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摘要：隨著物理新課程改革的不斷深入，在實驗課堂教學中教師應重視培養學生的核心素養，對學生的實驗能力提出更高的要求，積極組織學生開展物理實驗。文章主要圍繞創新物理實驗教學方法、開展實驗背景知識探究、培養學生物理實驗思維以及提高學生物理綜合素養這幾方面展開討論，進而分析核心素養下開展實驗教學的策略。

關鍵詞：物理；核心素養；教學策略

物理是一門實驗性的科學，在物理學的發展過程當中，理論和實踐相輔相成，互相依賴，因此進行物理實驗，對于理解和掌握物理知識起著關鍵的作用。實驗主要是運用儀器和設備再現某一種物理現象，通過在實驗室人為再現的方式，有目的性地研究某一種物理實驗現象。在物理學的發展歷史過程中，實驗扮演著重要的角色，正因為有科學的物理實驗，物理學家們可以總結經驗，發現規律，最終得出正確的實驗結論。

一、創新物理實驗教學方法

現如今，實驗教學中普遍存在以練習代替實驗的現象，這反映出許多教師對于實驗不夠重視，教師認為學生可以通過習題訓練的方式掌握物理實驗。然而“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，教師通過考試實驗習題的方式，大幅度地壓縮了物理實驗的課時，長此以往，會導致學校的實驗室形同虛設，學生埋頭于題海之中，逐漸減弱學生對于物理實驗的興趣。這會導致學校不采購相應的實驗器材，使得物理實驗室無法滿足實驗條件，導致教師無法開展實驗課程，只能通過口述講解的方式代替操作實驗。新課程標準明確提出要培養學生解決問題的能力，《物理課程標準》越來越注重培養學生學科之間的串聯能力。筆者采用將物理實驗課堂與數學課堂相結合的方式，根據物理實驗數據畫出數學函數圖像（如圖所示）讓學生在實驗的過程當中，親自記錄物理實驗數據，并探究實驗數據之間的數學關系，運用物理與數學兩門學科相互交叉的方式，提高學生的學習熱情。為開展物理創新課堂，筆者為學生設計了新型物理實驗，例如，在學習“探究凸透鏡成像規律”時，利用一根蠟燭，一個凸透鏡，還有一塊光屏作為實驗器具。首先進行實驗演示，依次將這三種實驗器具擺放在標尺上，將點燃的蠟燭放置在標尺的原點處，通過改變凸透鏡和成像光屏的位置，學生可以發現，蠟燭在光屏上的成像也是不同的。當蠟燭距離凸透鏡之間的距離為16厘米的時候，光屏上呈現出了一個清晰的等大的蠟燭像，根據物理公式可以得出U＝2F（物體距離等于二倍的焦距時，光屏成像與物體等大），通過標尺可以知道U＝16厘米，因此不難算出F＝8厘米。接著，教師可以讓學生在觀察實驗的過程中記錄實驗數據，主要包括蠟燭到凸透鏡的距離（U）以及成像到凸透鏡的距離（V），然后匯總出學生記錄下來的數據，作出以下函數圖像，如下圖所示。教師向學生講解相關的物理實驗原理，并告訴學生當物體到凸透鏡的距離，與成像到凸透鏡的距離相同的時候，會在光屏上看到一個倒立著的和實際物體大小相同的成像，并且此時根據算式可以列出物理算式，U＝V，而此時可以明確物體距離U等于二倍的凸透鏡焦距，從而就能夠測算出來凸透鏡的焦距。此外在該物理實驗當中，筆者準備了不同類型的凸透鏡，有一些凸透鏡的焦距比較大，有一些凸透鏡的焦距較小。通過多次實驗，學生可以自己測量出凸透鏡的焦距，從而畫出不同的函數圖像。當學生遇到類似的數學函數與物理實驗相結合的題目時，就能夠迎刃而解了。

