核心素养下初中物理实验教学的实践研究

张妍

摘要：物理实验是初中物理教学的重要内容，优化物理实验教学，既是培养学生良好物理核心素养的需要，也是提升物理教学效果的必然途径。在新课程理念的背景下，物理实验教学更是培养学生物理核心素养、提升学生实验技能的重要渠道。为此，物理教师在教学中，要充分挖掘物理实验教学的优势，创新教学策略，优化教学手段，不断提升物理实验教学的实效，在提高教学质量的基础上发展学生的物理核心素养。

关键词：物理实验;核心素养;实践研究

核心素养培养是当前教育工作的重要任务之一，核心素养的培养也已渗透在各个学科的教学点滴之中。初中物理学科承载着培养学生物理核心素养的重任，实验探究是物理核心素养的内容之一，因此，初中物理实验教学中，既要注重实验基础知识讲解，又要认真培养学生的实验探究能力，为提高学生的核心素养奠定坚实的基础。本文结合笔者自身授课实践，就如何在初中物理实验教学中培育核心素养进行探讨。

1   重视实验讲解，夯实基础知识

众所周知，提高学生的实验探究能力建立在对实验基础知识的牢固掌握之上，因此，授课中应注重初中物理实验知识讲解，使学生切实打好实验基础，为实验探究能力的提升做好铺垫。一方面，教学中为学生讲解相关实验原理，尤其在实验的过程中要求学生认真观察实驗现象，分析引发实验现象的内在原因，尝试总结相关的实验结论，以更加深入地理解物理知识。另一方面，教师要鼓励学生分析影响实验现象的因素，提高学生对实验细节的认识，为他们以后的动手操作带来良好的启发，保证实验的顺利完成。

密度测量是初二物理教学的重点，也是难点。在讲解测量物体的密度实验时，教师要为学生认真讲解实验原理，即，根据密度的计算公式ρ=m/v进行实验。实验中涉及的知识点有天平的使用以及量筒的读数方法等，因为之前的讲解，学生已经掌握了使用天平以及读取量筒数值时的注意事项。课堂上鼓励学生根据所学的实验知识进行动手操作，并设计相关的问题，要求学生思考：实验中的误差有哪些？使用量筒测量物体体积时，比实际的值是大还是小？为什么？如果无法测量物体的质量或体积，该怎么办？这些问题都是基础的物理问题，教师对学生提出这样的问题，不仅能够夯实学生的基础知识，更重要的是建立学生对于整个实验环节的全面整体认知。进行物理实验，只有在全面了解并掌握实验全流程的基础上才能够得出正确的实验结果，教师以问题的形式引导学生对物理实验中从头到尾的各个细节进行把控，在学生脑海中构建起一幅相互关联、相互影响的物理画卷，让学生能够正确把握其中的各个环节，从整体入手进行实验效果的精确控制，这对于学生的实验成功与否是至关重要的一点。基础知识是搭建知识大厦的根基，在这方面容不得半点马虎，教师应当对其中的细节进行细致讲解，让学生完全吃透、看透、操作熟练、目的明确，这样才能真正进行有效的物理实验教学。在进行这样的细致讲解时，往往会因课堂教学的时间有限而无法全部传授给学生，此时教师就要把握讲解的重心，在一些关键点入手，将决定实验成败的关键因素为学生分析透彻即可。

物理教学中，一些关键的知识点需要我们教师重点讲解，针对学生的思维障碍，通过细致入微的分析，帮助学生走出思维的沼泽地。在本节实验中，教师通过给学生提供动手实验的机会，更好地加深了学生的印象，巩固了所学的实验基础知识，很好地提高了学生的实验操作熟练程度。同时，通过设计相关问题引发学生思考，有助于拓展学生实验思维能力。最终学生积极思考，正确地回答出了问题，达到了预期的教学效果。

2   创设实验情境，做好实验训练

为提高学生的实验探究能力，在学生牢固掌握实验知识的基础上，教师要注重创设新颖的实验情境，对学生进行实验训练，在巩固基础知识的同时，提高学生实验思维的灵活性。一方面，认真总结学生学过的实验知识，明确重点实验内容，对学生已学的实验知识进行整合、创新，要求学生灵活运用所学知识设计实验方案。另一方面，在实验过程中，应认真观察学生的操作，掌握学生实验过程中存在的问题，给予针对性的指引，使学生及时纠正实验中的错误，确保实验的成功进行，增强学生实验训练的自信。

