核心素养下的中学物理探究式实验教学创新策略

李 润

（甘肃省武威第八中学，甘肃武威 733000）

实验在中学物理中具有重要的地位，不仅能够让学生感知物理抽象概念、定理与具体现象之间的联系，也能够让学生经历物理理论的发现和验证过程。探究式实验创新有助于帮助学生更好地理解抽象物理概念，发现物理规律，强化知识点之间的逻辑关系，促进学生的实验意识，培养学生学习能力、探究能力和创新能力。中学物理应顺应核心素养理念，开发和利用实验资源，丰富实验类型和内容，开展学生乐于参与的探究式实验，体现学生的主体性。

一、中学物理探究式实验教学现状

（一）探究式实验理念滞后

核心素养下，中学教师应引入先进的实验理念，采取学生易于参与的实验内容，引导学生开展探究式实验，让学生在实验中获得更多的经验和知识。但是，就中学物理实验教学而言，教师常常采取传统的演示或分组实验方法，实验理念滞后，实验内容、实验原理和实验步骤都按照教材中的要求一步一步来，学生按照教材或是教师的要求进行操作即可，教师将自己的实验知识灌输给学生，束缚了学生的自主性，不能够体现出实验对学生的启发、教育价值［1］。

（二）实验资源和物品单一

在中学物理探究式实验中，教师应该引入多样化的资源和物品，引导学生通过不同的方法、思路开展物理实验，释放学生的活力，培养学生的探究能力。但是，在实际的中学物理实验中，教师并没有对实验物品、资源进行拓展，而是严格按照教材实验内容选择实验物品，单一的实验资源和物品不利于学生多样化的探究，阻碍了学生实验能力的发展，束缚了学生的思维，中学物理探究式实验开展效果不佳，不及预期。

（三）学生自主探究意识不足

学生是探究式实验的设计和实施者，这就需要学生有主动探究的意识，能够依据实验内容科学利用现有资源和实验物品，灵活设计物理实验，通过参与和操作得出结论。然而，学生普遍自主探究的意识不强，在面对探究实验时没有明确的思路，只能照搬教材中的思路和步骤进行模仿，并没有自主深入探究的意识，导致学生的实验设计能力、操作能力不能够明显提升［2］。

（四）缺乏探究实验科学指导

授人以鱼不如授人以渔，对学生进行科学的实验方法指导能够激趣励学，提高学生的探究效率。然而，在开展中学探究实验的过程中，教师往往关注学生的实验结果，不注重学生的实验思路和实验过程，缺乏对学生科学的实验方法指导，学生只知其然而不知其所以然，参与实验却不得其法，参与探究实验的目的性不强，没有抓住实验的关键步骤，实验效果并不理想。

二、中学物理探究式实验教学策略

（一）优化理念，改进探究式实验教学模式

核心素养带来了全新的教学理念，革新了教学的育人模式，体现了学生的主动性。物理实验是提高学生教学参与程度，培养学生核心素养的载体，如何开展中学物理探究实验成了教师关心的问题。以往中学实验教学基本都是教师手口并用，一边操作、一边讲解，学生并没有亲自参与，加上一些实验步骤和现象学生看不清，理解不了，影响了学生的实验体验，降低了学生兴趣。教师应立足中学物理实验特点对现有实验教学理念进行优化，引入适合学生参与和探究的理念与方法，融入学生感兴趣的素材与资源，契合学生实验操作的实际需求，采取灵活多样的实验形式，与学生一同参与探究式实验活动，观察学生的表现，分析实验效果，改进探究式实验教学模式，给学生良好的实验体验。如在“流体压强与流速关系”演示实验中，教师可以将其改为探究实验，让学生动手参与：找一根饮料吸管，然后将一个空心的小球放到吸管上面，再将吸管竖直放到嘴上，小球在吸管上保持不动，然后通过吸管吹小球，猜想一下小球会不会掉下来。学生自主参与，通过实验发现小球在气流的作用下离开吸管，但是并没有掉下来，而是悬浮在吸管上方。此时学生好奇心大增，教师因势利导，让学生探究实验背后的物理规律，通过实验现象分析流体压强与流速的关系，在增强学生实验体验的同时，帮助学生深入理解流体压强与流速关系，效果比教师给学生展示实验更佳。在中学物理探究式实验中引入易于学生参与的教学理念，采取与实验内容和学生兴趣契合的教学方法，能够增强学生的探究动机，在参与探究的过程中理解实验的原理和操作要领，经历从具体现象到抽象规律的思维过程，深化学习内容，提高探究能力，培养学生的实验积极性和主动性［3］。

