摘 要：物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程，而實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，在整個物理教學(xué)中有著舉足輕重的作用，文章通過分析初中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，提出了核心素養(yǎng)理念下，優(yōu)化初中物理實驗教學(xué)的有效性策略，并給出了初中物理實驗教學(xué)的有效性評價方法，以引導(dǎo)學(xué)生更好地從物理學(xué)視角分析認識世界，解決實際問題，形成物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)理念；初中物理；實驗教學(xué)的有效性；策略研究

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）30-0107-04

核心素養(yǎng)是課程育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。義務(wù)教育物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面。這四個方面的核心素養(yǎng)集中體現(xiàn)了物理學(xué)科的育人價值，是三維課程目標(biāo)的整合、提煉與發(fā)展，其中既有繼承又有創(chuàng)新。

一、 初中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，物理實驗教學(xué)中存在的一些問題制約了學(xué)生的發(fā)展，不利于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

第一，教師教學(xué)理念沒有更新。受應(yīng)試教育的影響，一些教師過分追求升學(xué)率，往往只重視理論知識的講解，而輕視學(xué)生的實驗探究過程，忽視了學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，制約了學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

第二，實驗教學(xué)模式單一。一些學(xué)校在物理實驗教學(xué)中依然采用傳統(tǒng)的“教師講解—學(xué)生聽講—學(xué)生操作”的模式。這種模式忽視了學(xué)生的主觀能動性，此外，限制了學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)思維的發(fā)展，與培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的目標(biāo)相悖。

第三，對小實驗不夠重視。小實驗被認為只是增加學(xué)生的實驗操作時間，而實際上，它是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣和實驗?zāi)芰?、科學(xué)思維的有效手段。小實驗不僅可以讓學(xué)生體驗物理學(xué)所帶來的樂趣，還能降低物理學(xué)習(xí)難度，讓他們感受物理知識其實并不陌生，它們就來源于我們的生活。

第四，實驗室教學(xué)器材陳舊，沒有得到及時補充和更新，導(dǎo)致一些實驗無法完成。

第五，學(xué)生思想上不重視實驗。部分學(xué)生可能對實驗缺乏自信，不敢動手或者不知道如何動手，沒有養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，缺乏相應(yīng)的實驗操作技能，這使得他們的物理實驗?zāi)芰Φ拖隆?/p>

二、 核心素養(yǎng)理念下初中物理實驗教學(xué)的有效性策略

課程改革的推進和《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準（2022年版）》的發(fā)布，使得教師的教學(xué)方法和教學(xué)手段也隨之發(fā)生了更新，學(xué)生的主體地位在課堂教學(xué)中更為凸顯，實驗教學(xué)作為學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的重要載體，實驗教學(xué)策略也應(yīng)進行相應(yīng)的改進和優(yōu)化。

（一）讓學(xué)生在遞進式的實驗設(shè)計中，形成正確、完整的物理觀念

通過實驗幫助學(xué)生形成正確的物理觀念。一方面，學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)，可以主動地參與到知識的形成過程中，在實驗提供的證據(jù)面前，對概念與規(guī)律的理解會更加深入和完善，自然也為解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題打下了良好的基礎(chǔ)。另一方面，學(xué)生在經(jīng)歷實驗探究的過程中，可以體驗到科學(xué)探究的方法，訓(xùn)練科學(xué)思維。同時，學(xué)生還可以受到嚴謹認真、實事求是的科學(xué)態(tài)度方面的熏陶。

以學(xué)習(xí)“浮力”為例，教師可以通過設(shè)計一系列實驗，讓學(xué)生對浮力有一個完整、清晰的認識。

實驗1：感知浮力的存在

引入環(huán)節(jié)，裝水的燒杯中放入木塊，學(xué)生發(fā)現(xiàn)木塊漂浮在水面上，通過對木塊的受力分析，學(xué)生明白了木塊受到了向上托的力，這個力就是浮力，從而建立浮力的概念。接著又在燒杯中放入石塊，發(fā)現(xiàn)石塊會沉在水底，那么沉底的石塊受到浮力的作用嗎？分析可知，任何物體只要放在液體中都會受到浮力的作用，學(xué)生就會認識到浮力是普遍存在的。

