例说核心素养下初中物理实验教学模式的构建

例说核心素养下初中物理实验教学模式的构建

徐中勇

浙江省台州学院附属中学317000

摘要：核心素养下的初中物理实验教学，重在培养学生的动手能力、探究意识、科学的态度，这对于学生今后形成优秀的核心素养是非常有益的。因此，通过实例分析现行初中物理实验教学的一些弊端，提出初中物理实验教学中不但要关注细节中是否以发展学生核心素养为目的，更要从整体宏观上构建利于学生核心素养发展的科学实验教学模式。这种教学模式能让学生在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力，培养社会责任感和科学素养，提升竞争能力。

关健词：核心素养实验教学模式构建

一、提出问题

对于核心素养的内涵，李艺先生认为应从三个层面予以把握：“双基指向”，以基础知识、基本技能为核心；“问题解决指向”，以解决问题过程中所获得的基本方法为核心；“科学思维指向”，旨在通过学习中体验、认识及内化等过程形成相对稳定的思维方法和价值观，得到认识世界和改造世界的世界观与方法论。在这里需要指出的是，与能力既可与生俱来亦可后天形成的特点不同，素养则是后天学习的结果。这就为通过教学来发展学生的核心素养提供了相应的依据。因此，发展学生核心素养的关键环节就是实践活动。而在教学过程中应落实到课堂设计和课堂教学实践上来。只有扎实推进基于核心素养的课堂教学设计研究，才是发展学生核心素养的生命之源。

为此，科学实验作为学生获取知识、培养能力、掌握科学方法的手段，显得更加重要。物理实验的教学活动过程中，应构建具有创造性、实践性的学生主体活动形式，通过学生的主动体验、主动思考、主动探索、主动创造，从而使学生的核心素养得到进一步发展，以适应时代的需求。所以物理实验教学中不但要关注细节中是否以发展学生核心素养为目的，更要从整体宏观上建构利于学生核心素养发展的物理实验教学模式。

二、现行物理实验教学模式的一些弊端

现行实验教学模式中忽略了学生的主体地位，较少考虑学生的后续学习，不利于学生独立探索能力的发展。学生在教师的指导下完成观察和实验，并进行知识的学习，是被动的观察者、实验者。学生对这种方式获得的知识成就感体验不强烈，兴趣自然无法长期保持，这将导致学生核心素养的发展受到抑制。

比如在欧姆定律学习中，教师往往在总结学习电流、电压、电阻的基础上提出：电流与电压、电阻之间有什么关系呢？有经验的教师利用图一所示的实验，调节滑动变阻器，引导学生观察电流表、电压表及小灯炮的亮度，从中提出研究的问题：电流与电压、电阻有什么关系呢？接着教师在图一中把小灯泡换成定值电阻，控制相应的变量，演示电流与电压、电流与电阻之间的关系，并测定相关的对应数值，然后分析得出相应的结论，形成欧姆定律。问题是在这个实验中，当滑动变阻器滑动时，若灯泡变亮，电压表读数变大，电流表的读数也变大，只能说明电流与电压有关。不能让学生了解产生问题的本质所在，也不能自主提出有效研究课题：“电流与电压、电阻有什么关系呢？”。更不能建立科学的猜想和利用控制变量设计实验及进行实验。

这种实验教学忽略了学生的主体地位，完全是我说你听、我写你记、我演你看、我修路你走路的模式。这种教学模式把学生当成了一个能盛知识的容器，采取灌输的方法，以期达到掌握知识的目的。虽然有了一点独立的空间，需动动脑筋，思考该如何按着这条路走，以至于能达到终点。但由于学生没有更多的直接参与变革实验对象的活动，就不可能最大限度地调动认知的主动性和积极性，不可能更好地发挥其认知主体的作用。这样的教学模式没有发挥实验在学习物理中的地位和作用，也没有认识到实验是探索未知领域的重要方法，因而抑制学生核心素养的发展。

三、实验教学的重新构建

学生期盼有更多的实验自主权、更多的直接参与到实验变革中来的机会。不仅是通过实验得出相关的结论，也想知道为什么要这样做实验，期盼通过自己的实验设计来完成相关内容的学习。开展以实验为基础，构建探究性教学模式，从而逐步使学生达到自主掌握有关以实验为基础的探究问题的方法，提高探究问题的能力，使学生的核心素养得到进一步发展。

实验教学从功能到形式具有多样性，故其教学过程可用不同的教学模式。这里展示一种在物理教学中适用性较强的实验教学模式的构建（如下图二所示）。

图二

在这一教学模式中，创设课境、问题激发旨在快速地吸引学生的注意力，叩开学生心灵和走进科学殿堂的大门，激起学生发现问题、提出问题并产生自主探究知识的兴趣，起到新旧知识在逻辑上衔接的作用，是教学过程中不可缺少的一个重要环节。问题的研究涉及到学生的建立猜想、实验设计、实验操作、对实验现象的观察和记录等。而在这里教师应做的方法指导和过程引导，是教学过程中重中之重。实验操作产生的物理过程和现象，由观察者感知得到一定的物理表象，这些表象是由初步的思维加工得到的观察结论，经进一步的思维加工后可得实验结论。因此，得出实验结论是教学环节中的核心。而解决新问题与应用反馈的目的是获得解决的方法和巩固知识。

例如在欧姆定律教学中：根据教学目标，选择适当的教学策略，建立（选择）教学模式（结构模式），并对整个教学过程进行总体构思。学生在实验探究问题的过程中可获得知识和科学研究的方法，其核心素养同时也得到进一步升华。

