优化初中物理实验教学，提升学生核心素养路径探索

程登富

（贵州省遵义市第五十七中学，贵州 遵义 563000）

《义务教育物理课程标准（2022 年版）》（以下简称“新课标”）提出，聚焦中学生发展核心素养，培养学生正确价值观、必备品格与关键能力。在此视域下，集中提升学生物理学科核心素养是初中物理教学的重中之重。教师可基于学生物理核心素养发展诉求探索教学优化路径，通过优化初中物理实验的教学方式、教学内容丰富教学内涵，达到促进学生进阶提升的教学目的。

一、物理学科核心素养概述

物理学科核心素养是物理教学价值的集中体现，包括初中生在物理学习过程中应当树立的价值观，应当形成的必备品格以及关键能力，主要可分为物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四部分［1］。其中，物理观念指的是基于物理学的相关理论与方法认识现实世界物质形态、物质的运动状态以及物质之间的相互作用，能够基于相关概念、性质、规律解释自然现象并解决问题的一种素养。科学思维指的是能够从物理学的视角出发，对物质的本质属性、内在规律进行科学探索的一种思维方式，诸如利用物理模型概括物质内在结构、利用归纳演绎等推理方法论证物质理论的思维能力等。科学探究指的是基于现实情况提出问题，基于问题解决需求制定方案，基于方案采取实验操作、科学探究等方法得出结论并对问题作出解释的一种物理能力，如提出问题的能力、物理解释能力等。科学态度与责任是指在长期物理学习后生成的探索物质本质属性的严谨认真的学习态度，如实事求是的态度、辩证思考的态度、社会责任观等。

二、初中物理实验教学提升学生核心素养的原则

（一）趣味性原则

趣味性原则要求教师采取富有趣味的教学手段开展教学工作，由此吸引初中生的实验学习注意力，使学生主动参与到各类教学活动当中［2］。引发初中生物理探索兴趣的方式有很多，如利用生活情景设置导入实验、利用精彩魔术引发物理原理探究等。具体教学中，教师应当根据课程教学需要灵活变换教学方法，将更多体现物质运动、物质属性、物质之间相互作用的生活事例引入课堂当中，通过组织初中生探索具体现象背后隐藏的物理原理驱动学生参与实验，提高学生实验学习效能感，促进学生能力的自主提升。

（二）实践性原则

实践性原则要求教师采取生本化的教学手段组织初中生参与到实验工具准备、方案设计、动手操作等实践工作当中，使学生在此过程中感悟实验原理，总结经验技巧。教师应当尽量设计操作性强的实验任务，要求初中生围绕实验任务查阅教科书，浏览国家中小学智慧教育平台收集相关资料并制定计划，履行计划，使学生在独立或与他人合作完成任务的过程中感悟物理原理并掌握控制变量法、图像法、转换法、类比归纳法等多种实验方法的应用策略，逐步发展学生科学思维与探究能力。

（三）批判性原则

批判性原则要求教师采取逻辑方法组织初中生对实验问题及其解决方式进行选择、识别或假设，使学生认识到解决实验问题的方法并不唯一，形成创造性思维。核心素养视域下的初中物理教学旨在培养初中生科学本质观与思维、实践能力。教师应当减少注入、灌输教学倾向，改变初中生被动接受知识的学习状态，鼓励学生在师生对话、生生交流的过程中大胆表达实验观点，作出相应判断，逐渐养成基于实验内容质疑问难，深度思考的科学价值观。

三、初中物理实验教学提升学生核心素养的路径

（一）借助演示实验树立物理观念

演示教学是一种直观的教学手段［3］。通过现场演示，可以加深初中生对实验准备、操作、现象分析、归纳结论等教学活动的体验，使学生认识物质的形态、属性及结构，感悟物质相互作用的原理，初步形成物质观念。但是，常规的演示教学法存在不足之处，如实验演示、讲解的主体是教师，学生容易沦为观看实验并接受相关原理的客体。针对此类情况，教师可以优化演示教学法，转变师生主体地位，使初中生在学习过程中产生主动观察、主动思考的兴趣，继而自主探究实验因变量与自变量的逻辑关联，思考实验活动中蕴藏的物理原理，形成物质观念、运动观念等物理观念。

