗(yàn)，能促使學(xué)生親身參與，與情境互動(dòng)，初步了解實(shí)驗(yàn)對(duì)象和探究方向。在此過程中，學(xué)生會(huì)對(duì)未掌握的物理知識(shí)產(chǎn)生興趣，形成強(qiáng)烈的求知欲，進(jìn)而主動(dòng)揭示實(shí)驗(yàn)主題和意圖，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)奠定良好開端。

（二）分析實(shí)驗(yàn)原理，形成正確物理觀念

實(shí)驗(yàn)原理是指支撐整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作和現(xiàn)象解釋的基礎(chǔ)性物理規(guī)律或科學(xué)理論。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，圍繞實(shí)驗(yàn)主題分析原理是指確定設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的物理知識(shí)，奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)[2]。更為關(guān)鍵的是，在分析實(shí)驗(yàn)原理的過程中，學(xué)生能從直觀的物理現(xiàn)象入手，了解物理現(xiàn)象中物體的運(yùn)動(dòng)變化及其相互影響，進(jìn)而在探索規(guī)律的過程中形成“運(yùn)動(dòng)和相互作用”“物質(zhì)”等物理觀念。因此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)原理分析環(huán)節(jié)不容忽視，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生積極參與分析，在明確實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上形成正確的物理觀念。

例如，在“探究：凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生基于導(dǎo)入環(huán)節(jié)的情境實(shí)驗(yàn)猜測凸透鏡成像可能與物體到凸透鏡的距離有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，教師可以組織學(xué)生開展合作討論，交流提出上述猜測的理由。該教學(xué)活動(dòng)的目的是讓學(xué)生總結(jié)提出猜測時(shí)所依據(jù)的物理知識(shí)，即確定實(shí)驗(yàn)原理。比如在討論中，有學(xué)生提出：“根據(jù)所學(xué)知識(shí)可知，凸透鏡能夠成像是因?yàn)楣獾恼凵洮F(xiàn)象。以放大鏡為例，光線通過透鏡時(shí)發(fā)生折射，折射光線或其反向延長線會(huì)聚形成像；而調(diào)整放大鏡與物體之間的距離時(shí)，像的大小、虛實(shí)等特性也會(huì)隨之改變?！庇纱耍瑢W(xué)生確定本次實(shí)驗(yàn)的原理是光的折射，且認(rèn)識(shí)到凸透鏡與物體之間距離的變化（運(yùn)動(dòng)）會(huì)影響成像，從而深入理解“運(yùn)動(dòng)和相互作用”的物理觀念。

分析物理實(shí)驗(yàn)原理能夠幫助學(xué)生為猜測尋找理論依據(jù)，驗(yàn)證猜測的科學(xué)性和可靠性。同時(shí)，在分析過程中，學(xué)生能夠觀察事物的發(fā)展變化，了解其中的作用機(jī)制，從而形成正確的物理觀念。

（三）串聯(lián)探究問題，綜合培養(yǎng)科學(xué)思維

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是物理教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性、引導(dǎo)學(xué)生推理論證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師需要指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)能夠驗(yàn)證假設(shè)的實(shí)驗(yàn)方案。為避免學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中偏離實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，教師可以問題為導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)載體，引導(dǎo)學(xué)生逐步完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。然而，單一的探究問題難以持續(xù)發(fā)揮導(dǎo)向作用，因此需要串聯(lián)多個(gè)探究問題形成完整的問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生深入思考、推理和論證，確保實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與可行性。同時(shí)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，形成最佳實(shí)驗(yàn)方案，由此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維[3]例如，在“探究：凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)以下問題鏈：

1.驗(yàn)證“凸透鏡成像與物距有關(guān)”這一假設(shè)需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？2.應(yīng)該如何組裝這些實(shí)驗(yàn)器材？器材擺放的位置、高度等有無特殊要求？3.如何通過改變物距來觀察成像的變化？4.如何有效獲取凸透鏡成像與物距有關(guān)的證據(jù)？5.實(shí)驗(yàn)器材的選擇和安裝方式是否需要改進(jìn)？現(xiàn)有方案能否充分驗(yàn)證假設(shè)？是否有創(chuàng)新優(yōu)化的空間？

