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【摘要】实验教学作为发展学生核心素养的重要手段之一，受到教育工作者的关注。本文基于学生核心素养的发展和已有研究，从实验设计、实验操作和实验论证三个要素，建构基于核心素养发展的初中物理测量类实验教学模式，以初中物理《电阻的测量》为例，展示测量类实验教学中渗透学生核心素养发展的实践应用。

【关键词】初中物理；核心素养；测量类实验；教学模式；电阻的测量

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称“物理新课标”）在继承三维目标的基础上，进一步提炼物理课程要培育的学生核心素养内涵及课程目标，凸显物理课程的育人功能。实验教学作为发展学生核心素养的重要手段受到教育工作者的关注，因此，如何有效构建实验教学模式实现学生核心素养的发展成为亟待解决的问题。下面，笔者针对当前物理测量类实验教学存在的问题，建构基于核心素养发展的初中物理测量类实验教学模式，并通过实践案例进行说明，为一线教师展开教学设计与实践提供参考与启示。

一、基于核心素养发展的初中物理测量类实验教学模式构建

物理学是一门以实验为基础的学科，物理实验是物理教学的重要组成部分，也是实现核心素养发展的重要途径之一，从核心素养发展的视角开展初中物理测量类实验教学模式构建能够有效实现学生核心素养各维度的综合发展。但当前测量类实验教学现状存在脱离实验重难点、缺乏对实验现象的精确解释、过于注重对实验误差的分析、人为将测量类实验改为探究类实验、过多强调测量步骤和器材选择等低阶实验活动、缺少实验教学的整体规划和设计等问题，导致很难在初中物理测量类实验中发展学生的核心素养。针对上述问题不少学者提出了相应策略：循环推进教学策略，注重实验的高阶思维、关键能力培养等。究其本质就是在核心素养的引领下充分考虑学情，创设有层次梯度的实验教学流程，使学生的核心素养发展能够由低到高、循序渐进。

物理新课标指出义务教育物理课程内容由“物质”“运动和相互作用”“能量”“实验探究”“跨学科实践”五个一级主题构成，其中将“实验探究”分为了“测量类学生必做实验”和“探究类学生必做实验”两个二级主题，其中，测量类学生必做实验有9个，探究类学生必做实验有12个。两类学生实验虽相互关联，但也各有侧重。所谓测量类实验是以物理规律为依据，充分应用物理方法和数学运算展开实验方案的设计，从而测量某一物理量的实验过程。测量类实验主要发展学生提出问题、动手操作和收集数据、分析和处理数据的能力，探究类实验主要发展学生发现问题，提出探究方案和方法等能力。因此，两种实验的教学模式应略有不同，本研究对初中物理测量类实验教学模式展开研究（见表1）。

根据物理测量类实验教学的一般过程，根据核心素养的相关要素，构建的基于核心素养发展的初中物理测量类实验教学包括实验设计（Design）、实验操作（Operation）和论证（Argumentation）三个环节，因此也可以简称“DOA教学模式”。

在实验设计环节，学生要能够基于实验目的，运用已有物理规律、相关测量思想方法将实验原理转化成若干个相应的物理量，发展学生发现问题和提出问题的能力；逐个思考各个物理量应该如何测量，若能直接测量，思考应该选用哪种测量仪器；若需要间接测量，可通过相关的物理公式转化为能够直接测量的物理量，发展学生判断物理量关系的能力和转换法的方法。在此基础上，根据现有的条件和实验要求，选择或改进某种测量方法，设计实验操作步骤，从而发展学生对实验方案由来的理解，也能培养学生独立设计实验方案的能力。

在实验操作环节，按照设计的实验方案选择实验器材，引导学生在综合考虑安全与误差等因素的情况下，准确搭建实验装置，并正确完成全部的测量和数据记录的工作，发展学生实验观察能力、实验数据获取能力、实验图像转换能力，并养成科学、规范的实验操作习惯。

在实验论证环节，引导学生应用表格、图像等方法来处理实验数据，分析实验误差的来源，并思考如何减少测量误差的方法，在此基础上能够基于测量的证据，与同伴之间交流实验结论，最后独立撰写实验报告。整个过程可以发展学生归纳推理、演绎推理得出结论和分析解释数据、论证结论的能力、数据-图像的转化能力，交流与表达的能力，在合作实验过程中，还可以发展学生合作交流和评估反思的能力，以及培养学生严谨认真、科学规范、实事求是的科学态度。