二、開展實驗背景知識探究

物理需要學生學習到的知識通常都和學生的生活息息相關，對于初中階段的學生而言，他們正處于對這個世界充滿好奇心的階段。作為一名初中教師，應當培養學生善于思考，善于發問的習慣。一些有趣的物理小實驗背后往往也有十分有趣的背景知識，教師可以借助生活當中的事件或者現象，引導學生開展探究活動，讓學生體會到物理實驗在生活中的作用。物理課本當中寫了這樣一個小故事：2000多年前，古希臘學者阿基米德需鑒定國王的王冠是否是用純金制造的，所以要測量出王冠的體積，而王冠是一個不規則的物體，因此他冥思苦想了很久，都沒有想出測量王冠體積的方法。而某一天當他跨進浴缸時，觀察到浴缸中水向外溢出，這一現象給了他靈感，當物體浸在液體當中時，會排開一定的液體體積，那么排出的體積會是物體的體積嗎？隨即他進行了深入的科學研究，從而發現了浸到液體中物體的體積等于物體排開液體的體積，從而順利測量出了王冠的體積。當學生學習了“浮力”相關知識后會了解：阿基米德原理是計算浮力大小的重要方法，因此，有很多學生以為阿基米德原理實驗是獲得浮力大小的實驗，而這樣的理解并不是完全正確的，阿基米德原理包括的內容很多，學生把這一原理的適用范圍變窄了。在學習實驗之后，有必要向學生更深一步講解實驗的相關背景知識。隨著物理學科的發展，人們也逐漸認識到了浸在液體中的物體都會受到液體向上的浮力。后人將阿基米德原理公式總結為：F浮＝G排。即浮力等于排出液體的重力。因此，學生所理解的阿基米德原理實驗并不是為了計算物體所受浮力的大小，而是探究物體所受浮力大小與物體排開的液體重力之間的關系。這樣的表述方式才更加嚴謹準確，更加符合物理實驗學科的嚴謹精神。為了讓學生更加清晰地看到實驗的過程，在開展“探究浮力的大小與哪些因素有關”的實驗中，筆者在實驗室準備了相關的實驗器材，包括：彈簧測力計、金屬塊、量筒和一定量的水。首先，筆者向學生介紹彈簧測力計這一實驗器材的用法，彈簧測力計是一種能測量物體重力的儀器，首先把金屬塊掛在彈簧測力計的下方掛鉤處，此時彈簧被拉長，在紙表盤上也會顯示出一個數值，此時這個數值就表示金屬塊的重力大小，記為F1。第二步，在量筒當中倒入適量的水，記錄下水的體積，記為V1，接下來手提彈簧測力計，將金屬塊浸沒到水中，要使得金屬塊完全沒入水中，此時再記錄一下量杯里水的最高刻度記為V2，此時觀察手中彈簧測力計的數值，不難發現，此時掛著金屬塊的彈簧測力計上顯示的數值已經與第一次顯示的數值不一樣了。根據測力計上兩次顯示數值的差值計算出金屬塊在水中的浮力，即為物體所受的浮力（F浮＝F1－F2）。再計算出兩杯當中水體積的差異，從而得到物體排開液體的體積為（V2－V1），再通過液體重力計算公式，計算出水的重力：G水＝ρ（V2－V1）g，最后比較所得數據的關系，學生不難發現浸在液體中的物體受到的浮力大小，與物體排開液體的重力相同，即F浮＝G水。通過比較發現：物體受到的浮力恰好等于排開液體的重力。而且無論是什么物體和什么液體，也無論物體在液體中是完全浸沒還是浸入一部分，也無論物體在液體中是漂浮還是下沉，通過實驗我們都會發現：物體受到的浮力都等于排開液體的重力。由此總結出了阿基米德原理的內容：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力。

三、培養學生物理實驗思維

美國心理學家布魯納在發現學習理論中強調，在學習知識的過程當中，學生是一個獨立而積極的探索者，其中教師的作用是要為學生提供一個能夠獨立探究的情景，而不是提供現成的知識。所以在初中階段，在物理課堂的教學過程中，教師應當十分注重學生科學思維的養成和建立，學生所面臨的物理實驗的難度大部分并不大，并且很多實驗都能夠在家中自主完成，因此教師可以借助有效的課堂教學，引導學生自主思考，這樣能夠激發學生在課下自主進行實驗探究的動力，幫助學生完成知識的掌握和內化，從而提高課堂教學效果，逐漸使學生養成問題意識。在初中物理教學課堂上，教師要精心設置問題，通過提問的方式來引發學生思考，激發學生的創造性思維，培養學生的自主意識和獨立人格。在物理學科中，要想培養學生的物理實驗思維，要從以下幾個方面做起：首先教師要善于抓住事物的本質屬性和內在規律，對物理問題進行概括；其次是在分析物理問題時，要善于建立物理模型，物理模型是對初中高年級學生提出的更高要求，雖然建立物理模型這一概念相對比較抽象，但是利用模型的概念，能夠幫助學生解決很多物理邏輯思維的問題；最后要引導學生善于運用數學手段（數學公式推導和函數圖像）來解決物理問題，數學是物理學科的基礎，因此學會利用好數學工具是解決物理問題的基礎。比如，教學“光現象———光的直線傳播”的時候，實驗課上準備了一個大水缸和一支激光筆。通過學習，學生知道在空氣當中光線是沿直線進行傳播的，但是光記住這一知識點還不夠，還需要通過實驗的方式讓學生親眼看到。筆者用激光筆朝著天花板進行照射，學生能夠清楚地看到一條射向天花板的直線，接著進行進一步的思考：光線在水中還會是直線傳播嗎？將激光筆放在水缸的左側，向水缸的方向進行照射。學生依然能夠觀察到，激光穿過整個水箱，在光的傳播過程當中仍然呈現出一條直線。此外通過提問的方式，引發學生對于光現象的深入思考：①光為什么是以直線的形式來傳播的？②你能夠舉出哪些現象表明光是以直線形式來傳播的？這些問題對于認真學習新課的學生來說并不難回答，答案全部都在課本當中。在課堂上為了檢查學生的掌握情況，教師可以讓學生合上課本，用自己的語言來回答。考查學生是否理解了什么是光的直線傳播。學生A回答道：“在日常生活當中，人們所見到的光線都是直線，沒有曲線。”這種回答完全正確，因為人們在生活現象當中看到的光線確實沒有呈曲線形式的。學生B在課前查閱了相關的資料，給出了更加專業的回答：“光之所以是直線傳播，這是由光的本性所決定的。一般情況下光可以被看成是一種特殊的粒子，光粒子在不受任何外力的作用下，會一直沿著直線前行。”這時學生C提出質疑：“既然光是沿直線傳播的，那么為什么在下雨天，人們看到的閃電不是一條直線呢？”能夠提出這樣有創造性的問題，說明學生對光現象有自己的認識和思考。關于“閃電為什么不是一條直線”這一問題，很多學生都有這樣的疑惑，當學生無法回答的時候，筆者再對學生的提問進行解答。下雨天出現的閃電，實際上并不是一束光線，而是天地之間形成導電通路發生的放電現象。在慢速觀察當中，科學家發現閃電實際上是高溫電離激發出來的等離子體。由此可見，通過提問的方式進行思考和探究，學生能夠在討論的過程當中收獲更多的新知識，也能夠在探究的過程當中逐漸鍛煉學生的實驗思維，使學生養成科學嚴謹的實驗態度。