依托這五個(gè)相互關(guān)聯(lián)的問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)需要哪些器材、如何安裝，得出調(diào)整物體到凸透鏡距離的最佳方案，并對(duì)實(shí)驗(yàn)器材、數(shù)據(jù)采集方式以及整體方案的合理性進(jìn)行質(zhì)疑和論證，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是獲取實(shí)驗(yàn)證據(jù)、驗(yàn)證假設(shè)的關(guān)鍵步驟。將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要素轉(zhuǎn)化為探究問題，既能指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)科學(xué)可行的實(shí)驗(yàn)方案，又能有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理、科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維。

（四）合作探究實(shí)驗(yàn)，發(fā)展科學(xué)探究能力

實(shí)驗(yàn)既是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要內(nèi)容，也是學(xué)生獲取知識(shí)、掌握證據(jù)、分析論證、解決問題的途徑。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生與小組成員協(xié)作配合，執(zhí)行實(shí)驗(yàn)方案，規(guī)范操作器材，完成數(shù)據(jù)采集與推理論證，體驗(yàn)完整的科學(xué)探究過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生進(jìn)行小組交流與反思，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與不足。這些環(huán)節(jié)能有效提升學(xué)生的科學(xué)探究能力[4]。因此，教師應(yīng)當(dāng)組織學(xué)生開展合作探究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中主動(dòng)承擔(dān)責(zé)任，努力完成任務(wù)，從而獲得科學(xué)探究能力的發(fā)展。教師也要關(guān)注實(shí)驗(yàn)過程，及時(shí)幫助學(xué)生解決疑難，帶領(lǐng)學(xué)生走出論證誤區(qū)，為學(xué)生的能力發(fā)展提供必要支持。

以“探究：凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)為例，教師應(yīng)指導(dǎo)各小組分工合作完成探究實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)施時(shí)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分配任務(wù)，賦予組員不同的角色，其中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)作為全體成員的共同任務(wù)。當(dāng)小組遇到難以解決的問題時(shí)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)尋求幫助，在他人的點(diǎn)撥與幫助下及時(shí)調(diào)整思路，避免影響學(xué)生的探究積極性。具體分工如下。

器材組裝員：按照實(shí)驗(yàn)方案要求組裝凸透鏡、蠟燭和光屏，將各器材固定在光具座上。調(diào)整器材位置，確保燭焰中心、透鏡中心和光屏中心處于同一水平高度，如圖1所示。

器材調(diào)整員：借助刻度尺，按照 ugt;2f， 的順序調(diào)節(jié)物距（注： u 表示物距，即蠟燭到凸透鏡的距離； f 表示焦距，即焦點(diǎn)到凸透鏡的距離）。

測量員：每次調(diào)整蠟燭與光屏位置后，利用刻度尺測量物距 （u） 、焦距 （f） 和像距 （ν ）（注： u 表示像距，即凸透鏡到光屏的距離）。

信息采集員：配合測量員工作，記錄其獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；將觀察到的成像特征（正倒、大小、虛實(shí)、位置等）記錄下來。

復(fù)核員：對(duì)每項(xiàng)操作進(jìn)行核查，對(duì)每條記錄進(jìn)行復(fù)核，確保實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性。

所有小組成員共同參與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論歸納，基于實(shí)驗(yàn)獲取的信息，總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律，如表1所示。

在探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生驗(yàn)證了“凸透鏡成像與物體到凸透鏡的距離有關(guān)”的假設(shè)，總結(jié)了物距變化對(duì)成像性質(zhì)的影響規(guī)律，從而掌握了凸透鏡成像的基本規(guī)律。同時(shí)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)器材組裝、數(shù)據(jù)測量、條件控制、信息采集、現(xiàn)象觀察、結(jié)論論證等環(huán)節(jié)提升了科學(xué)探究能力，并基于客觀數(shù)據(jù)，深化了對(duì)“運(yùn)動(dòng)和相互作用”的理解，培養(yǎng)了科學(xué)思維。

