核心素养视域下初中物理探究性实验教学

【摘要】本文以《机械效率》视频课程为依托，针对该教学中存在的探究目的性不够清晰、实验探究教学流程与学习心理错位、学生探究的自主成份不高、学生对实验探究结果交流讨论欠缺等问题，提出通过创设情境明确探究目的、巧设完整探究流程、适当指导以增强探究的自主性、精心营造讨论交流的氛围等教学建议。

【关键词】初中物理 核心素养 探究性实验 教学反思

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）06A-0102-03

基于培养核心素养要求和物理学科特点，结合社会发展需要和初中物理课程标准，物理核心素养被确定为“物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面。物理是一门以实验为基础的学科，无论是哪一版本的初中物理教材，探究实验都贯穿于物理学习，探究是学习物理的重要方法。探究性实验教学是指学生在教师的引导下，运用已有的知识和技能，充当新知识的探索者和发现者，通过设计方案、操作实验探索问题和解决问题的一种教学方式。

笔者在“基础教育教师培训网”上观看了一节《机械效率》视频课程，感受颇深，收获良多，但同时有一些疑问与反思，借机谈谈对探究性实验教学策略的见解。

一、《机械效率》探究性实验教学案例描述

（一）引入

授课教师首先让学生从生活实际出发，意识到认识机械效率的必要性。教师借助生活中的例子，如做题的正确率、蛋的出壳率、产品的合格率等，让学生从中意识到：我们使用机械的时候也要关注它的有效程度，也就是机械的有效率，从而引入机械效率。

（二）学生实验探究（以动滑轮为例）

学生通过实验探究，体验和建立科学的机械效率的概念。

1.引导学生明确所要测量的物理量（PPT展示）

机械效率是指有用功与总功的比，因此，所測量的物理量是：物重G、拉力F、物体提升的高度h、绳端移动的距离S。但是，教师并不是直接告诉学生，而是引导学生去思考、猜想、讨论，让学生明白有用功与总功的实质含义，然后得出所要测量的物理量。

2.探究实验方案及注意事项讲解

为了确保探究实验的成功，教师讲解实验中所要测量的数据、使用的测量工具、测量的步骤以及相关的注意事项等。

师：组装没有问题是吧？

生：没有问题。

师：好，为什么我们要匀速、竖直地往上拉绳子呢？目的是保证滑轮处于一个什么状态？然后我们要用测力计来测力，对吗？大家在使用测力计的时候一定要关注它的量程、最小分度值。

3.实验分组，提供实验器材说明，展示实验数据收集表

师：老师给第一、第二组的是轻滑轮，但是两组的钩码有点区别，第一组只有一个钩码，第二组有两个钩码;给第三、第四组的是重滑轮，第三组一个钩码，第四组两个钩码。轻滑轮、重滑轮提升的钩码数量可能不一样。请同学们将实验数据填写在实验数据收集表中，老师再找一名同学上台展示他们小组的实验数据。

（三）运用实验数据深化对机械效率概念的认识

学生不仅要知道什么是机械效率，还要知道什么因素会影响它、是怎样影响的、怎样才能够提高机械效率等。

教师利用PPT出示“有用功”“额外功”“总功”并解释它们的定义，板书机械效率的定义、定义式及影响滑轮组机械效率的因素。随后，教师让学生计算之前各组实验中滑轮组的机械效率并填写于表格之中（如图4），为教师讲解影响滑轮组机械效率的因素提供事实依据。

（四）课堂检测，强化认知

教师从教材例子出发，通过课堂练习及其反馈，进一步强化学生对机械效率这个概念的认识（练习如图5所示），然后再引导学生把机械效率这一概念运用于实际生活之中，如起重机、升降电梯，通过举例说明让学生意识到在使用机械时并不都是一味追求高机械效率，有时候机械效率虽然不高，但是它也是有意义的。

（五）布置课后作业

教师让学生在课后完成教材中本章节的练习。

二、收获与感悟

《机械效率》这节课是一节概念课，在初中物理学习中，“机械效率”既是重点概念，又是难点概念。整节课都是以“机械效率”这个概念为核心来设计的，很好地将培养学生的物理核心素养融入课堂教学。

