基于核心素养的物理实验情境教学策略

王玉卿

“物理学科核心素养是学生通过物理学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，是物理学科育人价值的集中体现”。《义务教育物理课程标准（2022版）》指出物理课程要培育学生核心素养、凸显物理课程的育人功能。标准中不仅指出“物理核心素养的四个方面，即物理观念，科学思维，科学探究，科学态度与责任，同时将核心素养的内涵及相关要素贯穿于课程目标、课程内容、学业质量、课程实施等部分”。

基于物理核心素养的实现，物理教学要以育人为导向，情境教学就是为学科核心素养的发展服务的。情境教学以“有情之境”统领整个教育教学过程，在实际教育教学中实现了五育并举，为我们培养新时代的接班人指明了方向。

《义务教育物理课程标准（2022版）》中将一级主题由三个增加为五个，分别是“物质”“运动和相互作用”“能量”“探究实验”“跨学科实践”。这个课程反映了物理学科的本质特征，将课程内容按照本位知识、活动特征和科技联系三个方面进行聚类。“物质”“运动和相互作用”“能量”三个主题是本位知识，“探究实验”是活动特征，而“跨学科实践”属于科技联系。该课标首次将“探究实验”纳入一级主题，凸显了物理实验的育人功能，提升了物理文化教育价值的可操作性。

教师在实验教学中要会根据课堂教学的内容和主题灵活地创设情境，使教学认知活动成为一种包括情感体验在内的综合性活动。教师要从学生的心理和情绪出发增加学生参與课堂教学的主动性，引导和触动学生对课堂物理知识进行思考和探索，让学生对课堂物理知识有较为清晰的认识。这样学习的情感、思维都伴随着情境而生，最终使物理课堂教学提质增效。

一、在实验探究的各个环节创设情境开展课堂实验教学

为了提升学生的核心素养，在长期的教学实践中，通过研究我们总结出了在实验环节创设情境的流程，如图1所示。

（一）创设情境导入，提出问题

1.创设生活情境引入探究的主题。

一节好课，离不开情境的创设。有效的情境创设能很快将学生带入学习的场景中，激发学生的思维，让学生主动学习从而爱学习、会学习。实践证明，我们如果能结合学生的生活实际，充分利用与时俱进的生活话题创设情境，用润物细无声的方式导入新课，会激发学生的内驱力。

教师要深入研究教材内容，加强物理学科和实际生活之间的联系，通过引入具有时效性、典型性的、真实的社会事件创设情境更利于学生理解知识，这种情境是最好的、最自然的，学生能够直接投入到现实生活中，一边学习知识、一边应用知识解决问题，潜移默化地发展学生的能力。

以“谷爱凌滑雪和王濛滑冰夺冠”的视频让学生观察滑板和滑冰鞋的不同，引入压力的作用效果与受力面积有关。学生不仅学习的兴致高昂，而且为中国取得冠军的骄傲和自豪感；以“挪威留坎小镇获得光照”的视频引入光的反射，感受物理给生活带来的改变，激发学习欲望。由学生们日常生活中的所见来结合物理学中的知识引发学生们的思考，进一步加深对物理规律的理解和应用，这也是我们情境创设的主要目的。

2.创设有趣的实验情境引入探究的主题。

物理是以实验为基础的科学，学生在课堂中通过实验来验证、探究物理原理和规律，因此，教师要善于把有趣的实验与教学中的情境创设相结合，引导学生通过实验加深对物理概念和原理的认识，以进一步提高学生的学习主动性和学习能力。

例如：“拍摄教师隔空吹蜡烛的魔术”视频，然后现场观察，发现原来是“玻璃板成像”引起的视觉效果。创设富有吸引力的情境，引起学生的好奇心，激发学习的兴趣，将学生顺利带到“平面镜成像”的学习，并与后面的探究活动照应。

（二）创设相关的问题情境，合理猜想假设

初中物理学科教育教学过程中，对学生的逻辑思维能力以及创新能力有着一定的要求。在进行教学的过程中， 培养学生勇于探究与创新的精神是提升学科核心素养和综合素养的基本要求，在此前提下才能使学生更加高效地进行相关物理知识的学习与理解。 因此，在进行初中物理学科教学的过程中，教师要善于结合当堂课的教学内容和学生的具体学习情况创设相关的问题情境，引导学生们主动地进行相关知识的学习和探究，帮助他们更加高效地提升自己的核心素养。

