物理創新實驗室建設與物理核心素養的培養

鄭志湖

(浙江省天臺中學　浙江 臺州　317200)

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物理創新實驗室建設與物理核心素養的培養

鄭志湖

(浙江省天臺中學浙江 臺州317200)

物理創新實驗室建設以滿足學生選擇性學習和個性化發展需求為目的，對高中物理實驗課程群和物理實驗資源建設進行整體頂層設計.構建基于問題解決的綜合性實驗教學和開放性實驗資源，形成與高中物理銜接的選修、競賽、大學先修、現代物理技術實驗課程資源，基于探究性和項目研究課程資源，開發現代教育技術支持下的實驗資源，改變育人模式，促進學生自主、探究、合作學習和知識建構，提升學生物理核心素養.

選擇性學習實驗室建設實驗課程實驗資源

物理學是一門以實驗為基礎的科學.為充分發揮實驗在物理教學中的作用，探索普通高中人才培養新途徑、新方法，培養學生的創新思維和科學思想，激發學生科學探究的興趣,提升學生的物理學科核心素養，優化物理教學，打造開放互動的綜合性實驗教學平臺，促進學生全面發展基礎上的個性化發展，浙江省教育廳在2013年批準我校為省首批物理學科培育基地，2014年資助我校建設物理創新實驗室.2014年底物理創新實驗室建成，該實驗室的建設有效地改變了物理學科教與學的方式，提升了學生的物理核心素養.

1　物理創新實驗室建設目標

物理創新實驗室建設以現代教育理念為指導，滿足學生選擇性學習和個性化發展需求，以提高學生物理核心素養為目的，以現代教育技術為支撐，以校本選修課程資源形式呈現，構建立體、多維、基于問題解決的綜合性實驗教學平臺和開放性實驗課程資源庫.

實驗室建設遵循物理學習規律和方法，為全體學生提供實驗平臺，讓學生根據自己的知識基礎和興趣設計實驗、自主研究、采集和分析數據，驗證假設和撰寫實驗報告.強化實驗環節，發展學生個性特長和創造潛能，為培養創新型人才奠定基礎.

以向社會輸送具有創新意識、創新能力的人才為己任.我們把創新實驗室建成培養學生物理核心素養的重要場所，成為學校培養創新人才的新起點.讓學生綜合運用所學知識，進行科學研究與創造性科研活動，而這些創造性實驗活動必然提高了學生的實驗能力、探究能力和創新能力.

通過創新實驗室培養學生創新意識和思維模式，推動培養學生的教育模式改革，適應教育國際化，是學生個性化發展的需要；是學?？萍冀逃男枰?，是培養創新型人才的需要；是促進課程建設和教師專業發展的需要；是彰顯學校辦學特色的需要.

2　物理選修課程和物理實驗室的頂層設計

物理實驗室頂層設計遵循目標要有針對性，內容要具有特色性，結構要有層次性，效能要有前瞻性.基于物理學科是以實驗為基礎的學科，是嚴密的理論科學，是應用十分廣泛的科學，物理創新實驗室建設以促進學生選擇性學習，個性化發展，走班教學提供支撐.基于學校的辦學發展定位，以培養具有國際化視野的高素質人才為目標，實現物理教育就是要激活學生自主發展的欲望，物理教學就是為學生的自主發展搭建階梯，物理教學評價就是為學生自主發展加油.物理創新實驗室本質上是一種課程資源，在物理學科知識拓展類、專業技能類、興趣特長類、社會實踐類和基礎型、拓展型、研究型的四類三層課程體系中呈現，形成具有學校特色的實驗課程校本教材體系.

構建物理課程文化.物理課程群與物理實驗資源建設頂層設計同步推進，形成以拓展型課程為突破口，以物理核心素養培養為導向，形成創新型人才培養，未來能力需求，大學專業和職業傾向融為一體的物理課程群和創新實驗室設計思路，構建基于問題解決的綜合性實驗教學和開放性實驗資源.在縱向上向兩頭延伸，包括初、高中銜接的實驗課程資源，與高中物理銜接的選修、競賽、大學先修、現代物理技術實驗課程資源；在橫向上，拓展高中階段與其他自然科學相聯系的課程資源，豐富基于探究性和項目研究的課程資源，自制探究小實驗，開發現代教育技術支持下的實驗資源.

如圖1所示，實驗中心由3個中心組成.基礎實驗中心主要是面向全體學生進行必修課內容的教與學，對傳統的實驗室實施創新改進升級,科學走廊和體驗館實驗是開放性區域，學生可以隨時體驗物理學習的樂趣，便于學生自我探究學習.創新實驗中心主要面向物理選修的學生，提供更加專業的物理實驗器材進行更深層次實驗，了解現代物理發展的前沿動態.校企合作探究實驗中心，讓學生開展項目研究，掌握科學的研究方法，學習一些技術應用的原理，使學生形成職業傾向，為培養理工科技術人才作準備.