例如，在进行测量物体的密度实验后，教师为学生创设以下新颖的实验情境，对学生进行训练：提供烧杯、水、牛奶和天平，要求学生根据所学，运用给出的实验器材，自己设计实验步骤，测量出牛奶的密度。该实验情境是教材中实验的拓展，具有一定的难度，能很好地锻炼学生的实验灵活性。认真观察给出的实验器材，可知缺少量筒，因此无法直接测量牛奶的体积，此时需要用替代法进行求解，即，通过测量水的体积间接求出牛奶的体积。学生经过认真思考，设计如下实验步骤：首先，使用天平称出空烧杯的质量m1;其次，向烧杯中倒满水，称出总质量m2;再次，将烧杯中的水倒掉，向烧杯中倒满牛奶，称出总质量m3。则烧杯的体积V=V牛奶=（m2-m1）/ρ水，则不难计算出牛奶的密度为ρ牛奶=（m3-m1）/（m2-m1）ρ水。该实验的训练很好地拓展了学生的思维以及实验探究能力。由于年龄上的固有限制，学生在一开始往往无法给出正确的实验设计，针对这种情况，教师不能心急，而是要循循善诱，适当提出反馈问题，反问学生这样会不会出现某些误差或者失误，引导学生发现实验设计中存在的漏洞。当学生能够设计出正确的实验步骤后，教师应当用适当的称赞话语表扬学生，让学生对自己的能力产生信心，从而能够在今后的步骤设计中大胆开阔自己的思路，实现实验教学的有效创新，这种细心引导和鼓励是构建实验情境中的重要一环，它们一同组成了帮助学生建立详细完备实验设计的教学方法。

构建实验情境能够很好地激发学生的探索欲望，在学生陷入思考后，教师针对实验中的瓶颈及时给予点拨，当学生茅塞顿开、问题得以顺利解决后，学生既感受到了运用物理知识解决实际问题带来的乐趣，又掌握了学以致用的本领。

3   优化实验设计，丰富学生思维

物理思维的培养是物理学科的重要内容，是学生物理核心素养的重要组成。在物理教学中，教师要引导学生学会分析物理知识，感受知识的本质，厘清知识之间的内在规律，学会构建物理模型，在对问题的分析和推理中生成对新知的独特理解，并在对知识的质疑中提出自己的见解。这样，学生的学习能力才会逐步得到提升，他们的思维也才会在实验的不断优化和精心预设中得到发展。

例如，在教学“摩擦力”时，探究影响摩擦力大小的因素是这一节课的重点。新课伊始，笔者列举学生生活中熟悉的自然现象，然后直接提出问题：摩擦力大小与哪些因素有关？学生结合相关现象产生怀疑并提出假设。有学生认为，摩擦力可能与接触面的材料有关，他们通过比较，得出汽车在平直公路上行驶要比山路快，而且还省油。也有学生认为，摩擦力跟物体所受的重力大小有关，他们观察一辆相同的汽车，坐满乘客时要加大油门才能跑起来。还有学生认为，摩擦力大小跟物体运动的速度有关，一个物体运动速度越快，受到的摩擦力就越小。这几个学生都有一批“粉丝”，他们都认为自己的观点是正确的。在经过争论和思考之后，笔者和学生们通过实验对这几个观点进行了验证。首先，通过设计一组对比实验，针对这三个有代表性的观点一一进行验证，让学生在实验现象的观察中产生深刻的印象，对摩擦力的知识形成了深刻的认知。最终通过实验，学生认识到摩擦力的大小只决定于接触面的粗糙程度和压力的大小，与其他的因素都没有关系。这样的实验拓展了学生的思维，极大地激活了学生的探究意识，吸引学生深度融入物理实验的探究之中，既培养学生的实践能力，又发展了学生的物理核心素养。

实验原本是鲜活真实的现象，对学生充满了吸引力。但是如果我们刻板地演绎物理实验，同样会遭遇学生的厌倦。在物理教学中，若想优化学生科学思维的培养，教师在教学中，应尽可能地引导学生提出问题，鼓励他们展开质疑，从而激活学生的思维，对实验进行优化设计，科学地进行整合。引导学生借助实验手段，对物理问题进行论证，不仅可以促使学生的物理实验能力得到较大提高，更会让学生的物理核心素养在耳濡目染中得到发展，物理能力自然也会与日俱增。

4   理论联系实际，丰富探究内容

在初中物理教学阶段，学生所学的内容和自身生活存在着各种关联，因此，为了提升物理实验教学效果，教师可以采用理论联系实际的方法，让学生将物理知识和生活现象联系起来，不断丰富学生的探究内容。生活经验是指在生活中凭借认知和观察不断积累起来的经验和常识，这是学生最熟悉的一套经验体系，将物理知识联系到学生的生活经验中来，极大地降低了学生理解物理实验的难度，有效促进其进行知识学习和探究，为学生的物理实验学习打开了新的大门。

