初中物理生活化实验对学生科学探究能力的赋能研究

初中物理生活化实验对学生科学探究能力的赋能研究

兰西三中  孙丽丽

一、成果背景

本成果以初中物理“生本赋能、思维提质、素养落地”统一教研为引领，严格按照新课标跨学科实践教学的要求来展开工作。传统的物理实验大多使用实验室的标准化器材、固定的课堂流程，教学脱离了学生的实际生活，部分章节的教学重难点实验演示性强、学生参与度低，学生只能被动的观察、机械的记忆知识，缺少自主的探究、动手实验和创新运用的机会。同时学生对于抽象的电学、光学、力学等内容的理解比较困难，探究课堂缺乏参与积极性，科学探究能力以及动手创新能力培养的形式化严重，不能实现由知识的记忆到素养的形成。

因此，本文以初中生的学情为出发点，引入四个典型的教学载体，摒弃了传统的固化实验教学模式，挖掘出了生活化的实验资源，将生活化的素材、跨学科的思维与物理实验探究有机地结合起来，形成了一个以生活激趣为核心、以探究实践为载体、以创新应用为目标、以素养提升为宗旨的生活化实验教学模式。

二、成果理念

本教学成果一直坚持以生为本、生活为本、探究为目标、落实到学生综合素养培养为宗旨，符合我校统一教研的主方向。一是从生活入手育人，冲破物理实验与生活界限，借助学生身边的常见资源开展实验，缩减探究门槛，调动起学生的自主探究欲望；二是在探究中赋能，摒弃灌输式、演示式的教学方式，用完整的情景驱动学生主动去发现、解决问题，逐层培养学生的核心素养；三是在融合上深耕，把物理知识、数学测量、手工制作、劳动实践等多方面的内容整合起来，落实新课标下的跨学科实践教学要求；四是在教研发展上立足县域，创建低成本、可复制、可推广的生活化实验教学模式，助推我校物理教研同质化优质发展。

三、实施路径

（一）选择生活化器材，破解学生探究畏难问题

针对初中生电学入门难、电路图抽象、传统实验器材单一、学生不敢动手接线的学情痛点，我在教学时应该抛弃了专用学生电源、标准灯座等成套器材，用干电池、废旧手机电池、节日LED小彩灯、废旧导线、回形针、开关按键等生活废旧材料组装简易电路。这些素材完全来自于生活，无须担心学生出现实验恐惧，适合于普通学生常态下进行。

在教学过程中，我引导学生联系家庭灯具、节日彩灯的发光情况提出问题，引导学生猜想串联、并联电路中电流处处相等，组织学生分组用生活用品搭建成串、并联电路，使其能够自己把简易电流表接入到电流表的测量点上，多次测量，记录数据，再对多组数据进行比较，自主发现串、并联电路中电流的特点，摆脱以往“背结论、记公式”式的被动接受学习模式。引导学生以数据统计的方法来分析实验误差，通过生活用电常识的拓展来增加学生的安全用电知识。

引入层次化的教学模式，引导基础层学生完成电路搭建和基本的数据测量；提高层学生自己换不同的规格的彩灯来比较电流的变化规律；拓展层的学生探究电路接触不良、导线长短对电流的影响，改进电路的设计。全过程是以学生自主探究为主，培养学生电路搭建、数据测量、归纳推理的科学探究能力。

（二）任务情境驱动，破解物理思维盲区

凸透镜成像规律属于初中物理的重难点，知识点繁杂，成像条件容易混淆。我在教学过程中创设出三个真实的生活中制作简易相机、模拟投影仪、手机微距放大三个生活情境，让学生带着任务去探究成像的变化规律。学生不再机械地按照实验步骤去操作，而是把注意力集中到像变大、像变清晰、虚实像切换这样真实的科学问题上，自主调节物距和像距，对比观察成像的不同，自己发现了一倍焦距、二倍焦距的成像分界规律。课堂以任务倒逼思考，以问题驱动探究，主要训练学生动态观察、对比分析、逻辑归纳的高阶科学思维，解决学生光学静态记忆、不会动态分析的思维盲区。将生活照相、视力矫正等场景当作知识迁移的素材去使用，设计分层任务，在情境探究时，使学生对光学基本规律有真正了解，可以将所学知识应用于实际环境之中。

