核心素養下物理創新實驗的設計

郭亞柯

摘 ?要：教育部于2018年提出“立德樹人”的意見，“立德樹人”的具體化是學生核心素養的發展。物理的新一輪課程改革，旨在培養學生的物理學科核心素養，為學生的終身發展奠定基礎。物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學在物理教學中占據至關重要的地位。如何在物理實驗教學中培養學生的物理核心素養是一個值得關注與研究的問題。本文基于培養學生物理學科核心素養，將物理學科素養的構成內容貫穿于高中物理實驗教學當中。

關鍵詞：核心素養;物理創新實驗;實驗設計

一、樹立正確的物理實驗教學觀

（一）增強教師對物理實驗的重視程度

在物理實驗教學之前，教師對物理實驗的重視程度至關重要，因為這不僅決定教師實驗的次數，也影響著學生對物理實驗的態度和重視程度。物理是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗是物理教學的基礎與核心，物理概念與規律往往是從實驗中得出來的。高中學生對物理實驗具有較為濃厚的興趣，并具有強烈的操作欲望。但學生的興趣點在實驗初期可能只是停留在實驗對象本身，忽略了對事物本質的認識。這時教師應多增加演示實驗和學生實驗的次數，鼓勵學生多做實驗多思考。當學生實驗增多了之后，學生便能學會透過現象看本質，學會通過物理實驗來理解物理過程，對實驗數據進行正確的信息加工后總結得出物理概念與規律。此外，學生在實驗過程中也將會學會發現問題，并積極探索解決問題的方法。教師對物理實驗的重視度增強，引導學生多做實驗能幫助學生逐漸形成科學探究的思維，有利于物理核心素養培養在實驗教學中的落實。

（二）將實驗作為教學的核心

隨著核心素養的提出，物理教學目標不應該只局限于知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的三維目標。在實驗教學設計過程中教師應將“物理核心素養”作為教學目標的核心。在實驗教學過程中教師應明確物理基本知識與物理觀念的區別，不僅要注重學生知識的學習過程，更應該注重物理基本觀念的培養。物理核心素養要求學生具備實驗探究的意識，了解實驗探究的過程。教師在教學目標設計中應注重學生問題提出、科學論證、反思交流等要素的培養。此外，教師在教學過程中應將“科學思維”素養的培養顯性化，多聯系生活實際，滲透“STSE”教學理念，形成以“物理核心素養”為實驗教學目標的實驗教學形式。

二、培養學生基本的物理觀念

物理觀念的培養是一個長期的過程，在學生具有物理觀念的基礎上教師仍需繼續注意學生物理觀念的培養。物理演示實驗是物理實驗教學中至關重要的部分。學生在演示實驗中，“真聽”“真看”“真感受”，深刻地感悟物理知識中蘊含的觀點、規律和方法，進一步形成物理觀念。在物理實驗教學中，教師可以巧妙選擇實驗對象，多選擇貼近學生生活的事物作為實驗研究對象，潛移默化地影響著學生，培養學生的物理觀念。例如，在“反沖運動”新課程引入的教學中，教師可以首先讓學生觀察三個演示實驗，思考實驗有哪些共同點和產生這些物理現象的原因，從而構建學生的物理觀念。

三、直觀展現實驗現象，助建物理模型

傳統的物理教學容易使學生形成思維定式，不適宜學生發散思維的培養。在實際的教學中，學生對物理模型建構和科學思維方法了解不夠，學生缺乏科學思維的訓練，科學思維素養有待提高。因此教師在物理教學中需要對科學思維培養加以重視。實驗過程中教師應盡量將實驗現象直觀展示給學生，幫助學生建構物理模型。

（一）聯系生活情景，增強模型建構意識

當生活中出現與物理相關聯的情景時，我們希望學生能將具體的情景化為相應的物理模型。例如，當看到鉛筆從桌面上掉落到地上的過程，聯系到“自由落體”“重力加速度”等模型;看到蘋果掉落，聯想到地球吸引力;觀看投籃動作，想到“斜拋”的物理模型。當需要應用物理知識解決實際問題時，我們需要有實際情景和物理模型之間相互轉化的能力。在物理教學中，我們可以應用實驗在學生的頭腦中留下直觀、形象的物理模型。再通過教師的引導對實驗現象進行合理的簡化與抽象形成思維輪廓，建構物理模型，培養科學思維。在“力的分解”實驗過程中，教師可以讓學生利用自己的手掌、橡皮筋、鉛筆、重物來感受“三角支架”型力的分解情況。學生在親身體驗力的作用效果之后，通過簡化抽象建構力的分解模型。同時也讓學生在學習一種物理模型之后，學會在生活中尋找此類物理模型對應的生活原型，體會物理模型隨處可見。

（二）生動創設實驗情景，啟動學生思維開關

如何啟發學生的思維開關，引導學生進行思考與探究是教師在教學過程需要不斷研究和探索的問題。生動有趣的實驗情景往往可以激發學生的學習興趣，增加學生對物理的好奇心和求知欲，啟發學生進行下一步思考，這也是學生進行實驗探究和形成科學思維的基礎。例如，在“自感”的教學過程中，教師可以選擇設計一個趣味性十足的小實驗作為課前的引入。實驗器材需要一個4-6V的交流電源、一個自感線圈和一個開關。實驗過程中要將電源和線圈用導線連接起來，并需要用兩個裸導線引出自感線圈的兩端。實驗開始前請一位學生上臺來用手握住裸導線的兩端，教師接通電路，在座學生觀察到臺上的學生因觸電全身抖動了一下，從而引起全班學生的關注，激發學生的學習興趣。接下來可以請這位同學談談感受，也可以再請幾位同學上來感受一下。這個看似簡單的小實驗，不僅激發了學生的學習興趣，也引出了本節課的核心內容“自感”。接下來，教師圍繞著演示實驗提出一系列問題：明明開關斷開，為什么學生會感受到被電？高壓從何產生？為什么會產生高壓？利用演示實驗來設置懸念，啟動學生學生的思維開關，培養學生的科學思維素養。

四、結束語

培養學生的物理核心素養是課改所需解決的重要問題，但是在實驗教學創新方面沒有系統地得出相關研究結論，對于如何用物理實驗培養學生物理學科素養尚待探索，本文中所提出的基于核心素養的高中物理實驗教學策略也是處于探索階段的嘗試。

參考文獻：

[1]何蓁.學科核心素養是實踐創新的基礎——從一道高中物理奧賽實驗競賽題談起[J].實驗教學與儀器，2017，34（11）：9-11.

[2]王春林.創新實驗教學提升核心素養——《平面鏡成像》實驗設計與思考[C]//2017年江蘇省教育學會年會文集.2017.