核心素养视角下的初中物理实验活动设计

杨松华 张人和

摘   要：核心素养主要是指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。物理学科核心素养要求培养学生的物理学习能力、思维能力和解题能力。物理实验不仅是物理教学的重要方法，更是落实核心素养培养的重要环节，能锻炼学生的探究能力，激发学生学习物理的兴趣。本文从物理学科核心素养的四个层面展开分析，探究如何在初中物理实验活动中落实核心素养的培养。

关键词：核心素养   初中物理实验活动   设计与实施策略

核心素养浓缩了全面发展和素质教育对学生的要求，初中物理学科核心素养主要由以下四个方面组成：物理观念的养成、物理思维的培养、物理探究素养的培养、物理态度的形成。这不但要求学生利用物理知识、思想和观点去看待问题，而且要求学生养成正确的物理思维和方法，培养良好的物理学习态度。实验作为初中物理教学的重要组成部分，是引导学生通过观察实验现象进行“悟理”的过程，也是培养学生物理学科核心素养的关键。为了提高初中物理实验教学的效率，教师要将核心素养的培养融入物理实验活动设计的全过程。

一、质疑批判，培养物理观念

物理来源于自然，也来源于生活，特别是在初中物理中，学生所研究的对象基本上都是生活中常见的素材。因此，在设计物理实验活动时，教师可以从生活素材切入，创设生活化情境，激活学生已有的知识经验，激发学生的学习兴趣。在实验初始阶段，很多学生会用自己的主观意识和生活经验分析问题，很多时候得出的结论都与真实的结论相悖。这时，教师就可以在学生质疑和批判的过程中，引导学生进行物理实验操作，培养学生的物理观念。

例如，在设计“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验时，这个实验需要利用控制变量法，改变接触面的粗糙程度，以及物体与接触面之间的压力，最后才能得出影响摩擦力的因素是接触面的粗糙程度和接触面受到的压力。在实验开始前，笔者利用多媒体播放视频，视频中展示了不同的汽车在不同的路面上行驶的过程，可以看出不同的汽车在不同的路面上行驶的状态不同。笔者提出：“造成这种现象的原因是什么呢？”学生凭借自己的生活经验回答：“因为大卡车比小汽车更重，所以在相同的路面上行驶，大卡车所受的摩擦力更大。”笔者否定了学生的结论，在质疑中引导学生开始了本节课的实验操作。

笔者主要针对“压力与滑动摩擦力的关系”开展实验，让学生通过实验获得正确的物理知识。首先，笔者将一块方形的磁铁放置在木板上，在木板后半部分的底部贴一把钢尺。然后用弹簧测力计拖动磁铁，让磁铁保持匀速直线运动。实验发现，在木板的前半部分运动时，磁铁所受的摩擦力没有变化，但当磁铁运动到后半部分时，磁铁所受的滑动摩擦力立刻增大。最后，笔者引导学生从压力的角度进行思考，通过思考，学生得出“物体和接触面之间的压力越大，物体所受的滑动摩擦力也越大”的正确结论。

二、分析比较，培养物理思维

在日常教学中，教师经常会遇到这种现象：一个简单的物理概念，学生总是无法将其记全，或在应用的过程中总是没有考虑到概念的应用条件，只是将物理概念的主干部分记住了。因此，在设计物理实验活动时，教师可以设计两个简单的比较实验，让学生对相关的两个实验进行分析比较，分析其中的相同点和不同点，在找不同的过程中尝试归纳物理概念，形成物理思维。

例如，在教学“光的直线传播”时，很多学生都知道“光沿直线传播”这个概念，但是大多数学生都没有考虑到这个概念的应用条件，认为光在任何情况下都是沿着直线传播的。这个结论实际上是错误的，书本上的原话是：“在均匀的介质中，光沿直线传播。”所以教师必须要引导学生注意并理解“均匀的介质”的意义。因此，笔者设计了一组分析比较实验，让学生在分析与比较的过程中，加深对概念应用条件的理解。