1.创设类比情境。

运用类比法是启发学生进行知识的联想与迁移，将所学的知识与之前的知识有效地结合在一起，用自己容易理解的方法去掌握新知识。在物理实验教学中运用类比法来创设情境，将新旧知识、物理与生活实际相结合，是培养学生科学思维能力的重要环节。在课堂中创设类比的情境使学生的思维更灵活、更开阔，更具有独立性。在猜想“串联、并联电路中电流特点”时，让学生观察没有分支的水流和分支的水流，将电流与水流类比来猜想电流的特点。

2.创设对比情境。

学生在应用物理原理、规律时，常常会因为没有理清物理原理、规律建构的过程，不能灵活应用，甚至出现一些错误。教师要为学生改正错误提供时间和空间，从反面设置启发情境，引起冲突，让学生通过类比发现错误，加深对原理、规率的理解掌握。经过这样的情景探究过程，学生的印象深刻，较好地解决了矛盾的问题。

猜想平面镜成像的特点时，选择水中景物的倒影图片情境，给学生美的视觉感受，让学生能直观地观察到“像与物对称大小相等”；学生照镜子观察镜中的像又发现“像的大小好像随距离的变化而变化”，与上面的观察形成冲突，对观察的结果提出质疑，引发学生思考像的大小有可能与距离有关？

3.创设学生凭生活经验可感知的情境。

研究者指出，孩子在入学前已经形成一系列对物质世界、生命世界和社会世界的观点，新知识的学习正是以这些前概念为基础的。在生活经验中总结提炼认知，是人类学习的重要途径。在学习物理之前，学生往往已经积累了不少科学经验，利用好这些已有的生活前认知，会对教学的重难点的突破起到事半功倍的作用。

教师通过一系列的演示生活化实验，创设探究情境，使学生已有的经验在情境中产生矛盾，引发学生认知冲突，吸引学生的探究热情，鼓励学生独立思考，提出质疑。

猜想“杠杆的平衡条件时”学生不是很熟悉这个生活现象，教师通过生活中“用秤称不同质量的物体”，学生根据经验观察要达到平衡，老师调节了哪些量，这一情境的创设不仅改变了部分学生认为杠杆的平衡只与杠杆所受力的大小有关的错误经验，而且证实了杠杆的平衡可能既与力有关，也与距离有关的猜想。

4.创设学生活动情境。

猜想“压力的作用效果与哪些因素有关”时，让学生体验：（1）一个手指用大小不同的力压气球；（2）用大小相等的力用手掌和手指压气球。观察两次气球的凹陷程度有什么不同？这样学生由所见所做科学猜想，避免天马行空的猜想。让学生了解科学探究中的猜想是有依据的猜想。

（三）创设实验情境突破设计难点

设计实验是实验教学的重点，也是难点，于是一部分老师课本实验过程讲实验，把实验探究变成了“虚假”探究，让学生失去了素养培养的一个有效途径。

1.创设学生实验活动情境。

课堂是学生的，教师不要包办代替，要给学生展示的机会，让他们有真实、深刻地感受学习的过程。

在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”时，先让学生学习课本中实验设计的方法及思路，然后改变实验器材自主设计实验。在“探究电功的影响因素”时，让学生从能量轉化的角度观察电能转化为光能的多少设计实验。

学生用生活中的物品自主设计实验的活动有利于学生创新能力的培养。设计的成果展示既锻炼学生的拓展思维，又让学生爱上物理，主动去学物理，大大激发了学生学习的兴趣。

2.创设课堂生成性情境及时交流评估。

在经历探究的过程中学生的质疑，提出的问题都是生成性问题情境，很容易引起其他同学的兴趣、共鸣或思考，更有利于学生积极主动的参与。学生提出质疑、问题后，教师要及时地创设问题情境，引导学生去思考和解答其他同学的问题。生成性情境的创设让每个人的思维都活跃起来，每位学生都在积极的思考，不会被动地等待接受。

