核心素養視野下高中物理實驗教學的實踐與思考

鄭瑋娜 施生晶

摘 ? 要：本文總結了物理核心素養的主要內容，闡述當前物理課堂教學中實驗教學對學生核心素養培養不足的原因，在“物體的重心”實驗教學中進行實踐，促進學生物理核心素養的發展，進而提升教學質量。

關鍵詞：核心素養;高中物理;實驗教學

當今教育的主題是加強對學生核心素養的培養，而實驗教學則是學生物理核心素養培養的重要途徑，教師在教學過程中，要注重落實學生核心素養的培養。本文以“物體的重心”的教學為例，把核心素養4個要素滲透在各個教學環節中，讓學生在實踐中收獲知識，在體驗中感知成功的樂趣。

1 ?高中物理核心素養的內涵

物理學科核心素養包括4個方面：物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任[ 1 ]。高中學生在學習物理知識的過程中逐漸形成物理觀念，但簡單的知識積累并不能形成觀念，還需要學習主體對知識進行探究、思維運轉，才能實現知識的升華。學生通過高中階段的學習，逐步形成物理觀念?？茖W思維的發展是高中物理實驗教學目標之一，模型的創建有利于學生利用更形象的模型，將抽象和復雜的概念形象化和簡單化。在培養學生物理學科核心素養的過程中，科學探究是其中必不可少的一個部分，在探究的過程中學生能更有效、更深入地掌握物理概念和規律的本質，這將成為學生源源不斷的學習動力。高中物理實驗教學中，科學探究是其中最精彩的一個環節，也是學生通過實驗掌握重點、突破難點的一個重要過程?？茖W態度與責任是學生實現自我價值與社會價值的基礎。高中物理實驗教學中，教師要引導學生認識到科學的本質，幫助學生保持嚴謹求真，實事求是的科學態度，提升學生社會責任感。

2 ?傳統的物理實驗教學模式存在不足

雖然課程改革在我國教育領域緊鑼密鼓的進行著，但是傳統應試教育的模式已根深蒂固，在高中物理實驗課的教學模式中存在一些不足，具體表現如下：首先，重演示輕操作。大部分高中學校都建設了專門的物理實驗室，但在實際教學中，由于授課時間有限，很多教師不愿意浪費時間開設專門的實驗課程，在高中實驗教學中重演示輕操作的現象一直存在。老師為學生演示實驗操作，忽視了學生的主體地位，不利于學生核心素養的培養。其次，操作程式化。老師雖然會在物理實驗課上讓學生們親自動手完成實驗的大部分步驟，但是往往是讓學生按著標準流程進行程式化的操作，給學生自主分配探究實驗的時間也很少，學生很難對實驗過程和原理產生深刻印象，使得學生發散思維的培養受到了一定程度的限制，對物理核心素養的培養更是存在阻礙。最后，模擬實驗比重過大?，F在有很多模擬實驗軟件，因軟件具有智能化、多樣化、簡便化的優勢，很多老師習慣于用模擬實驗軟件進行實驗教學，但實驗軟件的功能再強大，也無法代替真正的實驗操作。

3 ?核心素養視野下高中物理實驗教學的實踐

筆者以高中物理魯科版必修一第四章“物體的重心”的教學為例，在教學中進行實踐，提升教學質量，促進學生物理核心素養的發展。

3.1 ?“物體的重心”的學科核心素養培養目標

“物體的重心”這一部分的教學要求是知道重心的概念及會確定物體重心的位置，知道重心與穩度的關系，會運用重心解決實際問題。教師通過一系列有趣的實驗，層層推進，來引導學生完成這些教學目標。在實驗操作的過程中，可以鍛煉學生的觀察能力，提高他們的動手能力，培養小組成員間的團隊協作能力;在發現問題的過程中激發他們的探索欲望，同時學會發現問題、探究猜想和解決問題，從而開拓他們的思維，進一步提高他們的探究思維與創新思維;在分享成果的過程中，可以增強學生收集數據能力、語言表達能力，同時還能享受到這來之不易的成功帶來的快樂，從而激發他們對學習的熱愛[ 2 ]。

3.2 ?實驗活動重點

在實驗活動前，教師要先引導學生確定“物體的重心”的重點及難點。本節課的活動重點有兩個，一是要知道重心與穩度的關系，二是能夠小組合作完成實驗，并對整個實驗過程進行清晰闡述?；顒与y點則在于要探究多種實驗方案，親自動手完成實驗并得出結論。老師布置三個任務：一是尋找生活中不常見的、但跟重心與穩度有關的現象;二是設計怎樣讓一節胡蘿卜穩定在玻璃杯口的邊緣;三是設計怎樣讓一元的硬幣穩定在豎直的白紙上。接下來學生就根據老師設計的任務進行分組合作，獨立設計實驗方案，并在課堂上闡述本組的探究過程，展示探究成果。