（二）自主设计，培养学生的实验创新能力

核心素养下，教师要发掘物理实验的育人价值，结合教材中的演示和分组实验内容，因势利导，依据学生的实际物理能力和实验能力，关注学生实验设计能力的发展，给学生更多的自主空间，释放学生的活力，鼓励学生在教材实验的基础上进行改进和拓展，开展探究实验自主设计活动，创新实验教学模式，体现学生在实验中的思路和想法，培养学生的实验设计能力，促进学生个性化发展。如在“测小铁块密度”实验时，一般需要量筒、水、天平等实验器材，通过天平测量小铁块质量，通过量筒测量小铁块体积，然后依据密度公式计算小铁块的密度。教师可以让学生思考测物体密度实验的原理，发挥学生的想象力，鼓励学生进行创新，假如在“测小铁块密度”实验中找不到天平，是否能够自主设计探究实验测量未知密度的物体。在没有测量小铁块质量的情况下，学生采取不同的方法开展实验探究活动。有的学生采取曹冲称象的方法设计实验：先将一个烧杯放入到水盆中，然后放入小铁块，等稳定后在烧杯与水面的交界处标记一个记号，然后将小铁块取出来，缓慢地向烧杯中加水，直到水面达到标记处。测量倒入烧杯中水的体积V1，并记录。此后，用量筒测量小铁块的体积V2，并记录。因为倒入烧杯中的水和小铁块的质量相等，因此可以通过水的密度和体积求出小铁块的质量，就可以计算出小铁块的密度了。除此之外，还有的学生尝试漂浮法、比较法等实验方法，合理运用实验器材通过密度公式进行小铁块密度的测量，并取得了良好的实验效果。让学生自主参与实验设计和实施过程，能够激活学生真实的想法，将自己对密度的理解付诸实验，并通过实验验证想法的正确与否，在实验过程中提高学生对物理知识的深入理解，提高学生的创新意识，培养学生的探究能力和创新能力［4］。

（三）指导方法，培养实际问题的解决能力

物理实验不仅能够让学生体验发现和感受物理规律的过程，激发学生探究的动机，也能够帮助学生掌握物理学习的方法，学会如何通过已知物理知识或是现象去探索未知的物理规律或结果，有效解决实际问题。核心素养下，教师要依据实验的原理、步骤和内容，对学生进行科学的方法指导，授学生以“渔”，掌握物理学习和实验的方法，这样学生才能够在面对复杂实验问题的时候冷静思考，探索解决问题的方法，分析产生问题的原因，积极地分析和解决实际问题。在课堂教学中，一些实验仪器操作和实验问题通过教师口述的效果并不好，学生也不容易理解，有时还会产生误解。而通过在实验中教师的正确指导，能够给学生提供纠错的空间，为学生的实验提供思路，解决课堂教学中不好理解的实验难题。如，在实际的电路连接中，实验中的器材连接起来的电路图和学生实际绘制的电路图往往具有差异，尤其是在电线等长的情况下，很容易让学生不能够正确分辨串联、并联电路。因此，教师可以对学生进行指导，在连接串联电路时要顺序连接，当有并联电路时，可以将需要并联的电器两端分别连接在一起，然后按照串联的顺序进行连接，这样既能够直观体现出串联、并联的特点，也不容易犯错误，实现实验的高效性。同时，在物理教材中也有许多经典的实验方法，诸如测量电路中未知电阻所用的替代法、在研究物体熔沸点时用的图像法、在测量比较细的物体直径时用的累积法、在误差较大的实验中用的平均法等等，教师可以给学生演示，或是指导学生运用这些方法进行实验，提高实验的针对性，培养学生的具体问题具体分析、运用实验解决实际问题的能力。