二、创设任务情境主线开展课堂实验教学

大单元教学是时代的应然诉求，单元教学设计突出整体性、相关性的特征。整体性主要表现在教学内容的整合，突出大概念和核心概念，关注教学内容和教学目标的整合。相关性主要表现在课型的选择与教学目标的相关；教学方法与教学目标和内容的相关；教学活动与教学活动之间和教学目标的相关。

新课标要求教学以实践活动为主线，以主题为引领，以学习任务为载体，整合目标与内容，情境与活动、过程与活动、过程与评价、资源与技术支持等相关要素，设计学习任务。

在大单元教学引领下，我在实验教学中沿着一条任务情境主线设计实验任务，推进实验教学。这个任务群在设计的大单元中可以是某个物体为主线，也可以是某个现象为主线。

在探究“流体的压强与流速关系”一节中，以“乒乓球”这一常见的生活物品为主线，创设学生活动任务情境来开展实验教学。

任务1：让学生用吹风机向上吹乒乓球，乒乓球不会向上飞起，而是悬浮于空中，再让套上一纸桶后，乒乓球就向上飞起。以此作为导入情境，给学生设置疑问，为什么乒乓球悬浮于空中？套上纸筒后为什么飞起？激起学生探究的欲望。

任务2：将乒乓球轻放于漏斗口，用嘴向下吹气，观察吹气的过程中，乒乓球是否下落？停止吹气时乒乓球是否下落？以此作为探究活动，通过学生体验——观察——分析归纳——总结规律（空气流速加快，压强减小）培养学生科学思维的能力。

任务3：将两个乒乓球漂浮在水面上，注射器内充满水，沿水面在两个乒乓球中间喷水，观察两个乒乓球的运动情况。进一步探究得出液体流速加快，压强减小。培养学生全面、综合的科学思维能力。

任务4：解释任务1的问题，在问题解决中感受学习的快乐。并有效地培养了学生语言表达的能力。

在“光现象”一章中以“光的传播现象”为主线展开教学。

任务1：演示光在同种均匀介质中沿直线传播。

任务2：演示光射到物体表面时的反射现象。

任务3：演示光在遇到透明介质时的反射、折射现象。

任务4：演示光经过三棱镜时的色散现象。

三、创设小制作、小实验的活动情境促进课后实验教学

小制作、小实验的活动情境教学是从生活走向物理，再从物理走向生活的，它将课堂的学习与未来的应用联系起来，使学生的整个身心都投入其中。学生不仅体验到了知识运用价值，而且在运用中有效地培养了学习能力，并产生成就感。

为了让全体学生能参与到实验教学中，我从学生的发展考虑，在研究初期就让学生在课后开展小实验、小制作活动，并录制成微视频与学生共享。开展的小实验有“小孔成像、纸锅烧水、瓶吞鸡蛋、覆杯实验、测量步行速度、测量苹果的密度、测量引体向上做的功”等；小制作有“自制照相机、自制望远镜、自制指南针、自制电动机、自制简易喷雾器、自制潜水艇”等。

学生录制视频的过程中，角色开始发生改变，由被动的学习者变成知识的传授者，他们用自己的体验学习知识，更好地展示了学生的思考过程，凸显了学生的主体地位。拍摄视频让学生自主选择学习的时间、地点、内容，推进了学习方式的改革，为学生进行多种方式的学习提供了广阔的空间，能有效激发学生的创造能力，增强创新意识。拍摄成的微视频便捷灵活，方便共享，丰富学生对物理学习的整体认识，提升了学生的科学思维能力。

四、结语

总之，“好学”比“学好”更重要！“育人”比“育才”更根本。只要能让学生动起来，让学生变成课堂的主角，就不失为好的办法。在实验情境教学的过程中只要我们本着“立德树人”的总目标，灵活运用多种方式创设情境，将学生核心素养的形成贯穿课堂，就一定会取得很好的效果。

注：本文系山西省教育科学“十四五”规划课题研究“基于核心素养的初中物理情境教学策略研究”（项目编号：GH-21080）。