（五）復(fù)盤實(shí)驗(yàn)過程，樹立科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，待學(xué)生能夠調(diào)用物理知識(shí)正確解釋物理現(xiàn)象、開展探究實(shí)驗(yàn)后，教師應(yīng)進(jìn)一步升華實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感，發(fā)揮物理學(xué)科的育人價(jià)值，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。這一目標(biāo)可以通過引導(dǎo)學(xué)生復(fù)盤實(shí)驗(yàn)過程來實(shí)現(xiàn)，包括總結(jié)實(shí)驗(yàn)理念、方案制訂和具體操作等方面的不足，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，發(fā)展學(xué)生批判性思維，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。

以“探究：凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)為例，首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和方案設(shè)計(jì)，評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案能否達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、是否?yán)格遵循實(shí)驗(yàn)原理，并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到，唯有嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)才能得出可靠結(jié)論。其次，指導(dǎo)學(xué)生反思實(shí)驗(yàn)操作。檢查是否存在操作不規(guī)范、測量不精確、記錄不翔實(shí)等問題，并將這些問題與可能的實(shí)驗(yàn)誤差建立聯(lián)系，使學(xué)生客觀認(rèn)識(shí)自身科學(xué)探究能力的不足之處，進(jìn)行有效的自我反思。最后，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀層面思考實(shí)驗(yàn)的意圖與價(jià)值，探討凸透鏡成像規(guī)律在實(shí)際生活中的應(yīng)用，建立物理知識(shí)與社會(huì)生活之間的聯(lián)系，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，物理實(shí)驗(yàn)研究的根本目的不僅在于滿足個(gè)人探究欲，更在于推動(dòng)社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步。

基于對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的復(fù)盤，學(xué)生重新回顧猜測、分析、論證的過程，既可以加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法、結(jié)論的印象，也能反思不足，積累經(jīng)驗(yàn)，深化對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。

二、核心素養(yǎng)下對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考

（一）明確物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)定位

在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)不應(yīng)僅局限于傳授物理知識(shí)和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，更應(yīng)注重通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法解決物理問題、獲取物理知識(shí)，同時(shí)發(fā)展科學(xué)思維，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的綜合發(fā)展。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師需要開發(fā)不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教育價(jià)值，保障核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的落實(shí)。

（二）改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

在以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)從傳統(tǒng)的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)者、實(shí)踐者。為此，教師需要改進(jìn)教學(xué)方法，采用情境導(dǎo)入法、問題驅(qū)動(dòng)法、合作探究法等教學(xué)策略，驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。同時(shí)，教師也要關(guān)注實(shí)驗(yàn)探究與操作過程，確保學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，達(dá)成預(yù)期目標(biāo)。

（三）強(qiáng)調(diào)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的社會(huì)意義

核心素養(yǎng)培養(yǎng)的根本目的在于育人，培養(yǎng)對(duì)社會(huì)發(fā)展有積極影響的人才。因此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)其社會(huì)意義，使學(xué)生明白掌握科學(xué)的探究方法和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度是為將來適應(yīng)和推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步奠定基礎(chǔ)。此外，教師還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生保持批判性思維，敢于質(zhì)疑不合理的實(shí)驗(yàn)方案，勇于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，為其成長為創(chuàng)新型人才創(chuàng)造條件[5]

三、總結(jié)

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展方面具有獨(dú)特的教育價(jià)值和功能定位。初中物理教師應(yīng)當(dāng)合理利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，保證所采用的教學(xué)策略能夠真正促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。教師需要深入思考實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能和價(jià)值，科學(xué)調(diào)整目標(biāo)定位，優(yōu)化教學(xué)方法，彰顯社會(huì)意義，將核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求落實(shí)到教學(xué)實(shí)踐中，達(dá)成預(yù)期培養(yǎng)效果。

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作者簡介：黃思萍（1984—），女，廣西壯族自治區(qū)平南縣平南街道第二中學(xué)。