【摘要】文章以驅(qū)動培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)的育人任務落地為根本目的，聚焦中學生形成物理觀念的需要、科學思維進階的需要、發(fā)展科學探究能力的需要以及樹立科學態(tài)度與責任的需要，探討了在學科核心素養(yǎng)導向下優(yōu)化初中物理實驗教學的策略。

【關鍵詞】核心素養(yǎng)；初中物理；物理教學；物理實驗；教學策略

作者簡介：馬鵬（1987—），男，臨夏市第三中學。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《物理課標》）在“課程目標”中明確指出，義務教育物理課程要立足學生的全面發(fā)展需求，培養(yǎng)學生的物理觀念、科學思維、科學探究及科學態(tài)度與責任素養(yǎng)，使其逐步形成滿足社會發(fā)展需求、適應個人終身發(fā)展需要的必備品格與關鍵能力。鑒于此，文章以初中物理課程的核心模塊—物理實驗教學為載體，對在初中物理實驗教學中培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)的方式方法展開分析，旨在通過對初中物理實驗教學形式的探究與討論，幫助廣大教師更好地發(fā)揮物理實驗教學對于推動學生深度學習、發(fā)展科學素養(yǎng)的作用。

一、借助網(wǎng)絡“力量”，優(yōu)化物理演示實驗

物理觀念是學生從物理學科的視角，對物質(zhì)、運動及其相互作用關系等形成的總體認識，是學生在頭腦中提煉、升華物理概念與規(guī)律的結果，同時也是學生應用物理知識、方法解釋自然現(xiàn)象、解決實際問題的理論基礎［1］。為了在初中物理實驗教學中培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，教師可充分借助多媒體設備、希沃白板等信息化教學技術直觀形象地展示演示性物理實驗，將不易察覺、較抽象且概括性強的物理現(xiàn)象以圖文并茂的方式展示出來，讓學生在多重感官的綜合作用下對物理概念、物理現(xiàn)象的規(guī)律和原理產(chǎn)生更為深刻的認識。

例如，在“聲音的產(chǎn)生與傳播”一節(jié)的教學中，為了引導學生深入認識“聲波”這一物理概念，初中物理教師可利用多媒體設備、希沃白板等教學技術展示“看見聲音”物理演示性實驗。在該視頻中，實驗者將一個小鏡片粘貼在音叉上，并將光源發(fā)出的激光射到鏡片上，將光線反射到墻壁上。在實驗者不敲擊音叉時，光線以直線的形式存在；在實驗者用力敲擊音叉時，光線從直線變?yōu)檎也ǎ划斠舨嬲駝臃戎饾u變小時，正弦波的幅度也逐漸變小。播放這一視頻時，學生會被演示實驗中妙趣橫生的現(xiàn)象所吸引，他們也會在視覺、聽覺感官的作用下更為深刻地認識到聲音是以波的形式傳播的。

二、加強“數(shù)理”融合，完善物理驗證實驗

科學思維是學生在學習物理知識時，基于事實與證據(jù)，綜合運用歸納分析、批判質(zhì)疑、抽象建模、推理論證等方法對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關系進行檢驗和修正，并提出創(chuàng)造性見解及認識的品格和能力?？茖W思維事實上是學生擺脫形象思維依賴、突破慣性思維、形成高階思維能力的前提與基

礎［2］。為有效培養(yǎng)學生的科學思維，教師可基于數(shù)學學科與物理學科的關聯(lián)，啟發(fā)學生從“數(shù)理”融合的視角完成驗證性物理實驗，讓學生通過類比推理、遷移運用的方法解決物理問題，并在此過程中養(yǎng)成重視事實與證據(jù)的理性思考習慣，從而得到思維品質(zhì)、多方面能力的有效提升。

例如，在指導學生完成“驗證阿基米德原理”的驗證性物理實驗時，初中物理教師就可以指導學生運用分類討論的方法對阿基米德原理進行驗證與逆向推理。阿基米德原理為“浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力大小等于其排開的液體所受的重力”，因此學生可以將同種物體浸在不同種類的液體中，如清水、鹽水、油、酒精等，通過歸納整合實驗數(shù)據(jù)驗證阿基米德原理的科學性。

