核心素養下高中物理實驗教學的改進探索

侯紅強

物理是一門自然科學，探究的是自然現象和自然界的運動規律。作為高中階段的重要科目，學生卻普遍認為物理這門學科較難，不愿意主動學習，這主要是由于物理屬于科學范疇，且形式較為抽象化，學生的思維若不夠敏捷很難掌握學習物理的技巧，這就要求高中物理教師將核心素養作為一切教學的基礎，實驗教學就是其中重要的組成部分，教師通過物理實驗的改進和完善推進培養學生感性認識的積累和理性思維的創新能力。因此，高中物理教師在實驗教學設計、改進上就有了其不可推卸的責任。

目前高中物理實驗教學存在一些弊端，主要有這幾方面：

1.實驗與理論脫節。主要表現為只重視理論知識，在實驗探究中沒有規范的實驗操作；沒有把實驗教學跟基礎理論知識的教學有機結合起來，沒有引導學生運用基礎理論知識來指導實驗、理解實驗、分析實驗；為了節約時間，把實驗有關的項目都講得清清楚楚，把實驗裝置都調節好，學生對實驗根本沒有更多的思考和真正的探索。

2.常規實驗探究少，只是為實驗而實驗。它主要表現為忽略對學生實驗探究和實際動手能力的訓練與培養，而以教師的課堂演示為主。有的師生甚至錯誤地認為“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”。對于教材中的眾多實驗來說，多數是驗證性實驗，而探究性實驗實在是少之又少。學生對實驗的認識只停留在表面上，體會不到實驗的真正意義，當然也就談不上探究與創新。

3.實驗教學的組織存在問題，指導思想不明確。很多學校進行學生探究實驗的教學時，由于班級人數和實驗器材等各方面的原因，大多數采用分組實驗，這樣造成每組人數過多，不能保證人人都能動手動腦并能獨立地做實驗。結果就會造成有的搶著做，有的甘當“觀察員”、“記錄員”，不僅秩序不夠好，而且有些學生根本連儀器都沒摸過，數據和實驗結論也是抄別人的，這就談不上什么獨立思考和實驗技能的訓練了。

實驗教學是提高高中物理教學效率，培養學生學習興趣，增強學生物理知識應用能力的關鍵，基于以上弊端，在核心素養背景下，筆者提出如下改進措施：

一、采用翻轉課堂模式進行部分實驗教學

傳統模式都是教師在課堂中就實驗目的、實驗方法、實驗過程、實驗中可能存在的問題進行講解，然后交由學生進行操作。運用這樣的方法，不但學生難以理解教師講授階段抽象的教學內容，而且也縮短了學生體驗實驗操作的時間，不利于學生掌握實驗。對此，以翻轉課堂形式進行實驗教學，可以改善這樣的狀況。在實驗課預習階段，教師將制作好的實驗型微課或PPT提供給學生在家自主學習。在實驗課開始時，教師可以先對學生進行測評，以提問或小組討論的方式，獲得學生對微課學習的情況，如果學生可以清楚地了解實驗目的、方法、過程等，即可交由學生進行實驗，教師可以在旁協助或根據微課最后環節提出問題引發學生在做的過程中進一步思考。在實驗結束后，可以交由學生分享實驗過程中遇到的問題和發生的錯誤，并由教師進行解答，如：利用U-I圖象法測定電池的電動勢和內阻時，若電池內阻較小時，路端電壓變化相應也就較小，繪制的U-I圖象傾斜度小，短路電流難以確定，教師應啟發學生放大U軸坐標，將I軸向U軸正方向平移，使的U-I圖象完整，使學生掌握U-I圖象的物理意義，從圖象中得到電池電動勢和內阻的值，以加強實驗課程的師生互動環節。在課程結束后，教師可以讓學生通過再度觀看微課或PPT，加深對實驗的理解。

二、物理實驗教學中引入建模教學

所謂“通過模型解決問題”，就是根據物理的基本性質和特征，剖切成各個層次的過程模型，并抓住同一模型中各類問題的共同特性，列舉有代表性的實體模型，綜合運用各種物理知識，各種定理、定律，運用不同的觀點、方法，歸納出解決問題的一般途徑和方法技巧。物理建模作為解決問題的一種方式，較完整的體現出學物理和用物理的關系。例如，愛因斯坦建立了“光的波粒二象性”模型對“光電效應”實驗事實作出了完美解釋。讓學生先建模，后實驗的做法可以有效避免學生“動手不動腦”，機械的進行實驗。自然界發生的各種現象，往往是錯綜復雜的。決定某一個現象的產生和變化的因素往往也很多。為了弄清事物變化的原因和規律，必須設法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來比較，研究其它兩個變量之間的關系，這種研究問題的科學方法就是“控制變量法”。

三、加強學生動手實驗過程的指導，實行學生自主實驗措施

在高中物理實驗教學中，讓學生邊做邊學，實現理論學習與實驗操作的有效結合，無疑是最理想的物理實驗教學模式。傳統的實驗方法人數過多，既不利于管理，更不能保證人人都能認真實驗，因此應盡量減少每一次實驗的人數，同時應讓學生每人都認真做一次，包括實驗的記錄及處理結果，讓學生都經歷一個探究的過程。在具體的過程中教師不應包辦代替，而要耐心引導，通過學生的理解自行進行，不讓“記錄員”或“旁觀者”再出現，這樣才能培養學生的思維能力和實驗能力，更好地掌握和鞏固所學知識。實驗后取得數據應引導學生進行分析、綜合、判斷，從而更好地鞏固所學的知識，獲得新的知識。再一點，應開放實驗室，增加學生探究實驗的次數。現在在很多學校學生都強烈反映實驗室開放次數太少，光靠課堂上的演示實驗很難達到實驗目的。只有利用課余時間開放實驗室，學生才能有比較充裕的時間獨立地做更多實驗。

四、鼓勵學生實驗創新

物理實驗的創新是基于核心素養的物理實驗教學的重要內容。在實際的物理實驗教學中，培養學生的創新意識和創新思維，不僅能幫助學生挖掘實驗的精髓，展示實驗的思想和魅力，又能激發學生的創新潛能，教會學生思考，激發學生的興趣，促進學生個性的和諧發展，提高物理實驗教學的有效性。例如：在《探究影響加速度的因素》這個實驗時，基于本實驗操作的難度和復雜性，筆者先花了一節課的時間把本次實驗的實驗目的、實驗原理、實驗步驟等內容和學生一起探究了一下，然后又給學生一節課的時間讓學生去操作實驗，但有學生按教材中的原方案操作實驗后，發現誤差較大。經過分析后，學生覺得誤差較大的原因是實驗室所提供的小車質量沒有辦法遠大于鉤碼的質量。實驗室沒有質量更大的小車。那怎么辦呢？筆者提示可以對實驗方案進行創新，更改實驗方案啊！在筆者的鼓勵下，學生的學習熱情上來了，陷入了一陣思考和討論中……最終提出一個新實驗方案。可見學生的潛能是不容小覷的。如果能對學生提出的問題，進行適當的引導、鼓勵和幫助，或許會讓學生在有限的實驗課堂時間內，有所創新，收獲無限的知識。這也是符合核心素養所要求的創新實驗教學。endprint