核心素養背景下的高中物理實驗教學改革

張偉

《全日制普通高中物理新課程標準》提出了培養學生在物理觀念和應用、科學探究和交流、科學思維和創新、科學態度和責任這四個方面的核心素養。為了更好地落實高中物理核心素養，教師要以物理實驗為載體，結合實驗教學的先進理念，引導學生在實踐和探究的活動中逐漸培養較高的物理綜合能力。

一、創設實驗情境，激發學生內在學習動力

教師直接進行實驗教學，往往導致學生無法進入狀態，在學習過程中容易產生疲倦感和乏味感，從而影響最終的課堂效果。物理實驗課堂教學目標設計的目的是讓學生獲取并掌握物理知識，而實驗情境作為實驗教學的重要構成部分，是教學導入的具體表現形式之一。針對高中物理實驗教學，教師創設適當的教學情境能夠給學生呈現趣味性物理現象，引發學生對物理學習的興趣，激發學生的內在學習動力，從而促使學生根據實驗要求提出問題，做出規劃，并運用所學知識解決實際問題。

以人教版高中物理必修二第七章第四課《分析小球落地的重力勢能實驗》為例，我借助多媒體信息技術創設實驗情境。首先向學生介紹重力勢能的概念、符號、表達式及其單位，引導學生思考它的實驗原理。然后利用多媒體播放視頻《高空拋物》以創設探究背景，學生快速進入了學習狀態，通過觀看視頻對所要探究的實驗進行了初步感知，激活了學生原有認知結構中關于做功的相關知識。最后，我引導學生對視頻中的實驗模塊進行學習，包括規范實驗步驟、記錄實驗現象等，同時利用現代信息技術對實驗所得的數據進行分析、處理、驗證假設等，最終形成對結論的解釋。通過多媒體設備和網絡資源為學生創設分析小球落地的重力勢能的實驗情境，以學生在日常生活中熟知的高空拋物為切入點，能激發學生的學習興趣。

二、創新教學方式，增強實驗趣味性

趣味性，即要求教師在實驗教學過程中保證教學達到一定的趣味性，比如在教學方式的運用上首先要具有創新性和科學性。物理教學方法創新是一個開放、動態的過程，因此教師要通過創新的教學方式吸引學生的注意力，引起學生對實驗教學的興趣。太過單一化的教學方法往往導致學生無法進入狀態，而趣味性的實驗教學方法能夠讓學生克服在學習過程中形成的疲倦感和乏味感，從而產生卓有成效的課堂效果。

以人教版高中物理必修二第七章第六課《探究功與速度變化的關系》為例，我給學生提供了必要的實驗裝置、實驗思想方法和數據處理方法，并組織學生分組討論、發言，大致了解一下學生在課前對于實驗預習的認知情況。對此，學生提出多種設計預案，包括課本方案、氣墊導軌加數字毫秒計方案、鐵架臺打點計時器自由落體方案等，我抓住時機，帶領學生操作“橡皮筋做功”的科學實驗。為了提高實驗操作的效率，我讓學生分組進行實驗，最后整合實驗成果以論證“功與速度的平方成正比”“平衡摩擦力過渡，則橡皮筋恢復原狀后小車仍有加速度，相鄰點間的距離越來越大”等結論。我發現學生在小組合作中表現出濃厚的學習興趣，對探索功與速度變化的關系的知識產生了深入思考，可見小組合作學習教學方式的有效性。

三、優化課程資源，注重實驗內容生活化

實驗內容生活化是改變實驗教學的關鍵因素，而高中物理課程標準強調要提高學生的物理核心素養，強調物理教學要注重與實際生活的聯系，倡導學生要將所學知識應用到生活中。對于教材中所講的知識，教師要放在一個完整的實驗過程中進行全面、多角度的研究，因而，教師要著眼于優化課程資源，深入研究書本教材，挖掘出最能體現物理本質特征的案例，并聯系生活實際，借助實驗演示，將物理現象的變化過程更直觀地呈現給學生。

以人教版高中物理必修二第七章第九課《驗證機械能守恒定律》為例，我在實驗前期提醒學生本實驗屬于驗證性實驗，要掌握實驗步驟和細節、實驗數據的歸納與分析，降低實驗錯誤率，不僅要從教材中了解機械能守恒定律，而且要借助其他教學資源從更深的層面提升認知。同時，我沒有生硬地對教材“惟命是從”，而是鼓勵學生將實驗與生活實際相結合，比如接通電源前，用手提升紙帶至重錘靠近打點計時器處，這樣可保證下落的初速度為零，并且紙帶上打出的第一個點是清晰的一個小點，提高了實驗結果的準確率。由于本節教材沒有給出實驗思路，因此我對學生的實驗活動和表現性成果進行了評價，比如：該實驗中不一定需要測量重物的質量，如果不測量物體的質量m，那么只需驗證物體下落的高度與瞬時速度的關系就行了。正是由于物理實驗與生活的緊密聯系，才讓學生在課后也可以進行實驗，既鍛煉了學生的應用能力，又提高了學生的實驗興趣。

四、構建多元化評價體系，鞏固學生實驗認知

傳統的以筆試為主要形式的評價方法，其優勢和問題同樣突出。教師改進實驗考評方式的目的是要充分發揮傳統評測方法的優勢，彌補其不足之處，切實增強評價的實效性，突出評價過程中學生的主體地位。建立多元化實驗考評方式，不僅能夠提高實驗操作的考核力度，還有利于學生鞏固基本知識，鍛煉動手操作能力。

以人教版高中物理必修二教材第五章第三課《研究平拋運動》的實驗教學為例，我先講實驗的原理、步驟、操作要點、注意事項并進行示范，之后學生進行實驗操作的模仿，學生實驗員在旁邊進行觀察和輔導，比如固定斜槽時，要保證斜槽末端切線呈水平，使小球能穩定地停在槽口附近；計算小球的初速度時，應選距拋出點稍遠一些的點為宜，以便于測量和計算等。待學生實驗結束后，我進行實驗操作的抽查以保證學生實驗員評價的質量。實驗課后，學生對比以前的記錄，進行反思，發現自己的進步和不足并記錄下來，比如教材中的坐標原點選在槽口位置，實際上，坐標原點應為槽口末端上方的球的圓心處等。由此可見，多元化評價方式使學生真正變為評價的主體，教師起到指導作用，這樣既鞏固了學生的基本知識和技能，又提高了自我糾正的能力。

五、結語

綜上所述，在物理實驗教學中尤其強調學生在掌握技能的同時完成與所學知識的有效對接，因而教師需要結合高中物理的學科特點，對實驗情境、教學方法、教學評價等方面進行全面改進，提出并實施重視情境創設、保證實驗生活化、構建多元化評價體系等策略，進而增進實驗效果的有效性。

（責編 楊 菲）