【實驗】驗證阿基米德原理

1.實驗目的：驗證F浮 = G排。

2.實驗材料：金屬球、測力計、溢水杯、水、酒精、食用油、小桶。

3.實驗步驟：（1）用測力計測出金屬球受到的重力與小桶受到的重力；

（2）將金屬球浸入裝滿清水的溢水杯中，讀出此時測力計顯示的金屬球受到的重力，此后用測力計測出金屬球排開的水所受的總重力；

（3）將溢水杯中的清水替換為食用油，重復步驟（2）；

（4）將溢水杯中的食用油替換為酒精，重復步驟（2）；

（5）整合實驗數(shù)據(jù)，證明阿基米德原理F浮 = G排。

在完成這一實驗的過程中，學生的逆向思維能力與發(fā)散思維能力會得到鍛煉，這不僅能夠有效驅(qū)動學生的思維品質(zhì)進階，在舉一反三地運用數(shù)學方法設計與規(guī)劃物理實驗方案的過程中，學生的整體實驗能力也會得到提高。

三、突出“以生為本”，改良物理探究實驗

科學探究素養(yǎng)是學生基于觀察與實驗，產(chǎn)生物理問題，形成物理猜想及假設，并根據(jù)自己的猜想與假設設計實驗方案、收集信息、得出解釋的物理能力，是一種在積極參與科學探究活動、踴躍進行物理實驗探索的過程中形成的物理學習品格［3］。中學物理教師可充分利用小組合作學習模式發(fā)展學生的合作探究能力，讓學生在合作產(chǎn)生實驗猜想、制訂實驗方案、研究實驗數(shù)據(jù)與得出結論的過程中循序漸進地提升科學探究能力與物理實驗能力。

例如，在“摩擦力”一節(jié)的教學中，初中物理教師可在引導學生圍繞“影響滑動摩擦力大小的因素”展開探究性物理實驗活動時，布置如下隨堂練習。

練習1.舉出三個及以上存在滑動摩擦力的生活實例，并基于個人見解定義滑動摩擦力。

練習2.結合滑動摩擦力的概念，分析用彈簧測力計測量滑動摩擦力的步驟及方法。

在學生完成上述隨堂練習后，初中物理教師可根據(jù)學生的作答情況引導學生組成實驗小組，驅(qū)動學生以小組合作的形式完成物理實驗。在引導學生對影響滑動摩擦力大小的因素提出猜想及假設時，初中物理教師可舉出下列生活實例：“部分健身愛好者在做力量訓練時，為了更牢地抓住器械，會使用防滑手套；足球運動員在比賽時，會穿上特制的釘鞋；在大雪過后，一些北方城市的環(huán)衛(wèi)工作者會在路面上撒木屑或煤渣?！痹趯W生了解上述生活實例后，教師可以引導學生猜想影響滑動摩擦力大小的因素，以激活學生思維，引導學生基于事實與證據(jù)提出科學猜想和實驗假設。此后，初中物理教師便可以引導各小組學生利用彈簧測力計、木塊、長木板、毛巾、砂紙等材料，參考教師設計的如下實驗范例，圍繞自己的猜想與假設設計物理實驗方案與實驗數(shù)據(jù)采集表，并在協(xié)作研討實驗方案、實驗思路及方法可行性、規(guī)范性與合理性的基礎上，有序地完成探究性物理實驗。

【實驗范例】探究影響滑動摩擦力大小的因素

1.實驗目的：驗證滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度（或者接觸面積、物體質(zhì)量等）有關。

2.實驗材料：毛巾、砂紙、木塊、長木板、彈簧測力計。

3.實驗方法：控制變量法、比較法。

4.實驗步驟：（1）將木塊置于長木板上，用彈簧測力計水平、勻速地拉動木塊，使其沿長木板滑動，然后記錄彈簧測力計示數(shù)，測出木塊與長木板之間的滑動摩擦力大小；

（2）將砂紙蓋在長木板上，重復步驟1，測出此時木板與長木板之間的滑動摩擦力大??；

（3）將毛巾蓋在長木板上，重復步驟1，測出此時木板與長木板之間的滑動摩擦力大??；

（4）收集、分析實驗數(shù)據(jù)，得出結論。

5.實驗數(shù)據(jù)采集表：如表1。

6.實驗結論：滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度有關，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。

在各組學生依照實驗方案與計劃完成實驗、得出實驗結論后，初中物理教師可組織實驗結論研討活動，讓學生立足實驗數(shù)據(jù)，圍繞影響滑動摩擦力大小的因素展開分析，讓學生的科學探究能力、合作學習能力及問題解決能力得到更充分的鍛煉［4］。