二、基于核心素养发展的初中物理测量类实验教学模式实践

选择初中物理《电阻的测量》这一测量类实验为例，综合考虑教材内容和学生特点，深度剖析物理新课标对该内容的教学目标及建议，基于核心素养发展的初中物理测量类实验教学模式，在整个测量类实验教学过程中围绕三大实验环节创设实验情境，促进学生核心素养的发展。

明确实验目的

师：我们现在需要测量一个未知阻值的电阻，我们一起来设计实验方案。首先，这个实验方案的实验目的是什么？

生：测量未知电阻阻值。

理清实验原理

师：那我们应该选用什么测量仪器对其进行测量呢？我们学习过使用测量电阻的仪器吗？

生：没有。

师：既然没有学习过测量电阻的工具，那我们可以怎么测量呢？

生：我们可以通过欧姆定律的推导公式进行测量。

师：所以这个实验的原理是？

生：R=U/I。

转换测量变量

师：根据实验的原理我们可以看出，我们将测量未知电阻的阻值转换成测量什么物理量了？

生：电压和电流。

选择实验仪器

师：所以，本实验需要用到哪些测量仪器？

生：测量电压需要用电压表，测量电流需要用电流表。

搭建实验装置

师：那这个实验还需要哪些器材？它们的作用各是什么？

生：电源（为电路提供电压）、开关（控制电路）、导线（为电路输送电能）。

师：很好。但是只有上述的器材能测量几组实验？

生：一组。

师：只测量一组数据的话，实验误差大吗？大的话应该如何减小实验误差？

生：大。需要进行多次实验取平均值。

师：如果想多测几组电流和电压的数值，你可以怎样做？

生：（1）改变干电池的个数；（2）通过滑动变阻器调节电阻两端的电压。

师：怎样才可以方便地测得多组数据呢？

生：使用滑动变阻器。

师：所以滑动变阻器在本次实验中滑动变阻器的作用是什么？

生：（1）保护电路；（2）改变定值电阻两端的电压。

设计实验方案

师：请利用上述实验器材，设计本实验的电路图。

生：

收集实验数据

师：那我们应该如何进行实验测量该电阻的阻值？需要记录哪些数据？

生：1.闭合开关，移动滑动变阻器的滑片来改变待测电阻两端的电压，记下相应的电压表示数和电流表示数并填写在表格中。2.算出待测电阻的阻值大小及电阻的平均值并填入表格中。

师：很好，在进行实验前先自行设计实验数据记录表格。

生：

处理实验数据

师：下面请大家用图像法去分析各组数据之间的关系。

交流实验结论

师：通过实验得出了什么结论，在整个实验过程中应用了哪些方法？

生：分小组展示交流实验结果：应用欧姆定律可以得出电阻，实验过程中采用了间接测量和转换法等物理测量方法，比较了图像法和计算法的区别。

撰写实验结论

生：完成实验报告的撰写

三、总结与反思

初中物理测量类实验是学生必修的重要实验类型，它能充分发展核心素养中的科学推理、科学解释、科学论证等科学思维能力，还能提升学生的数据处理、基于证据解释等实验探究能力。同时，还能促进学生严谨认真、实事求是的科学态度。初中物理测量类实验中应以核心素养为统领，以实验环节为“桥梁”，将实验内容阶梯化和具象化，充分考虑核心素养的四个维度。

在本节课的案例中，对学生而言，电流表、电压表、“欧姆定律”并不陌生，上课时若直接呈现教材的实验方案，必然引起种种困惑，而教师基于核心素养的测量类实验教学模式，巧妙、精心地设计问题串，把实验设计任务进行适当的分解，引导学生思考，既有利于学生巩固前面所学的知识，清楚物理观念之间的联系，又能锻炼他们分析、解决问题的能力，培养科学思维，提高科学探究的能力。通过环节和目标的整合设计，使实验方案中各个环节的引入以及方案的呈现更加自然，尽管这种做法看似多耗费了讲解1-2道习题的课时，但是，只有深刻理解实验设计的思路，掌握实验设计的方法，才是应付千变万化的考题的关键所在，才能有助于进一步落实培育学生的物理核心素养。

参考文献：

[1]教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）[S].北京师范大学出版社，2022.

[2]晏延飞.注重物理实验在教学中的有效性[J].物理教学，2021，43（4）：26-29.

[3]刘小毛.初中物理实验循环推进教学策略研究[J].教育学术月刊，2019（3）：88-96.

[4]陈懋.基于学生高阶思维培养的初中物理实验教学[J].物理教师，2021，42（9）：56-58.

[5]赖佳颖.基于物理实验能力培养的高中测定性实验教学思考[J].物理教学，2021，43（8）：37-40.

责任编辑    温铁雄