新课标下初中生实验探究能力培养的实施策略

摘" 要：《义务教育物理课程标准（2022年版）》将“实验探究”作为一级主题呈现，强调物理是一门以实验为基础的学科。本文以八年级第一学期作为一个培养周期，将第一章至第五章的实验探究活动整合成一套系统的培养方案，通过循序渐进的方式，最终达到培养学生实验探究能力的效果，落实学科核心素养的培养目标。关键词：课程标准；实验探究；核心素养基金项目：本文系2023年度广州市黄埔区教育科学“十四五”规划2023年一般课题“‘双减’背景下，初中物理与小学科学衔接的校本课程开发与实践”（课题编号：2023136）的研究成果之一。1" 引言

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）的课程目标突出核心素养，即物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任，充分反映了课程对学生实验探究能力的培养。［1］课程内容方面首次将“实验探究”作为一级主题［2］，大大提高了“实验探究”培养在物理教育教学过程中的重要性。多年来，国内外学者的多项研究结果显示，实验教学在培养学生实验探究能力的效果方面并不理想。“菜谱式”的实验教学导致了学生机械操作，只是“动手”，没有“动脑”，根本无法达到真正的培养目的。学生在实验教学中无法明确实验意图、无法从实验中学到东西；在演示实验时，由于受其他物理现象干扰，学生无法准确观察到实验现象，得到教师预期的实验结论。［3］为了更好地培养学生的实验探究能力，Gunstone R F 和 White R T提出了“预测（Predict）－观察（Observe）－解释（Explain）”（简称POE）策略［4］；Keys C W提出启发式科学写作策略［5］；Yasin M等人提出了“搜索－解决－创新－展示”策略，以提高学生的反思和解决问题的能力［6］；张伟提出了“非常规”物理实验的概念［7］；李春密建构了“物理实验操作能力的结构模型”［8］，以及“中学生科学探究能力结构模型”［9］；2021年，赵芸赫等人构建了开放式实验的设计及实施框架。［10］

笔者在前人的研究基础上，结合教学经验，对义务教育阶段学生实验探究能力的培养进行了初步研究，将人教版初中物理教材八年级上册第一章至第五章的实验探究活动整合成一套系统的培养方案，构建出关于义务教育阶段学生实验探究能力培养的实施策略。2" 实验探究能力培养策略

本研究将八年级第一学期作为一个培养周期，根据每个实验的具体贡献，确定其在本培养周期中承担的功能并进行分类，将所有实验分为观察类实验、探究类实验和应用类实验。在观察类实验中，学生一般不会对实验结果抱有预期，只需要观察并收集数据、分析并找到相关规律即可；在探究类实验中，学生需要明确实验中需要探究的规律，同时通过理论知识预测实验结果，然后通过实验记录结果，并结合理论知识来判断实验结果与预测的是否一致；在应用类实验中，学生往往在已经掌握了规律的基础上进行实验，从而解决新的问题或者获得新的结果。每一个实验经过整合分类，提前安排好相应的任务和完成时间。学生在对应的时间点完成实验并获得的结论。这些结论将成为下一个实验的原理或者基础，从而使实验之间环环相扣、逐步推进。学生在此过程中逐步提高实验探究能力。比如，观察类实验无法直接培养学生的实验探究能力，但学生在完成这个观察类实验时所观察到的现象，可能会对他们接下来进行的实验预测产生积极影响。所以，对实验进行整合分类，能够帮助学生更好地观察实验现象，进而提升实验的成功率。2.1" 实验探究活动内容分类