1.具体演示实验流程，形成整体认识。物理实验流程包括操作前准备、实践操作以及操作后整理三个阶段。其中，操作前准备指的是明确实验探究主题并提出猜想、设计方案、准备操作器材等；实践操作指的是按照预先设计的方案应用相关器材组成实验模型、调节某一变量观察其改变后其他变量的变化情况、记录变化情况、总结规律等；操作后整理指的是将实验探究所用到的工具、器材，所得到的数据、结论分类整理。在课堂上演示整体流程，可以使初中生明确实验操作的基本步骤，同时使学生从物理学视角出发感悟物质变化所引起的相应改变。实际教学中，教师可以在课上演示整个实验操作流程，并在演示过程中组织师生对话活动，如“你说我做”“我做你猜”等，使学生作为演示教学的主体参与到演示活动当中，加深学生体验。例如，在沪科版八年级物理全一册“科学探究：凸透镜成像”一课教学中，教师可在演示教学中组织“你说我做”活动，与学生展开对话：“蜡烛、凸透镜、光屏等器材都已经备好，我现在该怎么做？”在此活动中，引导学生主动讲出“将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上”“点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜、光屏高度，使三者中心在同一高度上”等指示。这样，按照学生指示内容进行操作，不仅能够为学生直观呈现实验过程及现象，还能使学生在观察的过程中联想、分析、归纳，从而明确物理学理论对相关实验的指导意义，明确实验中自变量、因变量的内在逻辑，形成物质相互作用的观念。

2.演示实验工具制作，培养物理眼光。实验工具在初中物理实验教学中发挥着重要作用。目前，多数教师使用批量购买的工具组织操作活动，常常按照教科书所示内容搭建实验模型，完成相关操作。这种教学方式固然能够使初中生了解相关实验的主题以及操作方法，但在一定程度上限制了学生自由想象、自由发挥，难以培养学生的创新观念。对于此类情况，教师可在教学中为初中生演示实验工具的制作过程，使学生认识到物理实验的形式、方法并不是唯一的，从物理学的角度出发重新审视现实生活中的各种物质，如纸板、灯泡、塑料瓶等。演示过程中，教师还可以围绕工具制作方法、制作原材料提出问题，驱动初中生联想生活场景，提出工具制作创意，进一步增强学生思维的灵活性。比如，在“探究：杠杆的平衡条件”这一实验中，教师可提出问题：“猜一猜，我要使用什么代替杠杆？”“猜一猜，我要使用什么代替钩码？”通过提问驱动初中生在演示活动中运用物理学眼光分析实验器材，感悟现实生活事物与物理研究内容的深刻关系，逐渐树立物质观念。

（二）借助实验活动培养科学思维

从“教”的角度出发展开讲解、操作演示，固然能够加深学生对物理实验内容的认识，但无法引发学生对相关内容的深度思考，不能实现培养学生科学思维的教学目的［4］。提升初中生物理学科核心素养，需要组织更多调动初中生思维的教学活动，使学生在参与活动的过程中基于已掌握的物理知识、学习经验探析客观事物的本质属性，基于物理实验现象总结物理事物的内在规律。

1.组织猜想活动培养分析综合思维。亚里士多德说过：“思维从疑问和惊奇开始。”只有让初中生在学习过程中进行猜测、推理、抽象，才能实现对学生思维的有效训练。猜想活动以确切实验内容为基础，鼓励初中生基于已形成的物理学经验猜测实验过程、现象、结论，锻炼学生物理分析能力。在实际教学中，教师应当根据初中物理课程的实验教学情况适时提出相应问题，使学生在分析、思考相应问题的过程中提出猜想，做出假设。例如，在沪科版八年级物理全一册“科学探究：牛顿第一定律”一课的实验教学中，教师准备三个带斜面的平台与三辆完全相同的小车，分别在三个平面上铺上毛巾、棉布以及木板，然后与学生对话：“你来猜一猜，哪辆小车从斜面上滑下来跑得更远？”针对实验提出的猜测并不是凭空产生的，需要学生综合考虑实验变量，分析不同表面给小车造成的阻力。学生纷纷提出猜想，如毛巾表面的小车滑动的距离更近、木板表面的小车滑动的距离更远等。基于学生提出的猜想，还可与学生展开讨论：“你为什么这样猜想？有什么理论依据？”由此驱动学生联系课上已学习的牛顿第一定律等知识解释猜想内容，训练学生从物理学视角出发阐述物质本质属性的分析思维，达成培养学生科学思维的教学目的。