實驗2：浮力的大小

浮力是一種普遍存在的力，它是有大小的，用什么方法、什么工具測量浮力？接著學(xué)生利用老師提前準備好的彈簧測力計動手操作，先測量出物體在空氣的重力，然后再將物體浸入水中，可看到測力計的示數(shù)減小，說明物體受到了向上托的力，浮力大小就是兩次讀數(shù)的差值，這不僅讓學(xué)生感受到浮力的存在，同時學(xué)會了測量浮力大小的一種方法——即稱重法。

實驗3：浮力產(chǎn)生的原因

一只乒乓球放入飲料瓶漏斗里，將水緩慢注入漏斗，會看到漏斗口被乒乓球堵住了，乒乓球沉在漏斗的底部，但是蓋上瓶蓋的時候，神奇現(xiàn)象發(fā)生了，乒乓球瞬間就漂在了水面上，為什么乒乓球會漂起來？分析可知，乒乓球上下表面的壓強不同，導(dǎo)致上下表面壓力也不相同，物體受液體向上的壓力大于向下的壓力，上下表面的壓力差就是浮力的形成原因。（圖1）

借助以上3個遞進式實驗，為學(xué)生物理觀念的形成提供了重要依據(jù)，同時學(xué)生在觀察實驗現(xiàn)象和測量實驗數(shù)據(jù)過程中核心素養(yǎng)也得到了提升。

（二）實驗教學(xué)中不斷創(chuàng)設(shè)問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

實驗教學(xué)中不斷創(chuàng)設(shè)問題可以引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。對實驗中遇到的問題，通過思考、分析去解決，讓學(xué)生從物理視角認識客觀事物的本質(zhì)、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系，基于事實證據(jù)做出科學(xué)推理，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

例如，在光的反射學(xué)習(xí)中，實驗教學(xué)中設(shè)計一系列啟發(fā)性問題，讓學(xué)生在基于實驗事實的基礎(chǔ)上思考分析、綜合總結(jié)。

1. 引入環(huán)節(jié)：觀察光的反射現(xiàn)象

把一面鏡子放在桌面，用激光筆對著鏡子照射，卻發(fā)現(xiàn)激光點出現(xiàn)在了天花板上。

提問：對著鏡子向下照射，為什么激光點卻出現(xiàn)在了天花板？引出光的反射現(xiàn)象。激光筆照射時只能看見一個光點，而無法觀察光的具體路徑，能不能想辦法把這個路徑呈現(xiàn)出來？光在反射時會遵循怎樣的規(guī)律？請學(xué)生依據(jù)生活經(jīng)驗，對反射光線、入射光線的空間位置關(guān)系做出基本猜想。最后通過向空中噴水霧的方法來顯現(xiàn)光的傳播路徑。

2. 給出法線定義，探究三線面的關(guān)系

學(xué)生用白色光具盤對自己的猜想進行探究，尋找三線面的關(guān)系。（圖2）

學(xué)生通過多組入射光線與反射光線，觀察發(fā)現(xiàn)反射光總是出現(xiàn)在入射光的另外一側(cè)，如果將光具盤的一半沿中線（法線）向后偏轉(zhuǎn)時，卻看不到反射光線。

提問：反射光線、入射光線位于法線的同側(cè)還是兩側(cè)？當(dāng)光具盤沿法線向后折疊時，看不到反射光線，是反射光線消失了嗎？那我們?yōu)槭裁纯床灰姺瓷涔饩€？這個現(xiàn)象說明反射光線、入射光線、法線三者之間有著怎樣的位置關(guān)系？你們的猜想正確嗎？

3. 探究反射角和入射角的大小關(guān)系

學(xué)生進行實驗并且記下每次的反射角和入射角的數(shù)值，分析所記錄的實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。（圖3）

提問：反射角與入射角的大小有什么關(guān)系？驗證的方法是什么？如果讓光線沿著原來的反射光線入射，你又觀察到什么現(xiàn)象？那么現(xiàn)在的反射光線會和原來的入射光線重合嗎？隨后學(xué)生再次利用光具盤進行實驗。

最后提問：依據(jù)觀察到的實驗和記錄的實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)出光在反射時遵循什么規(guī)律？實驗中自變量、因變量分別是什么？在總結(jié)結(jié)論時，能不能表述為入射角等于反射角？實驗中你有什么收獲？你認為實驗中有哪些值得注意的地方？讓學(xué)生真正動起來，充分地觀察、思考、動手，養(yǎng)成尋根究底、尊重事實的科學(xué)態(tài)度，促進學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。