四、提高學生實驗綜合素養

對于初中階段的學生而言，在物理課堂上除了要準確理解物理課上的基礎公式和定理之外，能夠獨立完成基礎的實驗操作，也是物理學習的另外一個重點，新課標改革對學生能力的要求變得越來越高，物理實驗的分值也將增大。所以實驗教學也是物理教學的重難點，甚至從某種程度上來講，學生的物理實驗操作能力比他的理論知識點更實用，并且學生的實驗操作能力的高低對他們今后的工作和學習有著重要的影響。在實驗教學過程當中培養學生的核心素養，有利于提高學生物理的綜合能力，從而使得學生具備更強的解決問題的能力。因此教師開展實驗教學的時候，應當合理設置課堂問題，創設出良好的學習情境，豐富學生的學習。新課程標準明確提出在課堂中教師和學生應保持良性互動，不斷對物理學習進行創新發展。生活中，小到照明電路的安裝，各種物體質量的測量，大到交通運輸和生產勞動，都需要這方面的能力。所以，教學大綱把培養學生的實驗操作能力作為素質教育重要的一個方面。物理實驗本身就是一個操作過程。教師最好能讓學生分組實驗，每個人都有操作機會，在演示實驗中，可讓部分學生配合教師一起完成實驗，條件許可時，可將演示實驗改為學生實驗，盡力地提升學生的動手操作能力，這樣對他們學習物理是有極大幫助的。教師可以開展物理趣味實驗比賽來提高學生的參與程度。學生以小組為單位進行實驗比拼，在一個個物理實驗的過程當中，每一個小組能否進行高效的配合是比賽的關鍵，這樣既能夠鍛煉學生的團隊合作意識，也能夠提高學生對于物理實驗的熟練程度。實踐表明，實驗比賽能夠激發學生的討論和思考，也能夠加深學生對于相關物理知識的理解和印象。在實驗比賽的過程中，學生在物理知識的海洋當中進行深入思考，既增長了自身的物理知識，又提高了自身的物理實驗能力，有利于培養學生的綜合應用能力，幫助學生養成團結協作、共同進步的學習氛圍。在物理實驗比賽的過程當中充分展現出了每個班級小組的風采。因此，開展趣味物理實驗比賽的活動意義在于，激發學生對物理的濃厚興趣，提高學生對于物理學科的學習興趣，使學生體會到物理之美。綜上所述，教師組織學生開展有效的物理實驗學習，需要為學生提供足夠的自由發展空間，讓學生在實驗過程當中掌握主動權，從而提高學生的參與度，豐富學生的物理學科知識，提高學習效率。在物理學習階段，教師的主要任務是使學生養成良好的物理學科思維以及科學嚴謹態度，通過組織實驗的方式培養學生的物理核心素養。

參考文獻：

［1］薛鈺康．運用知識圖譜指向核心素養的物理復習課教學設計：以初中物理力學綜合復習教學為例［J］．物理教師，2020（2）：41－43．

［2］沙麗塔娜提·吾肯．利用綜合實踐活動拓展初中物理實驗教學［J］．教育研究，2020，3（5）：74－75．

作者：王錫龍