2.组织归纳活动培养科学论证思维。论证思维是科学思维的重要组成部分，是一种将现实情况与真实数据作为证据进行推理、归纳的一种思维［5］。教师可以在实验教学过程中组织归纳活动，驱动初中生基于实验现象、实验数据探索物理规律，训练学生基于物理事实得出观点、推理结论的论证思维。例如，在“探究影响动能大小的因素”实验教学中，教师可以出示小球从斜面滚落推动平面上方块前进的实验过程，通过调控小球质量（如将小球改成塑料球、钢球等）、调节斜面坡度观察不同情况下方块前进的距离，并将其如实记录下来。在演绎实验内容、呈现观测数据后，组织学生基于实验事实进行推理论证：在保持斜面坡度不变、改变小球质量的情况下，小球质量越大，其落下推动方块前进的距离越大；在保持小球质量不变，斜面坡度改变的情况下，斜面坡度越大，小球速度越快，下落后推动方块前进的距离越大。由此类演绎推理可知：物体动能大小取决于物体的质量与速度，其速度越大、质量越大，动能也就越大。这样，让学生经历观察、分析、推理、论证的全过程，并基于实验情况、数据演绎出物理原理，实现对学生论证思维的有效培养。

（三）借助实验任务促进科学探究

科学探究素养由提出问题、形成猜想、实施方案等关键能力构成。在初中物理实验教学中落实科学探究素养的培养教学，有利于初中生的综合发展。传统实验教学背景下，学生缺乏独立操作、合作探究学习机会，对操作实验器材、调控实验变量等方法理解不透彻。任务教学法是一种围绕具体任务驱动学生实践的教学方法。教师可以将此教学方法应用到物理实验教学当中，通过布置实验任务驱动初中生实践学习，确保学生在实践中获取经验，形成良好的科学探究能力。首先，教师可以布置实验设计任务。基于课程主题组织初中生以小组为单位合作讨论，敲定实验探究主题，并基于现实生活提出物理问题，发出质疑与猜想。通过布置此任务，使初中生形成发现物理问题、提出猜想、制定处理方案的探究能力，为学生参与实验探究奠定基础。然后，可以布置操作任务，要求学生基于已设计的方案应用小车、弹簧测力计等工具组装实验器材，调控实验变量，记录数据，从而锻炼学生按步骤操作的实操能力。最后，可以布置总结任务，要求学生基于实验过程、现象与数据做出结论，锻炼学生物理抽象的评估能力。

（四）借助实验作业培养科学态度

许多物理实验教学内容取材于现实生活。培养学生应用科学知识、科学方法解释以及解决现实生活问题的科学态度，既满足“新课标”对初中生物理核心素养培养教学要求，又符合初中物理实验教学现状。打破专业课程教学与现实生活的隔阂，教师可以从布置家庭作业入手。实际上，许多物理实验可以应用生活工具完成，如土电话实验、卡斯卡裂桶实验等。教师可以围绕实验教学主题布置家庭实验作业，要求学生应用生活中常见的工具探究鸡蛋的沉浮、沸点与气压的关系、水果电池的制作，使学生在应用常见物品完成物理实验的过程中形成探索自然、严谨求真的科学态度，提高学生核心素养水平。

综上所述，培养初中生物理学科核心素养是“新课标”提出的关键要求，目的是促进初中生身心健康成长与核心素养提升。作为物理教学课堂的组织者与管理者，教师有必要肩负起育人责任，将核心素养培育要素有机融入物理实验设计、组织、操作等教学活动当中，在潜移默化中落实物理观念、科学思维等素养培育工作，实现对学生物质观、论证思维、实践操作等综合能力的有效培养。