（三）有效引導(dǎo)學(xué)生參與實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者相似的探究過程，主動獲取物理知識，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，發(fā)展科學(xué)探究能力。一般來講，科學(xué)探究包括提出問題、做出假設(shè)、制訂計劃、收集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達交流、遷移應(yīng)用、反思評價等要素，可以歸納為問題、證據(jù)、解釋、交流四個方面。

例如，在探究影響液體壓強因素的實驗中，有效引導(dǎo)學(xué)生在基于觀察和實驗的基礎(chǔ)上參與實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

實驗：探究影響液體壓強的因素

提出問題：液體的壓強與哪些因素有關(guān)？

猜想與假設(shè)：液體內(nèi)部的壓強可能與方向、液體的深度、液體的密度等因素有關(guān)。

設(shè)計實驗與制訂方案：實驗器材包括微小壓強計、水、濃鹽水和盛液桶。老師介紹微小壓強計的構(gòu)造，讓每個學(xué)生用大小不同的力壓探頭的橡皮膜，觀察微小壓強計U形管兩側(cè)液面高度差的變化。（圖4）

然后老師演示怎樣通過旋轉(zhuǎn)探頭來測定不同方向的壓強，怎樣固定并量出探頭在液體中的深度，并讓學(xué)生知道在實驗中要控制變量。老師引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，概括出液體內(nèi)部壓強的特點。（圖5）

學(xué)生分析論證，得出結(jié)論：液體內(nèi)部各個方向都有壓強；在液體內(nèi)部的同一深度處，液體各個方向的壓強都相等；同種液體內(nèi)部的壓強隨深度的增加而增大；液體內(nèi)部的壓強還和液體的密度有關(guān)。

通過有效引導(dǎo)學(xué)生參與實驗探究，讓學(xué)生認識到液體內(nèi)部向各個方向都有壓強，同時啟發(fā)學(xué)生提出關(guān)于影響液體壓強因素的合理猜想，然后小組討論排除無關(guān)因素，最后教師引導(dǎo)學(xué)生在分組實驗、各小組分析處理實驗數(shù)據(jù)、交流實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上得出液體壓強的特點。通過實驗探究，學(xué)生使用儀器和記錄數(shù)據(jù)的實驗技能得到了訓(xùn)練，并進一步學(xué)習(xí)了控制變量的研究方法，同時提升了科學(xué)探究能力。

（四）實驗教學(xué)中重視反思能力培養(yǎng)，助力科學(xué)態(tài)度與責(zé)任目標(biāo)的落實

在初中物理實驗教學(xué)中，反思能力的培養(yǎng)具有重要的意義。例如，在學(xué)習(xí)測量密度的實驗時，學(xué)生可以通過對實驗數(shù)據(jù)的分析和反思，評估自己的實驗操作是否準確，測量過程是否存在誤差以及如何改進實驗方法等問題。

首先，學(xué)生可以反思自己在實驗操作中的準確性。他們可以回顧自己的實驗過程，仔細檢查每一步操作是否正確。如果發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)與預(yù)期結(jié)果有較大出入，學(xué)生可以思考在實驗操作中是否存在誤操作或操作不準確的問題。通過反思，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)并改正自己的錯誤，提高實驗操作的準確性。

其次，學(xué)生可以反思實驗過程中的誤差問題。在測量密度的實驗中，可能會存在一定的測量誤差，這是實驗儀器的精度或者操作技巧等因素引起的。學(xué)生可以通過分析實驗數(shù)據(jù)，比較不同測量結(jié)果之間的差異，判斷誤差的來源。在反思過程中，學(xué)生可以思考如何減小或消除誤差。例如使用更準確的儀器、改進測量方法或增加實驗次數(shù)等。實驗是學(xué)習(xí)科學(xué)、探索自然的重要方法，在面對實驗現(xiàn)象和真實數(shù)據(jù)時，我們不能妄自下結(jié)論，要尊重實驗事實，并能反思、分析真實數(shù)據(jù)與現(xiàn)象中出現(xiàn)的問題和產(chǎn)生的原因，進而對實驗進行調(diào)整與改進，此過程正是滲透與培養(yǎng)嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度的過程。