如在进行弹力的讲解时，学生接触到的是物理学上对弹力的抽象定义，这种定义不仅使学生难以理解，且教师进行教学时也会觉得较为枯燥，这时候教师就可以采用理论联系实际的方法，为学生的实验探究提供突破的思路。 教师首先为每位学生准备一个生活中常见的乒乓球，接着让学生开始实验：“大家将乒乓球悬在离桌面一定高度的空中，用手抓住乒乓球接着松开手，此时你会观察到什么现象呢？”学生此时开始进行实验，观察到乒乓球不断从桌面上弹起、落下。此时教师询问学生：“乒乓球为什么会不断弹起呢？是什么给了它弹起的力？”学生此时就会回答教师：“是桌面。”教师看到学生能够凭借自己的生活经验分析出其中的一些原理后就可以开始引入弹力的相关物理知识，在讲解的同时，利用多媒体为学生播放乒乓球落下时的慢放动画，让学生仔细体会。这样，就让学生通过生活中的物品将物理知识和生活经验结合起来，实现了物理实验内容的引入。

5   鼓励实验反思，注重实验总结

实验反思是提升学生探究能力的重要环节，也是升华学生能力的重要途径。因此，教学中应注重鼓励学生反思实验，对实验的过程进行评估，通过反思能够对实验的细节进行优化，不断提高实验效果。一方面，要求学生认真反思实验考查的物理知识以及相关的实验思路，并与其他学生进行交流，分享实验经验，注重采纳他人可行的意见，对实验进行适当改进;另一方面，认真总结实验技巧以及自身在实验操作中的问题，针对实验中的不足认真分析原因，是实验基础知识掌握不牢固，还是应用实验知识的灵活性较差，而后采取措施加以针对性的弥补与强化。

同样，在测量牛奶的密度实验后，教师要给学生留下一定的反思时间，要求他们认真回顾实验过程，在实验的过程中有哪些地方会导致密度测量产生误差，是质量测量不准还是体积测量不精确导致的误差？我们应该采取何种措施加以避免，或者是否有什么替代措施能规避这种问题的发生？在教师提出这些问题后，学生会针对实验过程抒发自己的想法，此时，教师可以选择将每位学生提出的想法写在黑板上，并针对学生所提出的观点进行分类。例如有的学生认为是眼前的道具准备不够充分，实验器具本身存在一定缺陷，这可被归类为实验前准备步骤所发生的错误;有的学生则认为是操作不当导致的结果失败，学生的这个观点可以归类为实验过程中所发生的错误;有的学生则认为是在记录时出现了差错。学生对实验结果的反思和分析都是基于自身在实验时所进行的观察和思考，教师引导其说出自己的分析依据，让不同的学生针对自己的观点展开辩论，最终由教师揭晓正确的答案并对提出正确观点的学生进行表扬，这样就实现了实验过程的有效回顾与反思。学生对实验过程和实验结果进行汇总、评价可以让学生更加全面地了解整个实验过程，锻炼了学生的观察力和思辨力，后续再遇到类似的实验情境时能够迅速找到实验思路，并及时给予解决。

在教师的鼓励下，学生积极反思，结果发现将烧杯中的水倒掉后直接加入牛奶，残留在烧杯中的水会稀释牛奶，导致测量的牛奶密度较实际值小。于是教师要求学生认真反思，相互讨论，最终经过认真讨论找到优化实验的方法，即，实验过程中将烧杯中的水倒掉后应用力甩掉烧杯中残留的水，进一步提高实验的准确性。另外，实践发现，部分学生遇到一些新颖的实验时不知如何下手，教师可以引导学生认真分析相关原因，总结相关实验方法，即，无法直接测量出物体的质量、体积时，应灵活运用水的密度以及相关的浮力知识，间接进行测量。

6   结语

核心素养是学生学科素养中最核心的部分，实验能力是学生物理学科素养的重要组成，是学生综合能力培养的关键环节。初中物理是学生接触物理学科的起始阶段，初中物理教师要创新教学方法，不断点燃学生对实验的兴趣和热情，从物理学习之初就萌生对物理奥秘的无尽兴趣，产生对物理新知濃厚的探究欲望。为此，在初中物理实验教学中，为更好地提高学生的实验探究能力，顺利完成核心素养培育工作，教师应积极总结以往的教学经验，通过夯实实验基础、做好实验训练并引导学生认真反思与总结实验中的不足，创新开展实验教学工作，不断促进学生实验探究能力的提升。

参考文献：

[1]惠贵清.初中物理实验教学中学生核心素养的培养策略[J].新课程研究，2020（08）：22-23.

[2]杨春华.谈新课标下初中物理实验教学的实践与策略[J].中学物理，2009，27（12）：5-7.