四、開發(fā)“生活”元素，革新物理操作實驗

科學態(tài)度與責任是學生在認識物理學科知識本質(zhì)，把握科學與技術、生活、社會、環(huán)境關系的基礎上，形成的自覺遵守科學倫理的意識與自發(fā)運用科學技術推動社會可持續(xù)發(fā)展的行為習慣［5］。在初中物理實驗教學中，教師可立足物理知識源于生活、服務于生活的本質(zhì)，將“教學做合一”“社會即學校”的生活教育思想融入物理操作性實驗教學，讓學生通過解決真實生活問題構建物理知識體系，更為科學、客觀地認識物理學科知識、科學技術與社會、自然、生活之間的聯(lián)系。

例如，在“太陽能”一節(jié)的教學中，初中物理教師可以先帶領學生學習基礎理論知識，讓學生充分認識到太陽能是人類可以利用的重要能源，了解人類如何從間接與直接兩個層面利用太陽能。隨后，教師可以指導學生以現(xiàn)實生活中常見的太陽能集熱器為原型，合作展開“自制太陽能集熱器”這一操作性物理實驗。

首先，初中物理教師可為各個實驗小組提供與太陽能集熱器結構、工作原理有關的信息，讓學生通過整合信息，獲得開展本次操作性物理實驗的靈感，明白自己可以應用不透光的容器模擬太陽能集熱器的保溫水箱，用透光性高、熱量傳遞快的材料模擬太陽能集熱器的蓋板，用框架穩(wěn)定、支撐性強的物品完成太陽能集熱器的基本框架。

其次，初中物理教師可在學生明確本次操作性物理實驗的意圖與基本操作思路后，為學生提供廢紙箱、易拉罐、保鮮膜、廢棄玻璃片、紙杯等現(xiàn)實生活中隨處可見的廢舊材料，讓學生開動腦筋，思考如何利用這些廢棄生活物品。在學生沒有思路時，教師可以適當引導學生用鋁制易拉罐制作保溫水箱、用廢棄木條搭建太陽能集熱器的基本框架、用保鮮膜或玻璃片充當太陽能集熱器的蓋板等。這類制作實驗裝置與模型的活動既可以鍛煉學生動手操作能力與實驗規(guī)劃設計能力，又可以使學生的創(chuàng)新潛能得到開發(fā)，有助于學生形成保護環(huán)境、節(jié)約資源的觀念與環(huán)保意識。

最后，在各組學生利用各種生活素材、廢棄物品設計出自制的太陽能集熱器后，初中物理教師可指導學生應用自制太陽能集熱器收集熱水，并用溫度計檢測保溫水箱中水溫的變化情況。在學生完成上述步驟后，教師還可以鼓勵學生根據(jù)測量數(shù)據(jù)對自制實驗裝置進行改良。

在本次操作性物理實驗活動中，學生可以積累學習物理知識的經(jīng)驗，了解與太陽能等新能源相關的知識，形成利用科技發(fā)展推動社會進步的社會責任感。

結語

總而言之，實驗教學是中學物理教學的重要組成部分，在培養(yǎng)學生思考習慣、塑造學生科學精神等方面上有著突出作用。為有效培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，在初中物理教學中，教師可以通過優(yōu)化演示性物理實驗、驗證性物理實驗、探究性物理實驗以及操作性物理實驗的方式完善初中物理課程教學結構，為學生提供豐富的實踐機會，讓學生在深刻感知物理學科魅力的同時實現(xiàn)全面發(fā)展。

【參考文獻】

［1］劉永娟.初中物理實驗教學的著力點研究［J］.廣西物理，2022（4）：79-81.

［2］徐海東.在初中物理實驗中融入科技制作的教學實踐：以初中光學實驗部分為例［J］.廣西物理，2022（4）：88-90.

［3］杜陳.基于新課標核心素養(yǎng)導向下的初中物理實驗教學初探：以《磁體與磁場》為例［J］.好家長，2022（32）：49-51.

［4］李小鵬.學科核心素養(yǎng)導向下高中物理實驗教學策略研究［J］.數(shù)理天地（高中版），2022（18）：95-97.

［5］尹傳海.智慧課堂在物理實驗教學中的應用研究：以初中物理《凸透鏡成像規(guī)律》實驗教學為例

［J］.廣西物理，2022（3）：152-155.