（一）物理生活化，养成“物理观念”

教师从生活实际出发，让学生意识到建立机械效率这个概念的必要性;在课堂的最后回归生活，以课堂检测的形式，让学生运用物理知识解决生活中的问题，正确运用物理概念。

（二）创设情境，引导“科学探究”

该教学过程既注重知识整体的形成过程，又引导学生积极参与课堂活动。教师教会学生学习方式、精心准备实验所需器材，使学生的实验探究和成功体验成为了可能。学生的纵向思维得以延伸，横向的知识得以拓展，培养了“科学探究”精神。

（三）小组合作，形成“科学态度与责任意识”

通过分组实验，学生不仅学到了知识，还体验到了科学的方法、实验探究的乐趣。与此同时，学生通过物理学习增强了效率意识、成本意识，树立科学的态度与责任意识。物理教学服务于学生的学习，服务于学生的生活，服务于学生的成长的理念在本节课中得到了良好体现。

（四）问题解决，培养“科学思维”

教师在本节课中引导学生积极参与课堂活动，调动了学生的学习积极性，在学习过程中，学生的接受学习、探究学习、体验学习，交织发生，学生在观察中有思考、听讲中有实验操作，既有独立思考，又有交流协作。教师从学生熟知的事例入手，挖掘其中的道理，获得学生的认同，进而过渡到预设的物理情境之中，以类比的方式认识物理规律，从而达到“以旧引新”的效果。教师通过教学，培养学生科学的思维方法，引导学生学会使用科学思维方法去分析和解决实际问题。

三、《机械效率》探究实验教学疑惑与思考

学生在探究学习中，需要分析资料、设计方案、得出数据、解决问题，探究性教学法及学习法对学生有较高的要求。《机械效率》教学视频是一节示范课，笔者反复观看，收获颇丰，但还是有些疑惑。

（一）教师引导探究目的性不够清晰

探究性实验一般的教学模式为“创设情境—发现问题—设计实验—实验探究—结论—应用”。在开展探究实验之前，教师创设了情境，从生活中的相近例子入手——做题的正确率、蛋的出壳率、产品的合格率，让学生意识到：我们使用机械的时候，也要关注它的有效程度，也就是有效率，从而引入机械效率这个概念，但是对于为什么要测量机械效率、测量它有什么用，并没有做一个清晰交待与说明。引导学生发现问题这一环节在课堂中没有充分体现，学生实验的目的不够明确。教师在课堂后半段表示：我们在使用机械时并不都是一味追求高机械效率，有时候机械效率虽然不高，但它也是有意义的。这会让学生疑惑，机械效率无论是高还是低，都有它的意义，那测量它的目的又是什么呢？授课教师在这一方面没有交待清楚。

（二）实验探究教学流程与学习心理错位

在对学生进行分组，向学生说明实验器材、展示实验数据收集表以及学生完成探究实验后，教师与学生一同探究实验数据，至此，探究实验结束。教师有意留下了机械效率的计算放在后面处理，因为这涉及计算机械效率的三种功概念（有用功、额外功和总功），而教师还没有讲解。将三种功的概念讲解完后，教师再让学生计算机械效率并将计算结果填写于表内。这样教学也许是一种教学创新，但笔者认为，从实验探究到得出实验结论中间的间隔过长，学生早已将之前的实验数据置于脑后，学生探究的兴趣与动机由于时间的阻隔受损严重，甚至于荡然无存。

（三）学生探究的自主性成分不高

在这节课中，“机械效率”是重点概念，通过探究实验，培养学生科学的思维方法，引导学生学会使用科学思维方法去分析和解决实际问题。但从视频教学过程来看，学生探究的自主成份还不够。一是实验前，教师透露了实验器材的分配方案并板书;二是教师对实验数据的测量、实验方案进行了过细的讲解，导致学生形成了思维定势;三是探究的时间只有短短的几分钟，学生思考与操作的时间不够充裕。

