高中物理教學(xué)中學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)策略研究

馮玉榮

【內(nèi)容摘要】物理是一門(mén)以觀察、實(shí)驗(yàn)和推斷為基礎(chǔ)的理科，實(shí)驗(yàn)探究能力在高中物理知識(shí)的學(xué)習(xí)和探究中具有重要的作用。隨著素質(zhì)教育改革的全面實(shí)施，新課程理念所提倡的引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)、質(zhì)疑和探究，促進(jìn)學(xué)生的自主、個(gè)性化地學(xué)習(xí)成了教學(xué)的主流。在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力本質(zhì)是將物理探究的方法和思想融入到教學(xué)課堂，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感悟物理知識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高中物理核心素養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)策略

隨著新課程改革的深化，教育逐漸由培養(yǎng)學(xué)生的能力向培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)轉(zhuǎn)變，高中物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”構(gòu)成，其中實(shí)驗(yàn)探究是高中物理核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，主要包括物理知識(shí)探究過(guò)程中的問(wèn)題、解釋、證據(jù)和交流等，要求學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)和提出物理問(wèn)題，并根據(jù)已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)形成假設(shè)和猜想，獲取和處理實(shí)驗(yàn)信息，基于物理實(shí)驗(yàn)的證據(jù)上得出結(jié)論，并做出合理、科學(xué)的解釋。這就要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，能夠使用各種方法，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)、交流和反思。

一、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)圖片或現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生猜想意識(shí)

假設(shè)和猜想是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究必須具備的基本能力，在新課改素質(zhì)教育的背景下，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖片、現(xiàn)象等素材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理的假設(shè)和猜想，不僅有利于學(xué)生思維的發(fā)展，更容易培養(yǎng)學(xué)生的正確實(shí)驗(yàn)方法。高中物理實(shí)驗(yàn)涉及許多假設(shè)和猜測(cè)的內(nèi)容，尤其是一些微觀物理知識(shí)，學(xué)生不可能觀察到微觀的物理變化，這就要求學(xué)生能夠運(yùn)用已經(jīng)學(xué)習(xí)的物理知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或圖片，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行假設(shè)和猜測(cè)，這樣既能激發(fā)學(xué)生的興趣，也能促進(jìn)學(xué)生思維能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展。

比如在“原子核的人工轉(zhuǎn)變”教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生觀察到用α粒子轟擊氮核產(chǎn)生了新的粒子——質(zhì)子，教師可以不直接給出學(xué)生結(jié)論，而是讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行猜想，新生成的質(zhì)子是從哪里來(lái)的？學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)會(huì)進(jìn)行猜測(cè)，一部分學(xué)生認(rèn)為，用α粒子轟擊氮核，α粒子將氮核中的質(zhì)子轟擊出來(lái);而另一部分學(xué)生認(rèn)為，質(zhì)子是原子核的重要組成部分，用α粒子轟擊氮核，α粒子會(huì)被氮核吸收，同時(shí)分裂出質(zhì)子。那種猜測(cè)是正確的呢？教師給學(xué)生繼續(xù)展示布拉凱特從云室拍攝出來(lái)的圖片，讓學(xué)生能夠直觀地觀察α粒子轟擊氮核得到的三條徑跡，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜測(cè)正確性的論證。這樣，不僅能讓學(xué)生有效的理解知識(shí)，同時(shí)也能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)推測(cè)能力，促進(jìn)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

二、充分運(yùn)用實(shí)驗(yàn)因素，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑意識(shí)

愛(ài)因斯坦曾說(shuō)：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要”，質(zhì)疑能力是學(xué)生思維的起點(diǎn)，也是發(fā)現(xiàn)知識(shí)的前提，在具有創(chuàng)新性的質(zhì)疑中，學(xué)生往往可以自主地發(fā)現(xiàn)和生成物理知識(shí)，把握物理知識(shí)的關(guān)鍵，從而揭示物理規(guī)律的本質(zhì)。學(xué)生具有良好的質(zhì)疑精神是提升自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立探究能力的重要前提，與學(xué)生的其他能力一樣，質(zhì)疑能力也是需要教師進(jìn)行不斷地引導(dǎo)，啟發(fā)，逐步幫助學(xué)生形成的。實(shí)驗(yàn)探究離不開(kāi)學(xué)生的質(zhì)疑能力，教師要充分地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)相關(guān)因素，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識(shí)。

比如進(jìn)行“加速度”知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，探究力、質(zhì)量與加速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，如何使物體受到恒力的作用是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，教材中給出的是運(yùn)用光滑的水平面來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。由于現(xiàn)實(shí)中不可能存在光滑的水平面，因此學(xué)生紛紛提出質(zhì)疑：“水平面不光滑的木板上可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嗎？”“在生活中的粗糙木板上，砝碼的重力可以與小車(chē)所受合力相等嗎？”“如何調(diào)節(jié)砝碼使得砝碼和小盤(pán)的重力等于小車(chē)所受的合力，讓小車(chē)在恒力作用下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)？”通過(guò)質(zhì)疑，學(xué)生會(huì)在操作中進(jìn)行知識(shí)的重新構(gòu)建，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)悟能力，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神。

三、善于捕捉實(shí)驗(yàn)異常，培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力

在物理的實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)微小的異常細(xì)節(jié)往往可以影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。因此，高中物理教師要引導(dǎo)學(xué)生善于捕捉物理實(shí)驗(yàn)中的異常現(xiàn)象，并進(jìn)行分析處理，這樣不僅能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和分析能力，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力的重要途徑。發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的異常，分析產(chǎn)生的原因，通過(guò)不斷嘗試和改進(jìn)，在完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，也促進(jìn)了學(xué)生的實(shí)際問(wèn)題分析和解決能力的提高，達(dá)到新課程改革提倡的學(xué)以致用的目的。

以“單擺測(cè)定重力加速度”實(shí)驗(yàn)為例，這是一個(gè)非常有趣的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的單擺裝置就可以測(cè)出重力加速度，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣濃厚。然而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，有一組學(xué)生多次測(cè)量的g值總是比正常值要大，學(xué)生對(duì)擺長(zhǎng)L和周期T的測(cè)量方法科學(xué)準(zhǔn)確，于是教師讓所有學(xué)生 一起觀察這組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，很快有學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的單擺不在同一個(gè)豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而是做圓錐擺運(yùn)動(dòng)。那么，是否通過(guò)圓錐擺也能測(cè)出重力加速度呢？在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)單擺公式進(jìn)行變形，推出圓錐擺的周期公式T=2πl(wèi)cosθg，其中θ為偏角，這樣通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，圓錐擺的周期要比同擺長(zhǎng)的單擺周期要小，從而出現(xiàn)g值偏大的現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師讓學(xué)生進(jìn)行細(xì)致的觀察和入微的分析，不僅能讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，還能培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)秀的思維品質(zhì)，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

總而言之，高中物理的學(xué)習(xí)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)探究，在核心素養(yǎng)的背景下，高中物理教師要以實(shí)驗(yàn)為教學(xué)起點(diǎn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行思考和操作，不斷提升學(xué)生的物理觀念，發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)的生成過(guò)程，體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，掌握物理知識(shí)的本質(zhì)規(guī)律，從而提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

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（作者單位：山東省濟(jì)南第七中學(xué)）