三、 初中物理實驗教學(xué)的有效性評價方法

（一）學(xué)生參與度評價

學(xué)生參與度評價是初中物理實驗教學(xué)有效性評價的重要環(huán)節(jié)。其中，學(xué)生實驗參與度和學(xué)生實驗表現(xiàn)評價是兩個重要方面。學(xué)生實驗參與度是通過觀察學(xué)生在實驗中的投入程度以及實驗參與的活躍程度來評估他們對實驗內(nèi)容的理解和掌握。一個積極主動的學(xué)生往往意味著他對實驗內(nèi)容理解得比較透徹，并且能夠正確地使用實驗儀器和測量儀器，合理分析實驗數(shù)據(jù)。相反，一個缺乏參與度的學(xué)生可能需要額外的指導(dǎo)和輔導(dǎo)，才能達到教學(xué)目標(biāo)。

另外，學(xué)生實驗表現(xiàn)評價是通過觀察學(xué)生在實驗中的表現(xiàn)來評價他們的實驗技能和實驗思維能力。學(xué)生在實驗中是否能夠準確地進行觀察和測量，是否能夠獨立思考和解決實驗中遇到的問題，以及是否能夠合理提出假設(shè)和進行實驗設(shè)計，這些都是評價學(xué)生實驗表現(xiàn)的重要因素。一個表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生往往能夠獨立完成實驗任務(wù)，準確地觀察物理現(xiàn)象和測量相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，并且能夠運用實驗結(jié)果來驗證自己的猜想和推測。

（二）學(xué)生實驗成果評價

學(xué)生實驗成果評價也是評估初中物理實驗教學(xué)有效性的重要環(huán)節(jié)。它通過對實驗結(jié)果的準確性和實驗報告的質(zhì)量進行評價，來判斷學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解和掌握程度，進而促進學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展。

首先，實驗結(jié)果的準確性評價是評價學(xué)生實驗成果的一個重要方面。教師可以通過比較學(xué)生實驗結(jié)果和理論值之間的差異，來評估學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解程度和實驗操作的準確性。如果學(xué)生的實驗結(jié)果與理論值非常接近，說明學(xué)生具備較好的實驗技能和分析能力；如果差距較大，說明學(xué)生在實驗中可能存在操作不當(dāng)或理解不足的問題。因此，評估實驗結(jié)果的準確性對學(xué)生的實驗?zāi)芰Φ奶岣吆椭R的鞏固具有重要意義。

其次，實驗報告的質(zhì)量評價也是評價學(xué)生實驗成果的重要內(nèi)容之一。在實驗報告中，學(xué)生需要清晰地描述實驗?zāi)康?、實驗步驟和實驗結(jié)果，以及合理解釋實驗現(xiàn)象和分析實驗數(shù)據(jù)。教師可以通過檢查學(xué)生的實驗報告，評估學(xué)生的實驗觀察和實驗分析能力，合理地分析實驗誤差和提出改進方法等。通過評價實驗報告的質(zhì)量，可以促使學(xué)生提高寫作和表達能力，培養(yǎng)科學(xué)實踐精神和批判思維能力。

四、 結(jié)論

文章通過核心素養(yǎng)理念下初中物理實驗教學(xué)的有效性策略研究，發(fā)現(xiàn)在核心素養(yǎng)理念的指導(dǎo)下，讓學(xué)生在遞進式的實驗設(shè)計中、不斷創(chuàng)設(shè)問題的驅(qū)動學(xué)習(xí)中、有效參與探究實驗中和重視反思能力培養(yǎng)等對優(yōu)化初中物理實驗教學(xué)具有積極意義。此外，通過學(xué)生參與度評價、學(xué)生實驗成果評價和教師教學(xué)效果評價等環(huán)節(jié)，可以全面評估初中物理實驗教學(xué)的效果。因此本研究對提高初中物理實驗教學(xué)質(zhì)量與效果，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)和創(chuàng)新能力具有一定的指導(dǎo)意義。

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作者簡介：柳越（1972～），女，漢族，陜西石泉人，陜西省安康市石泉縣城關(guān)中學(xué)，研究方向：教學(xué)案例。