（四）联系生活，连接物理实验与生活现象

物理是一门综合性非常强的学科，其理论与实践联系密切。这门学科不仅仅考察学生的理论知识，更多的是考察学生的观察能力、思维能力以及动手能力。物理实验并非一定要在标准的实验室开展，生活之中也有着丰富的物理资源和素材，联系生活，体现物理与生活生产相关联的一面，更能够激发学生探究的热情，感受身边的物理知识，从而运用身边的材料和资源开展探究活动，强化学习效果，提高实践能力。但是，在传统教学观念的影响下，教师往往更重视学生理论基础知识的理解和掌握，课堂教学也总是以教师为主，向学生灌输物理公式和规律定理，长此下去，学生就很难对物理学习产生兴趣。在核心素养下，教师可利用身边的事物组织学生进行物理实验，提高学生的实验探究兴趣，一方面提高学生的动手实践能力，将物理规律与生活内容联系起来，培养学生学以致用的能力；另一方面，能够让学生体验物理知识的价值，通过实验帮助学生更深入地理解物理理论知识。例如，在学习“摩擦力”这一内容时，教师就可以引导学生选择生活中的物品——木块、海绵、模板等来进行实验，将木块平稳地放在不同材质的平面上，然后观察同样大小拉力下木块的运动情况，或是观察木块开始运动时拉力的大小，分析影响摩擦力的因素，增强学生的实验体验，培养学生的个性化、自主化实验能力。在这一过程中，教师也可以鼓励学生运用不同的生活资源开展实验探究。学生在亲自动手实验后，对物理知识的理解就会更加深刻，从而不断提高学生的动手能力，提升物理教学的效果和质量。在核心素养理念下，教师要鼓励学生在生活中发现问题，分析问题，运用生活素材和物品开展物理探究活动，理解日常生活中存在的物理现象和规律，增强学生的探究积极性，将物理抽象和生活现象融合起来，促进学生物理核心素养的发展。

（五）革新模式，培养学生的实验探究能力

在以往的中学物理实验中，学生常常按部就班，依据教材中的步骤和方法开展实验，学生的实际体验不强，没有对实验内容进行深入的思考和探究，不能够发挥实验的育人价值。核心素养下，教师要革新实验模式，丰富实验形式，采取易于学生思考和探究的实验方式，引导学生在实验中观察、比较、分析和总结，深入思考具体实验现象背后的物理学规律，贯通物理抽象知识与具体实验现象之间的关系，有效提高学生的实验观察能力、分析能力和探究能力。学生参与实验观察、分析和探索是学习物理的基本要求，也是深入学习物理知识的基础，通过优化和革新物理探究实验模式，改变物理知识的呈现模式，让学生经历物理知识呈现的过程，有利于培养学生的思维，提高探究能力。如“凸透镜成像”实验，一般实验前会给出物体的距离和凸透镜焦点等基本数据，学生按照这些数据开展实验，观察实验结果是否与教材描述一样即可，这样学生总是被动参与实验，对于实验结论和物理规律之间的关系并没有深刻的认识。教师可以改进探究实验模式，体现学生在实验中的探究作用，引导学生多操作、多观察和多思考，让学生探索物体和成像之间的关系。因此，在“凸透镜成像”探究实验中，教师可通过问题引导学生，让学生运用实验的方法先测出凸透镜的焦距，然后从比较远的地方将物体逐渐向凸透镜方向移动，观察不同物距成像的特点，观察物距大于2 倍焦距、物距在1 倍焦距与2 倍焦距之间、物距小于1 倍焦距区间的成像形状，在记录实验现象的时候思考出现这种情况的原因，通过学生的操作感受物距和焦距与成像的关系，试着表示出焦距、物距和像距之间存在的内在联系，既有利于强化学生的印象，也能够培养学生的探究能力。

三、结语

总之，核心素养下，中学物理教师要注重探究式物理实验的育人价值，基于教材内容进行实验资源和素材的开发，丰富实验内容，激发学生的探究热情，引导学生运用生活素材开展个性化、自主化实验探究活动，感受物理知识与生活的联系，体验物理规律在具体现象中的作用，激趣励学，培养学生的观察能力、操作能力和探究能力，提高物理核心素养。