核心素养导向下初中物理实验教学的优化策略

其他学科教学来源:《山东教育》中学刊查看次数:32发布日期:2026-03-26

冯忠心

《义务教育物理课程标准（2022年版）》中明确指出，物理课程要培养的核心素养，主要包括“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”，而实验教学正是达成这一目标的关键路径。

当前，实验教学模式仍存在诸多问题，其核心问题是目标定位模糊，许多教师把实验简化成“操作流程的机械执行”，只关注学生能否严格按照教材完成既定任务，却忽略了科学思维和探究能力培养这两个关键要点。实验教学中怎样培养学生的科学思维和探究能力呢？

一、目标重构：建立“知识—能力—素养”三维目标体系

传统实验教学侧重于知识传授，难以满足核心素养培育的需求。以教材中的“欧姆定律”实验为例，以前的教学目标仅仅关注基本概念与技能的掌握情况（如了解公式、利用伏安法测电阻）。新修订的教学目标则侧重于综合发展，在知识方面，着重于让学生深入剖析电流、电压、电阻三者之间的定量联系及其物理内涵；在能力方面，则着重于培养学生设计控制变量实验方案的能力，使用仪器完成实验操作，并借助图表剖析数据背后的科学道理；在素养方面，则注重引导学生探究误差来源，比如电表内阻会给测量带来怎样的影响。小组协作制订实施方案并围绕安全用电展开讨论，全方位提升学生的批判性思维水平和社会责任感。

构建“知识—能力—素养”三维教学目标时要全面考虑学科核心素养培育的需求，拿“分子运动理论”实验来说，关键在于让学生运用科学推理方法解析宏观现象背后的微观机制，还要构建“由整体到局部”的认知路径；而“电磁感应实验”则应着重发展学生的逆向思维，让他们在探究过程中深入体会能量转换规律及其内在联系。

二、内容优化：构建“三级实验体系”，挖掘教材实验深度

（一）基础型实验：明确实验原理，规范实验操作

针对现行教材里的“物质扩散现象”实验，本研究给出如下优化方案：增添“气体扩散（二氧化氮与空气）”和“固体接触面微小颗粒迁移（铅块与金片长期共存）”这两个典型案例，借此全面阐释不同相态间扩散特性的差别；采用数字化温度传感器随时搜集并剖析扩散期间环境温变的数据资料，促使学生归纳出“温度对分子运动速率有着重要影响”这一物理规律。在学生动手操作期间，教师要重点规范量筒读数方式，仪器连接步骤等细节流程，致力于培养学生认真细致的科学态度以及实际动手操作能力。

（二）探究型实验：强化科学思维，培养探究能力

以“导体电阻特性研究”实验为例，传统教材往往只提供材料、长度、横截面积这三项基本参数，本教学设计却别具一格地增添了一个有关温度影响因素的探究环节：设计镍铬合金丝加热装置，在不同的温度状况下量取其阻值，并绘制出“电阻—温度”关系曲线；促使学生深刻思索灯丝随温度升高而阻值上升的缘由，采用分子动力学理论予以阐释，即温度上升会加大自由电子与正离子碰撞的机会，从而妨碍电流的流动，提升学生的科学思维水平；鼓励学生自发设计革新性的实验方案，譬如选用铅笔芯来替代标准电阻线材，从而使得实践操作更加灵活，学生的创新意识也得以增强。

（三）跨学科型实验：注重学科融合，增强创新意识

在《保护地球家园》跨学科实践课程中，“热机效率与碳排放”主题探究活动可以整合地理、化学以及物理这三大学科来开展：物理课堂上，学生借助酒精灯模型进行有关热效率的实验设计，把乙醇和煤油等燃料的理论值与实际转化率放在一起对比分析；地理教学环节的重点在于剖析温室效应和全球变暖之间的内在联系；化学课则侧重于燃烧产物成分的检测工作。各小组要共同完成“家庭绿色出行方案”的制订，在对所总结的数据进行全面分析的同时增强自身的环保意识，将跨学科学习成果转化为社会应用能力。

三、方法创新：融合数字化工具与生活化资源

（一）数字化实验工具的应用

在“比热容测定”实验中，传统做法是依靠酒精灯加热，人工读取温度计数据，这种做法容易因加热均匀性以及操作误差的影响而产生测量偏差，本研究提出的改进方案是利用红外测温仪搭配数据采集系统，依靠计算机软件实现对水煤油温度变化过程的动态追踪以及实时记录，之后运用算法自动获取并分析其升温速率以判断吸热性能的差异。这种数字化装备不但明显提高了实验的精准度，而且激发了学生运用现代技术解决实际问题的兴趣，符合新课标所提倡的数字实验设计理念。

（二）生活化实验资源的开发

依照教材“家庭实验室”板块的核心理念，本研究设计了一系列紧密贴合生活实际的实验方案。例如，利用矿泉水瓶、吸管和蜡烛制作简易蒸汽机模型，以此阐释蒸汽机的工作原理；利用废旧手机手电筒、废弃耳机和导线自制发电机装置，从而直观呈现电磁感应现象；运用铅笔芯、电池和小灯泡制作滑动变阻器，探究电阻随材料长度变化的规律。这些实验以生活废弃物为材料来源，成本低廉且易于获取，既契合环保要求，又具备教育意义。它们能够引导学生体悟物理知识源于实践这一本质特征，培养其科学素养与社会责任感。

四、评价完善：构建“过程性+多元化”评价机制

（一）过程性评价：关注实验探究全流程

编制“实验探究过程评估表”，从“问题确立、方案设计、操作规范、数据分析、结论推导以及误差分析”这六个方面进行综合考评，拿“用伏安法测量电阻”这一实验来说，“能独立判断电流表用内接还是外接，并深入分析电表带来的分压或分流误差”，这样的表现就可以被视为具有“科学思维能力”；对于主动改进实验装置（比如增加保护元件）的学生，则在评价条目“创新意识”项给予一定分数，这样就改变了仅仅凭借数据准确程度来进行评判的传统做法。

（二）多元化评价：兼顾个体与团队，融合定量与定性

采用“学生自评+小组互评+教师点评”的多元评价主体模式：学生自评实验操作的规范性，小组互评方案设计的创新性，教师点评科学思维的逻辑性。评价内容方面，定量评价关注“实验数据误差率”“操作步骤完成度”，定性评价关注“实验报告的反思深度”“团队协作中的贡献度”。在跨学科实践“电路创新设计展示”中，对“设计出一个具有过载保护功能的电路”的小组，从“科学探究”“创新意识”“社会责任”三个方面进行定性描述，全方位反映学生素养发展水平。

在核心素养导向下，优化初中物理实验教学，是助力学生全面发展的必然选择。未来实验教学改革的重点，在于推进数字化技术与传统实验方法的深度融合，一方面要深入挖掘传统实验在培养学生实践能力上的独特优势，另一方面要借助数字工具的快捷功能来提升数据获取的精准度，并强化项目化学习模式与实验课程内容之间的关联，促使学生把物理理论知识运用到解决实际问题中，在真实情境里完成综合性任务训练，促进学生核心素养的全面发展，促使初中物理实验教学真正从侧重结论验证转向注重能力培养。

（作者单位系山东省曹县继孺学校）

  

 

 

 

 

（《山东教育》2026年3月第8期）