圖1　實驗中心的構成

為使物理創新實驗室功能最大化，學校在硬件和軟件上給予極大支持，提供建筑面積2 500平方米實驗室，同時配置相應的配套硬件設備、網絡接入條件.組建物理創新實驗室教師團隊，該團隊是在大學教師的指導下，由各類科技教育、物理實驗競賽中取得優異成績及具有創新意識和創新思維方式的教師組成，每個實驗都配備創新實驗的專門導師.

3　物理創新實驗室主要內容與功能

學校物理特色課程群建設需要實驗支撐，創新物理實驗室不是傳統實驗室的延伸與拓展，而是構建為不同興趣愛好和發展方向的學生提供多層次、多樣化的實驗室系統，使之成為改變育人模式的重要支撐力量，是提升核心競爭力的源泉.實驗室建設和學校的辦學特色相結合，即與學校的科技活動相結合，與校本選修課程相結合，與學校所處社會與自然環境、生活環境、地方經濟相結合.

物理創新實驗室堅持6個探究方向：物理素養類探究、大學先修實驗探究、現代物理技術探究、物理競賽實驗探究、智能機器人制作探究、汽車中物理探究.我們與縣內三家具有與國際接軌人才、設備、技術的企業聯合開發專業技能選修課，充分利用企業的實驗資源，針對聯合開發的項目研究課程合作建設探究實驗室.

深化課改要求學校圍繞學生的發展配置所有資源.物理創新實驗室建設以提高學生實驗能力、探究能力、創新能力為宗旨，滿足學生學習需求為目標，以提高物理選修課教學質量為出發點，促進學生個性化發展.

創新實驗室建設不是硬件設備的簡單配置，而是與課程開發相輔相成，依據實驗課程需求配置設備，同時又依托實驗設備開發精品課程，每個實驗室平時都有教師辦公.在課程開設過程中，教師指導學生研究實驗設備，進行實驗探究，完成實驗報告相關內容，校企合作探究實驗中心由企業出資建在企業，企業專家指導為主，開展項目研究，如我校的5個專用實驗室和校企合作探究實驗中心對應于17門選修課程和與當地經濟緊密聯系的9個研究項目,如表1所示.

表1　創新實驗室與物理選修課程

4　物理創新實驗室建設成效

4.1促進學生互動學習和知識建構

充分運用實驗設備、設施，自行探究、共同開發或改進實驗器材，整合信息技術的交互功能，從科學走廊實驗中，讓學生體會到物理來自生活，讓學生在現實的實驗探究或生活體驗和虛擬交互自主學習中，感受多維、立體、多感官刺激的高效學習，享受學習的樂趣.

利用創新實驗室建設讓師生共同參與尋找突破學科知識和規律的重點、難點，讓學生從實驗探究、活動探究、媒體呈現、互動體驗中構建物理概念、物理規律，激活學生學習內驅力，提高學習效率，提升學生實驗能力、探究能力和創新能力.

4.2豐富的學習資源促進學生發展

實驗室提供了一系列的實驗設備，提供盡可能多的資源供學生學習和研究，建設的大學先修實驗室有探究光偏振等32個實驗，現代科技實驗室有掃描隧道顯微鏡的使用等17個實驗，物理競賽實驗室有研究亥姆霍茲線圈軸線磁場等34個實驗，為不同潛質的學生提供個性化學習的選擇和幫助，促使更多的學生選擇物理選修課程，提高了學生以實驗探究能力為核心的物理核心素養，促進創新拔尖人才的培養，提升了選修課的教學質量.學生在全國中學生物理競賽中取得顯著成績，在校企合作,探究實驗中心開展了二年研究的64位學生，從原來開始研究時年級平均名次119到二年以后平均名次33(名次僅供研究用)，且90%以上學生選擇了相關專業，進入高校后表現出優于其他學生的發展后勁.

4.3創新實驗室打造了一支高素質的物理教師隊伍

創新物理實驗室成為學校創新教育的平臺，以實驗室成長教師，提高了教師課程開發力和執行力，以教師成長學生，促進學生、教師、學校的發展.近幾年我校教師開發的物理類選修課程中的2門被評為省精品課程，4門教材由出版社正式出版.在物理創新實驗室建設中教學資源不斷豐富，更新了教師的教育理念，先進的教學設備、先進的教學手段，促進了學校教育教學改革，改變了育人模式，提高了師生創新意識和創新能力，打造了一支善于開發學生創新潛能，培養學生創新精神和實踐能力的高素質物理教師隊伍.對其他學科也發揮了引領和輻射的作用.

1成錦平.物理課程基地的建設與運行.物理教學,2015(2)：10～12

2016-03-05)