初中物理教学中关键能力培养的实践探索

引言

义务教育物理课程标准（2022 年版）》明确将科学探究、科学思维、科学态度与责任纳入核心素养体系。然而，传统教学模式存在“重知识轻能力”的弊端，导致学生实验操作流于形式、问题解决能力薄弱。以某校 2024 年物理中考数据为例，实验设计题平均得分率仅为 62% ，远低于概念题得分率，暴露出能力培养的迫切性。本文基于建构主义理论，结合具体教学案例，探讨关键能力培养的实践路径。

一、以实验探究为载体，培育科学实践能力

（一）生活化实验设计：破解认知冲突

在传统“运动的相对性”教学中，教师多采用理论讲授，学生往往难以真正理解这一抽象概念，脑海中仍固守“运动物体必然自身移动”的前概念。为破解这一认知冲突，教师创新设计“手机拍摄静物动感”生活化实验。

实验要求学生在不移动研究对象的情况下，通过改变背景运动状态，让静物呈现出动态效果。这一独特设定瞬间激发了学生的探索欲望，各小组积极投入到实验筹备中。

实验过程中，某小组的实践极具代表性。他们精心挑选汽车模型作为研究对象，将其稳稳放置在动态马路背景前。随着手机拍摄的启动，在视觉暂留效应的神奇作用下，原本静止的汽车模型竟在影像中呈现出飞驰的动态。这一奇妙现象让学生们惊叹不已，他们亲眼见证了在不改变物体自身位置时，通过改变背景也能营造出运动的视觉效果。

这一过程如同在学生固有的认知堡垒上打开了一道缺口，促使他们重新审视运动的本质，深刻认识到运动是相对的，与参照物的选择密切相关。实验后的数据也充分证明了该实验的有效性，学生参照物选择正确率从实验前的 45% 大幅提升至 82% ，真正实现了从感性认知到理性理解的跨越，为后续深入学习物理知识奠定了坚实基础。

（二）开放性实验任务：激发创新思维

在“测量大头针质量”实验中，教师提出挑战性任务：仅用天平测量单根大头针质量。学生需突破常规思维，采用累积法测量 50 根大头针总质量后求均值。更富创意的是，某小组设计“天平杠杆原理验证实验”，通过改变力臂长度探究质量与平衡关系，将单一测量任务升华为物理原理探究。这种设计使实验操作评分中“创新维度”得分率提高 31% 。

（三）虚拟仿真实验：突破现实限制

针对“电流磁场”等抽象概念，引入 PhET 仿真实验平台。学生通过交互式操作观察磁感线分布，动态调整电流强度观察磁场变化。虚拟实验使微观现象可视化，某校试点班级在电磁学单元测试中，概念应用题得分率较传统教学班提高19 个百分点。

二、以问题解决为导向，发展高阶思维能力

（一）阶梯式问题链设计

在“欧姆定律”教学中，构建三层问题体系：基础层：通过“伏安法测电阻”实验，掌握I=U/R 公式应用应用层：设计“故障电路诊断”任务，分析电压表异常读数原因创新层：提出“设计自动报警电路”挑战，综合运用串联并联知识某教学案例显示，经过问题链训练的学生，在复杂电路分析题中的解题正确率从58% 提升至 79% 。

（二）真实问题情境创设

以“校园节能改造”项目为载体，引导学生开展跨学科探究：

物理组测量教室光照强度，计算LED 灯替换方案数学组统计用电数据，建立能耗模型工程组设计智能开关系统

该 PBL 项目持续 8 周，最终形成包含物理原理说明、成本效益分析的完整报告。参与学生在科学探究能力测评中，信息整合得分较对照组高27 分。

（三）批判性思维培养

在“牛顿第一定律”教学中，引入亚里士多德与伽利略观点对比。通过“理想斜面实验”仿真模拟，组织学生辩论“力是否是维持运动的原因”。辩论后调查显示，83% 学生能准确阐述惯性概念，较传统教学提升41 个百分点。

三、以元认知训练为支撑，提升自主学习效能

（一）自我监控策略实施

设计“实验操作反思日志”，包含：

实验目标达成度自评

误差来源分析

改进方案制定

在“测量液体密度”实验中，某学生记录发现：多次测量结果波动源于量筒读数视角偏差。通过调整视线角度，其数据标准差从 0.03g/cm³ 降至 0.01g/ cm³ 。元认知训练使实验报告评分中“反思深度”维度得分率提高 35% 。

（二）学习策略指导

编制《物理学习策略手册》，包含：

概念图绘制法：以“力与运动”为例构建知识网络

错题归因分析：建立“知识缺陷- 思维障碍- 改进措施”三联表

跨学科联想：将电学知识与水流类比

试点班级应用手册后，单元测试平均分提高 12 分，其中高阶思维题得分率提升显著。

（三）动态评估体系构建

开发“能力发展雷达图”，从六个维度评估：

实验设计与操作问题分析与解决科学论证与表达模型建构能力批判性思维合作交流能力

每学期进行两次评估，生成个性化发展建议。某校实施两年后，物理学科优秀率从 18% 提升至 31% 。

四、实践成效与反思

（一）成效验证

学业成绩提升：2024 年某市中考物理平均分较2023 年提高5.2 分竞赛成果突破：全国青少年科技创新大赛获奖数量同比增加 40% 素养测评进步：PISA2025 模拟测试中，中国学生科学探究得分进入全球前

10%

（二）现存挑战

教师能力瓶颈： 35% 教师需加强实验创新设计培训资源分配不均：农村学校虚拟实验设备普及率不足 40% 评价体系滞后：现行中考物理实验操作题分值占比仅 15%

（三）改进方向

开发教师能力提升数字课程推广“城乡学校实验资源共享平台”探索“过程性评价 + 增值性评价”新模式

结语

初中物理关键能力培养需构建“实验探究 - 问题解决 - 元认知训练”三维框架。通过生活化实验设计、阶梯式问题链、动态评估体系等创新策略，可显著提升学生科学实践能力与高阶思维水平。未来需进一步完善支持系统，推动能力培养从教学创新向教育生态变革深化。

参考文献：

[1] 基于关键能力培养的初中物理教学实践与探索 [J]. 吴利萍 . 中学物理教学参考 ,2023(03)

[2] 指向关键能力的初中物理综合实践活动开发与实施——以“制作太阳能动力小车”为例 [J]. 程建军 ; 申洁 . 物理教师 ,2021(10)

[3]初中物理核心素养与关键能力的研究及测评实践[J].叶兵;孙德生.物理教学 ,2017(12)