1.创设情境，问题激发：用图三的两个实验创设学习情境，让学生在实验情境中发现并提出问题。演示图三甲所示的实验，问学生：控制了什么？看到什么现象？哪次电流大？为什么？想到了什么问题？再演示图三乙所示的实验，同样问学生：控制了什么？看到什么现象？哪次电流大？为什么？又想到了什么问题？这样学生对实验现象的分析，发现问题：电流的大小和哪些因素有关？在质疑的思维中很自然地提出研究的课题：电流的大小和哪些因素有关？也为建立科学的猜想提供了依据。

2.问题研究，展开课容：教师在问题研究、展开课容的作用在于方法的指导、过程的引导。利用实验教学模式，引导设计实验并实验之，指导学生进行全面、细致的观察，配合简明的讲解，拓展形象思维，以建立清晰的物理图像，得到直观（理性而具体）的结论。

建立猜想：在问题动力的催动下结合图三实验条件下所产生的实验现象，学生很自然地作出假设并建立猜想：通过导体的电流大小可能与导体两端的电压及导体的电阻有关。而且可能导体两端电压越大通过导体的电流也越大，电阻越大时通过导体的电流越小。在猜想的基础上进行总体构思：利用控制变量法，比较不同条件下通过导体的电流与什么因素有关。即：控制电压U相同时，研究电阻R变化对电流I的影响；控制电阻R相同，研究电压U变化对电流I的影响。

实验方案的确定：一个实验内容往往可以有不同的实验方法。选择实验方案的依据主要有：所选课题的实验目的、要求、内容；实验知识和技能、思维与生理心理特征等。通过导体电流大小跟哪些因素有关的实验，一般以学生已有的知识为设计基础，如图四甲所示。引导学生利用电流表和电压表分别测量通过导体的电流和导体两端的电压，利用滑动变阻器改变和控制电阻的两端电压。然后逐步形成图四乙所示的电路图。并设计实验记录表格。

实验过程：根据所选定的实验思路，逐一分析实验要点、重点和难点，判断学生在观察与思考时可能产生的问题。比如研究电流与电压关系时，应控制电阻不变，利用滑动变阻器改变电阻的两端电压。研究电流与电阻关系时，在改变电阻时，同时应调节滑动变阻器控制电阻两端电压不变。让学生自我选择合适的实验器材，进行分组实验之。实验时，指导观察什么，测量什么，记录什么……。

3.得出结论：实验操作产生的物理过程和现象以及记录的有关数据，由观察者感知得到一定的物理表象。这些表象是由初步的思维加工得到的观察结果，即：电压增加了电流变大，电阻增加了电流反而变小的初步观察结论。如何引导学生得出准确的实验结论呢？这就要经进一步的理性思维加工。引导学生可运用公式法：通过对数据分析，发现U/I=常数，IR=常数。也可利用图像法：作出电阻不变时电流跟电压的关系和电压不变时电流跟电阻的关系的函数图像，如图五所示。得出“电阻不变时电流跟电压成正比和电压不变时电流跟电阻成反比”的结论，逐步形成部分电路欧姆定律。同时，教师与学生一起再次分析在探究欧姆定律的实验过程中，发现发生在同一时刻、同一导体的纯电阻元件中电流与电压和电阻之间的关系。在这里教师应强调：一个原理或规律的建立要经过许多次的实验并要经过时间的考验。

4.解决新问题与应用反馈：这是获得解决的方法并巩固学得的知识。例如欧姆定律的数学表达式：I=U/R，经数学变形得到R=U/I，跟公式I=U/R在形式上相似，就说“电阻R跟电压成正比，跟电流成反比”。你认为这种说法对吗？为什么？与学生一起讨论分析：因为电阻是导体本身的一种性质，它只跟导体的材料、长度、横截面积以及温度有关，跟电流、电压无关，但与U/I的比值有关。在这里为我们提供测电阻的方法，只要测定导体两端的电压值和通过导体的电流，就可根据R=U/I求出导体的电阻。学生在此基础上会产生要继续学习用伏安法测电阻的动力。同时又把物理知识运用到生活实际中去，从而提高分析问题和解决实际生活问题的能力，使他们充分认识到物理知识既来源于生活又是解决生活问题的基本工具。

在初中阶段学生刚接触物理知识，充满着好奇，有新鲜感，同时对物理的学习方法、研究内容又感茫然。人们常说：好的开端相当于成功的一半。在初中阶段早准备，有计划、有目的地培养学生的动手能力、探究意识、科学的态度，这对于学生今后形成优秀的核心素养是非常有益的。物理课堂教学是培养学生核心素养的主阵地，有着不可替代的作用。因此上述实验教学模式的构建重在培养学生的动手能力、探究意识、科学的态度。这种教学模式的指导思想是：创设课堂教学情境，实物激发引出要研究的问题；指导学生用实验方法探索要研究的问题；引导学生用理论分析的方法导出问题结论，证明实验结果；让学生应用自己获得的知识，采取观察实验方法，结合理论分析方法解决实际问题。

总之，不论采用怎样的教学策略、怎样的教学方法和教学形式，初中物理教学重在学生获取知识的过程，注重学生核心素养的培养。教师应以创设课境、问题激发，到问题研究（方法指导、过程引导）的课程设计思想为基础转变教学模式。让学生在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力，培养学生的社会责任感和科学素养，提升竞争能力。

参考文献

[1]李艺钟木柏谈“核心素养”[J].教育研究，2015，9，17-23。

[2]王耀村初中科学教学关键问题指导[M].北京，高等教育出版社，2016，7。

[3]万芳丽初中物理实验探究教学模式探索[D].上海，上海师范大学，2009，5。

[4]付健成初中物理实验探究教学模式的优化研究及其应用[D].武汉，华中师范大学，2016，7。