首先，笔者在一个玻璃水槽中注入蒸馏水，并将光源射入蒸馏水中，这时学生发现光源的传播路径是一条直线。学生可以得出结论：光沿直线传播。然后，笔者要求学生将食盐倒入水中，等食盐沉入水中后，再将光源射入水中，这时学生发现光并不是沿直线传播，而是在蒸馏水与食盐的接触面开始发生了弯折。最后，笔者要求学生将水槽中的水进行搅拌，让食盐和水得到充分混合，再次射入光源，这时学生发现光源的传播路径又是一条直线。以上三组小实验都是笔者不断改进得出的实验方案，三组实验能得出三个不同的实验结论，学生根据这三个实验结论进行分析研究，最终能得出正确的实验结论。分析比较的实验过程对学生来说不仅是理解和记忆物理概念的过程，在实验的过程中对物理现象产生的思考，更是锻炼学生物理思维素养的过程。

三、小组合作，提高探究素养

初中物理探究素养是初中物理学科核心素养的核心内容，核心素养的提高要求学生必须具备一定的探究素养。在物理教学中，探究素养的培养是最具难度和挑战性的，因为学生在对某个物理问题进行探究的过程中，总会遇到各种棘手的问题，这些问题影响着实验的进行。小组合作是初中物理实验教学中最常用的一种教学策略，可以培养学生的交流合作能力、动手操作能力和探究能力。

例如，在教学“大气压强”这个物理概念时，教师可以向学生提出问题：“同学们了解大气压强吗？知道大气压强对我们的生活有多重要吗？”这时候教师可以拿出一个挂钩，将其贴于墙壁上，并将其中的空气挤出，发现挂钩不会掉下，甚至可以悬挂一定重量的物品。教师提问：“在没有涂抹胶水的前提下，挂钩为何不会掉落呢？请同学们进行小组合作，设计实验帮老师解决这个问题。”有的学生在小组中开始思考讨论：“是不是因为有大气压强的存在，挂钩才不会掉下来呢？”要验证这个问题，学生必须要考虑如何抽掉挂钩周围的空气。其中一组学生设计出实验方案，认为在实验中可以利用一个玻璃罩罩住挂钩，随后利用抽气机将玻璃罩中的空气抽出，这样就可以保证挂钩周围的大气压强在一点点地减少，最后观察挂钩的状态，从而判断大气压强对挂钩的影响。在小组合作开展实验的过程中，学生之间进行交流学习，互相交换自己的意见和想法，互相探讨问题的解决策略，能促进学生探究素养的发展。

四、注重细节，培养物理态度

态度是学习的关键，也是初中物理学科核心素养的重要组成部分。在设计物理实验活动的过程中，教师要从细节入手，围绕细节设计来培养学生的物理态度，提高学生的物理实验能力和思维能力。

例如，在教学“串、并联电路中电流的规律”的实验时，本实验主要要求学生设计电路图、连接电路、调节变阻器、观察电流变化和电压表的转动等，每个实验步骤对学生来说都十分重要。要观察到正确的实验现象，得到具有支撑性的实验数据，学生必须认真进行实验。因此，在开展本实验的过程中，教师要严格要求学生，保证每个实验步骤都正确。比如，笔者要求学生在画电路图的过程中，不能出现导线交叉的错误;在连接电路时，必须严格按照电路图连接;在控制滑动变阻器时，不能速度过快，必须要有节奏等。在笔者的强调下，学生对每个实验步骤都精益求精，能养成严谨、踏实、认真的学习态度，有助于物理学科核心素养的形成。

综上所述，物理实验是物理教学的重要组成部分。教师要紧扣初中物理实验教学的要求，从如何提高学生的物理观念、物理思维、物理探究素养和物理态度出发，在完成物理实验教学的同时，完成对学生物理学科核心素养的培养。

参考文献：

[1]王绍刚，李建，胡爱华.基于核心素养的初中物理科学探究活动设计——以“电流与电压和电阻的關系”为例[J].科学咨询（教育科研），2021（8）：138-140.

[2]裴广瑞.浅析初中物理实验教学中培养学生核心素养的策略[J].新课程，2021（29）：41.

（作者单位：江西省永丰县城南学校）