基于核心素养的初中物理实验教学设计与实践研究

引言

随着《义务教育物理课程标准（2022 年版）》的颁布，核心素养培养成为初中物理教学的核心目标。物理实验作为学科实践的重要载体，不仅是知识建构的桥梁，更是培养学生科学思维、探究能力及科学态度的关键路径。然而，当前初中物理实验教学仍存在“重演示轻操作”“重结果轻过程”“重知识轻素养”等突出问题，导致学生实验参与度低、探究能力薄弱、科学精神缺失。因此，探索基于核心素养的初中物理实验教学设计与实践策略，具有重要的理论价值与现实意义。

1 核心素养导向下的初中物理实验教学内涵

核心素养导向下的初中物理实验教学内涵，是以物理学科核心素养为统领，重构实验教学的目标、内容与实施路径。其核心在于突破传统实验“重知识验证、轻素养培育”的局限，将实验作为落实核心素养的关键载体。具体而言，物理观念的培育需通过实验引导学生从现象中抽象出物质、运动、能量等基本概念，如通过“凸透镜成像”实验建立光路传播模型；科学思维的发展强调在实验设计中渗透模型建构、推理论证等方法，例如在“探究滑动摩擦力影响因素”中运用控制变量法；探究实践能力则通过“提出问题—设计实验—收集证据—解释结论”的完整链条实现，如“测量盐水密度”实验中自主选择器材、规划步骤。

2 基于核心素养的初中物理实验教学设计存在的问题

2.1 实验目标窄化，核心素养培养“碎片化”

当前初中物理实验教学设计普遍存在目标单一化倾向，过度聚焦知识验证与技能训练，导致核心素养培养被割裂。例如，在“测量物体密度”实验中，多数教师仅要求学生掌握“天平与量筒的使用方法”“密度公式计算”等知识技能，而忽视了科学思维与社会责任的培养。实验过程中，学生机械跟随教材步骤操作，缺乏对“如何设计实验方案”“如何处理异常数据”“实验结论的应用场景”等问题的深度思考。

2.2 情境创设虚假，探究动机“表层化”

核心素养导向的实验设计强调真实情境的驱动作用，但实际教学中“伪情境”“封闭情境”问题突出。例如，在“探究串联电路电流特点”实验中，教师常以“为什么节日小彩灯一个熄灭，其他仍亮？”为情境引入，但后续实验却简化为“用电流表测量不同位置电流值”的验证性任务，情境与实验内容脱节，学生无法体会“串联电路故障分析”的实际意义。

2.3 技术融合失衡，认知发展“浅层化”

数字化技术为实验教学提供了新手段，但技术滥用或误用反而阻碍了核心素养的深度培养。一方面，部分教师过度依赖仿真软件或虚拟实验，将传统实验“数字化替代”，例如用“凸透镜成像仿真”完全取代实物操作。虽然虚拟实验能直观展示光路变化，但学生缺乏“调节光屏位置”“观察像的虚实”等真实体验，难以形成“光路可逆”“像与物的对称性”等物理观念。另一方面，技术使用“重形式、轻内涵”，例如在“测量重力加速度”实验中，教师引入传感器自动采集数据，却未引导学生分析“传感器误差来源”“数据平滑处理”等问题，导致学生仅获得“漂亮的数据曲线”，却未理解“实验误差控制”的科学本质。

3 基于核心素养的初中物理实验教学设计策略

3.1 以真实问题为驱动，构建“情境—任务—素养”融合的实验框架

核心素养导向的实验设计需突破教材实验的封闭性，通过真实问题情境激发学生的探究内驱力。例如，在“声现象”单元中，教师可创设“社区广场舞噪声扰民”的情境，提出任务：“如何为广场设计降噪方案？”学生需通过实验探究声音的产生与传播规律，如用音叉和乒乓球观察振动发声、用不同材料（海绵、隔音板）测试吸音效果，并结合“分贝仪”量化噪声强度。在此过程中，学生不仅理解“响度与振幅关系”“声音的反射与吸收”等物理观念，更需运用科学思维分析问题（如“噪声源定位”“传播路径阻断”），并通过小组合作设计综合方案（如调整音响位置、设置绿化隔音带）。教师需提供“脚手架”支持，如提供噪声监测 APP、联系社区管理人员提供实地数据，使实验从“验证知识”转向“解决真实问题”，最终实现“物理观念—科学思维—社会责任”的素养整合。

3.2 以“证据链”为核心，设计结构化探究活动序列

科学探究的核心是“基于证据的推理”，实验设计需通过分阶段任务引导学生构建完整的证据链。例如，在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中，教师可设计如下活动序列：现象观察：用弹簧测力计悬挂铁块，记录其在空气中和水中的示数，计算浮力；假设生成。

3.3 以“技术—实验”协同为杠杆，拓展认知深度与广度

数字化技术与传统实验的融合可突破认知局限，为核心素养培养提供新路径。例如，在“探究凸透镜成像规律”实验中，传统实验仅能通过光屏观察实像，而引入“光具座 + 传感器 + 仿真软件”的混合系统后。

3.4 以“跨学科项目”为载体，促进知识整合与迁移应用

核心素养强调知识的整合与迁移，实验设计需通过跨学科项目培养学生综合解决问题的能力。例如，在“设计校园太阳能照明系统”项目中：物理层面：

计算太阳能板最佳倾斜角度（结合当地纬度与光照强度），分析“串联 / 并联电路”对电压稳定性的影响。

结语

综上所述，在初中物理实验教学中融入核心素养培养，不仅是课程改革的必然要求，更是落实“立德树人”根本任务的关键路径。本研究通过重构“物理观念—科学思维—探究实践—态度责任”四维目标体系，创设真实问题情境驱动深度探究，构建“技术—实验”协同的认知支持系统，并实施表现性评价促进素养可视化发展，初步形成了核心素养导向的实验教学模式。

参考文献

[1] 核心素养下初中物理实验教学的优化策略研究 [J]. 侯晓波 . 学周刊 ，2025（03）

[2] 基于核心素养的初中物理深度教学研究 [J]. 邓芳丽 . 中学课程辅导 ，2024（34）