根据《课程标准》对实验探究主题的要求及笔者具体的教学实践，本文整合了八年级第一学期（从第一章至第五章）实验探究活动（见表1）。观察类实验以建立前设物理观念为主，不要求复杂的操作步骤，也不需要撰写实验报告，学生只需学会利用身边事物正确观察现象即可。由于学生正处于刚刚接触物理实验的阶段，探究类实验在初期并不要求学生撰写实验报告。过早地要求撰写实验报告可能会打消学生的学习兴趣，降低学生的学习动力。因此，即使是探究类实验，教材前两章的实验也是以观察和体验为主，从第三章的实验活动开始才逐渐引入实验报告的撰写。就实验报告的撰写过程而言，从一开始的补全实验报告，到第四章的模仿教材编写实验报告，再到第五章的自主设计并撰写实验报告，该过程层层递进、逐渐深入，经过一个周期的培养，学生最终能够自主设计并撰写规范的实验报告。应用类实验主要是在探究物理规律的基础上，应用这些物理规律探索或验证新的物理现象和知识，同时注重将物理学与日常生活、工程实践和社会发展相结合，以此培养学生跨学科实践能力。除此之外，我们将实验探究能力的培养进行外延拓展，打破时间和空间的枷锁，将空间由“室内”拓展到“室外”，时间由“课内”拓展到“课外”，随时、随处创设培养条件，同时，我们可以借助现代化信息技术记录实验过程，鼓励学生反复学习交流，让学生不仅操作实验，同时也“操作”思维，真正做到“动手动脑学物理”，彻底摆脱“菜谱式”机械操作。2.2" 实验探究能力培养实施

实验探究活动之间的关系图如图1所示（“”中的内容表示《课程标准》要求的学生必做实验）。实验探究活动之间并不是相互独立、毫不相关的，而是相互关联，具有承上启下作用的。活动的每个环节环环相扣，从简单的观察体验到最后的撰写实验报告和录制实验视频，由简至繁、由易至难、由体验至设计、由观察至描述，层层递进，逐步培养学生的实验探究能力，最终达到培养目标。教师以“大单元”进行备课，统筹规划好每个实验的作用和时间点，根据教学进度适时布置相应实验活动或进行相应实验教学，从而达到理想的教学效果。3" 学业质量与评价

《课程标准》提出了“学业质量”的要求，在实验探究能力培养方面，要求学生能够发现并提出要探究的物理问题；能针对问题制订合理的科学探究方案；会进行规范、安全的实验操作；能根据实验目的整理信息，会用简单的图像或表格描述信息并形成结论和作出解释；能描述探究过程和说明探究结果，撰写简单的科学探究报告。［11］因此，教师应该通过循序渐进的方式培养学生，最终引导学生解释实验现象并撰写实验报告，避免学生按照“菜谱式”的实验步骤寻找答案，出现只会操作实验仪器，不会“操作”思维的情况。因此，培养实验探究能力的评价依据是学生课堂实验的完成情况、实验报告的撰写情况和实验视频录制的效果。学生在实验探究活动中的成果表现形式是拍摄的实验视频和撰写的实验报告。教师通过对学生拍摄的实验视频和撰写的实验报告进行及时的反馈和指导，从而不断完善和改进实验教学。除了落实到学业水平考试之外，在学期末的时候，教师通过评价和展示，认可学生的学习成果。4" 结论

《课程标准》的颁布与实施，将促进每一位义务教育阶段的物理教师从提高学生核心素养的角度重新认识“实验探究”的价值，并重新审视传统实验教学中分立的实验。学生实验探究能力的培养不应该仅仅依赖于单个实验，而应立足长远，将知识内容融入真实情境之中，与学生的日常生活紧密相连。通过充分整合各个实验，形成一套完整的实验培养方案。在此基础上，采用循序渐进、递进式地教学方式，才能真正提升学生的实验探究能力，落实学科核心素养的培养目标。参考文献

［1］［2］［11］中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022：4-5，7-8，40．

［3］李春密，顾江鸿. 国外实验教学效果研究及其启示 ［J］. 物理教学探讨，2013，31（5）： 1-4，7．

［4］Gunstone R F，White R T.Understanding of Gravity［J］.Science Education，1981，65（3）：291-299．

［5］Keys C W.Revitalizing instruction in scientific genres： Connecting knowledge production with writing to learn in science［J］.Science Education，1999，83（2）：115-130．

［6］Yasin M，Fakhri J，Siswadi，et al.The Effect of SSCS Learning Model on Reflective Thinking Skills and Problem Solving Ability［J］.European Journal of Educational Research，2020，9（2）：743-752．

［7］张伟.“非常规”物理实验教学［M］.北京：教育科学出版社，2012：54-56．

［8］李春密. 物理实验操作能力的结构模型初探［J］.学科教育，2002（6）：39-42．

［9］李春密，梁洁，蔡美洁.中学生科学探究能力结构模型初探［J］.课程·教材·教法，2004（6）：86-90．

［10］赵芸赫，李春密，赵博涵，等.基于开放性实验问题解决的探究活动的设计与实践［J］.物理教师，2021，42（8）：7-13．