（四）学生对实验探究结果交流讨论欠缺

在收集实验数据的这一环节，教师指派一名学生代表填写，中间缺乏讨论与交流，从某种意义上说，这剥夺了其他学生的发言权，学生在实验探究中所做出的付出没有得到教师的认可，长此以往，学生不够活跃，实验探究兴趣被抑制。

四、初中物理探究性实验教学策略之我见

（一）创设情境，明确探究的目的

物理学是一门自然科学，实验在物理教学中占据重要地位。初中物理探究实验主要来源于生活，因此，营造探究性物理实验情境是实现物理生活化的最好方式。教师在教学中应该把教材内容与生活实际有机结合，让学生真正感受到物理在生活中无处不在，并将物理知识运用于现实生活当中，为学生发展提供更大的空间。教师可以通过与学生讨论生活中的物理现象，在思维的冲突中提出问题，聚焦所要解决问题的本质;或者通过运用旧知，在运用过程中遇到“新问题”，将学生置于“书到用时方恨少”的情境之中，学生便有了强烈的求知欲。

（二）遵循学习心理，巧设完整探究流程

实验探究是复杂的求知活动，是操作与思维的协同活动，在这过程中，学生的好奇心理起到了重要作用，教师要利用好学生的好奇心理。学生在探究性实验中大致需要经历如下八个环节：运用旧知进行资料分析、提出猜想、确定实验测量的数据、设计实验方案、测量与统计数据、得出结论、利用实验结论进行理论推理以及解决问题。为了进行有效的实验探究，学生必须具有探究的知识基础，所以，在探究实验教学之前通过分析内容确定教学的起点非常重要，探究实验中途不应该再有新知识的讲授。

（三）适当指导，增强探究的自主性

探究实验教学中，教师普遍担心两个问题，一是学生探究能力欠缺，不能完成相应的探究实验，达不到实验目的;二是探究进展缓慢，耽误太多的时间。这无疑是忽视了提升学生物理学科核心素养的要求，实验探究部分最能体现物理学习的特色，它不仅能帮助学生理解和发展物理观念、提升科学思维能力，且物理实验教学对于培养学生的实验探究能力、科学严谨的作风、态度及责任心等均具有重要的意义。教师应该放手让学生主动探究，教师所要做的只是适当指导。教师应该在创设情境、提出问题、引导猜想方面进行精心的设计，其他方面则更多地由学生通过自主协商、小组合作来完成。

（四）设疑置难，精心营造讨论交流的氛围

教学是一种“交往”，而讨论交流是学生主动参与的重要形式，也是有效教学的重要活动环节。笔者以为，设疑置难是调动学生积极参与讨论与交流，营造良好的学习氛围的重要手段。第一，精心設计问题，教师应在探究实验教学之前将实验内容转化为一个个需要学生思考之后才能解决的问题，甚至可以依据先前的教学经验，故意将学生容易犯错的知识点（或操作点）设置为“陷阱”，唤醒学生的“问题”意识;第二，答案要“深究”，教师对学生的答案（正确的或错误的）要追根溯源，不仅要结果，还要过程，引导学生拓展思维，进行深度学习;第三，营造民主、平等的氛围，教师在引导学生讨论交流中做到公平、公正，同时，问题难度与梯度也要把握好，做到让学生“知难而进”，体验成功的快乐，产生强烈的学习兴趣。

在探究实验教学过程中，学生亲身经历了探究的整个过程，达到了解和认识物理概念及规律的目的，并在这个过程中受到情感的熏陶，激起他们对科学的好奇心和兴趣，锻炼了心智和能力，学生通过探究实验，在认识、计算、比较、归纳和再认识的过程中协作配合，建构正确的物理观念，提升科学探究意识，掌握科学探究的流程与方法，培养探究能力，并在科学推理、科学论证中提高分析问题和解决问题的能力。在初中物理核心素养视域下，如何更有效地组织与实施探究性实验教学，还须教师不断地探索与研究。

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注：本文系广西教育科学“十二五”规划立项课题“信息技术环境下广西师范生教学技能培养研究”（课题编号：2013C149）的研究成果。

作者简介：涂富梅（1971— ），女，广西灵川人，中小学一级教师，大学本科学历，研究方向：中学物理教学。

（责编 刘小瑗）