（三）跨学科实践，实现探究创新与综合育人

在传统的望远镜制作教学中，使用专业光学透镜、成品镜筒等器材，成本高、器材少、脱离生活认知，无法让学生自己做进一步的探究。我在教学中以生活为出发点，让学生就地取材，在家搜集到生活中废弃的透镜、硬纸筒、卷纸、胶带、刻度尺等常见生活化材料来代替专业实验器材进行实验。课堂实施完整的探究闭环，学生根据凸透镜成像的知识来猜测目镜和物镜的镜片组合以及最佳间距，分成小组完成望远镜的裁剪、组装、调试，不断调整镜片之间的距离来改善远处景物成像的质量，比较不同的组装方案，分析各个方案下成像的清晰程度和放大倍数，真正领悟到望远镜成像的道理。同时把劳动教育的手工制作能力、数学测距分析能力、天文科普知识融为一体，从而达到提高学生跨学科素养的目的。

（四）生活化测量探究，夯实定量探究思维

密度测量属于初中力学核心的定量实验，传统的实验器材固定，步骤也固定，学生大多机械地模仿着步骤进行操作，缺少探究的思维。我在创新教学模式的基础上使用生活化的材料，用矿泉水瓶、一次性纸杯、自来水、食盐、小石头、刻度尺等代替普通的天平、量筒进行生活化的密度测定实验。

教师在实验课程开展时可以提出怎样最快地测出家中石块、盐水的密度等问题，让学生自己设计实验方案，思考无量筒的情况下如何测量液体体积，不规则固体怎样间接测量体积等探究问题。学生分组使用家用电子秤准确测量质量，用矿泉水瓶刻度和排水法间接测量体积，自己填写表格，计算密度；多次测量求平均值以减小误差，分析标准密度值找出误差原因，自行改进实验方案。

这种实验教学模式主要是培养学生定量探究、方案设计、误差分析的高阶科学探究能力，联系数学计算、数据处理的知识点。教师在制定教学目标时，可以让基础层学生会做常规固、液体密度的测量方法，提高层学生自主优化实验步骤的能力，降低实验误差，拓宽学生自主设计盐水密度准确测定方案的方法，使学生真正做到学以致用。

四、教学成效

（一）学生探究能力显著提升，学科素养有效落地

经过四大模块的生活化实验探究教学之后，学生已经完全告别了死记硬背、机械刷题的学习方式，能够熟练地掌握提出问题、猜想假设、设计方案、动手实践、数据分析、反思优化的完整的科学探究过程。电学、光学、力学重点知识不再是高深莫测、难于理解的内容，学生的自主发现问题、动手操作、反思创新的能力有了很大提高，对于物理核心规律的认识更加深刻。学生物理探究畏难情绪明显减轻，自主探究、创新思考的意识明显提高，有效地实现了物理学科科学思维、科学探究、创新实践核心素养的培养目标。

（二）课堂教学提质增效，破解传统教学痛点

四大实验所用的都是低成本、生活化的素材，器材容易获得且操作简便、趣味性高，很好地克服了传统实验课器材缺乏、流程僵化、学生参与不深、重点难点难突破等教学难点。课堂气氛更活跃了，全体学生参与到探究中来，完成了从教师演示到学生主探的课堂转型，大大提高了电学、光学、力学难点章节的教学效率和教学质量，很好地符合了我校课堂提质增效的教研要求。

（三）形成可推广的教学范式，助力全校教研发展

本成果创建的“多模块、全覆盖、生活化、跨学科、分层式”实验教学范式，适合我校办学条件和学情，不需要高端专业的实验设备，可以在全校物理课堂上常态化推行。同时给我校物理生活化实验资源开发、重难点实验课堂优化、跨学科实践教学落地提供完整的、可以复制的典型案例，促进我校物理生本课堂改革深化，推动全校教研优质均衡发展。

五、成果反思与展望

本次以串并联电路电流规律、凸透镜成像、自制望远镜、密度测量四组实验为载体进行生活化教学，对生活化实验促进学生科学探究能力发展效果进行了充分的验证，形成了初中物理主干知识生活化探究教学体系。在日后的教学中，我仍以全校统一教研大主题为中心，丰富各章节生活化实验资源，优化分层探究、跨学科融合、误差探究的教学模式，完善生活化实验课程资源库。利用教研平台，推广本套生活化实验教学经验，常态化、全员化、深度化地开展实验探究，提高学生科学思维能力和学科素养落地效果，持续推动全校初中物理教学高质量发展。