3.3 ?實驗教學的實踐

3.3.1 ?小組一的實驗課題是“尋找生活中不常見的、但跟物體重心相關的現象”

A組同學介紹：真人不倒翁。

真人不倒翁是按照玩具不倒翁的原理制作成的，結構特點是上輕下重，使物體的重心降低，因此整體保持一個較穩定的狀態。在平衡位置時其重心最低，當它傾斜時重心會升高，但依舊處于一個穩定平衡的狀態，所以真人不倒翁搖晃起來的時候是不會傾倒的。

B組同學介紹（如圖1）：錐體爬坡。

錐體在爬坡的過程中，看似在自動向上滾動，實際上由于兩軌道之間的距離在增大，因此錐體在向上爬坡的同時重心實質上是在下降的。

C組同學介紹：高空走鋼絲。

雜技演員在高空中走鋼絲的時候要像過平衡木的體操運動員一樣，伸開雙臂保持平衡，根據力的平衡原理，雜技演員的重力作用線要通過鋼絲這一支持面，這樣他所受的重力和支持力的作用線才能在同一條豎直線上，達到一個平衡狀態。又由于鋼絲很細，因此有時雜技演員手里還會拿著一根長竹竿，其目的是為了增長手臂，讓身體更容易達到平衡狀態。

3.3.2 ?小組二實驗課題是“設計怎樣讓一節胡蘿卜穩定在玻璃杯口的邊緣”

實驗器材：一節胡蘿卜，一個玻璃杯，兩個叉子等。

實驗步驟：（1）在胡蘿卜的兩邊對稱的插上兩個叉子（如圖2）;（2）把胡蘿卜的一側放在玻璃杯口的邊緣，通過調整胡蘿卜的位置，就可以使其穩定在杯口邊緣了;（3）輕輕晃動下叉子，發現胡蘿卜的和叉子的整體也會跟著晃動，但不會從杯口邊緣掉下來。

實驗原理：由于胡蘿卜和兩叉子整體的重力作用線在杯口邊緣的支撐面上，整體的重心會在支持點之下，所以整體可以穩定在杯口邊緣。

3.3.3 ?小組三的實驗課題是“設計怎樣讓一元錢硬幣穩定在豎直的白紙上”

實驗器材：一元錢的硬幣、一張白紙等。

實驗步驟：白紙豎直，將一元硬幣輕輕放在白紙上。

實驗現象：硬幣直接掉下來。

實驗步驟：先將白紙從中間對折，接著將對折的白紙兩邊打開成90°（如圖3），再把一元錢硬幣放在折疊好的豎直白紙上，然后雙手將折疊的白紙緩慢拉直成一條直線。

實驗現象：在白紙被拉直時，硬幣能夠穩定在豎直的白紙上。

師生互動：在學生進行實驗的過程中，老師可以適時引導：

“我們初中學過，物體要保持平衡，應該滿足什么樣的條件呢？原理又是怎樣的呢？”學生此時就會在小組中積極討論并總結得出結論：通過實驗我們發現，當我們直接把硬幣放在豎直的白紙上時，硬幣立馬就會掉下來，當把白紙對折后再放上硬幣，接著再拉直白紙，硬幣就能夠穩定在白紙上了。因為在白紙被緩慢拉直的過程中，當硬幣的重心緩慢移動到白紙這條拉直的支持面上時，所受的重力和支持力二力平衡，這樣硬幣就可以穩定在豎直的白紙上了。

3.4 ?實驗思考

“物體的重心”雖然不是高中物理教學的重點，但本節是實驗活動的最好課題，雖然其操作簡單，但是卻能夠拓展學生的科學思維，在學生尋找解決問題的方法時加以引導，從而提高學生解決問題的能力。學生分組合作，展示實驗成果，可以提高學生學習成就感。由于都是用生活中非常常見的東西作為實驗器材，能引導學生通過本節活動創建一個生活中的物理小課堂，培養學生實驗探究素養?；顒幼詈蟮姆此伎偨Y能培育學生嚴謹的科學態度及團隊協作精神。

4 ?結語

在高中物理的實驗教學過程中，要結合物理學科核心素養的四個維度;教師要充分利用物理實驗這一獨具實踐性和培養性的教學方式，來提升物理觀念，形成科學思維，實施科學探究，樹立科學態度與責任[ 3 ]，從而提升高中物理實驗教學的質量。

參考文獻：

[1]劉媛媛. 基于核心素養的中美高中物理教材比較探究[J]. 物理教學探討， 2020（3）： 13-18.

[2]施生晶.自制教具 促進教學[J].物理通報，2019（8）：105-107.

[3]沈文炳. 基于SOLO 理論的物理教學設計的思考[J]. 物理教學， 2020 （1）： 10-13.