科學探究素養下高中物理實驗教學研究

郭建業

摘 要：物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四方面內容。而重視并落實高中物理實驗教學是全面培養學生科學探究物理素養的重要途徑。文章探討科學探究素養下的高中物理實驗教學策略，旨在構建高效物理課堂，全面提高學生的物理水平，提升學生的物理學科核心素養。

關鍵詞：科學探究素養;高中物理;實驗教學;核心素養

中圖分類號：G633.7 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2020）36-0061-02

物理學科的科學探究素養是學生在接受物理教育的過程中，逐步形成的適應學生終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。而重視并落實高中實驗教學是全面培養學生科學探究素養的重要途徑。物理實驗可以給學生提供多樣的思維角度和多樣的體驗，可以讓學生的求異思維、創造靈感、探究意識都得到發展。所以，在高中物理教學中，教師要運用教學機智，讓學生多做實驗，以提高學生的科學探究素養。

一、在實驗教學中引導學生合作學習，培養科學探究素養

一個人的能力是有限的，教師要在實驗教學中培養學生的團隊合作意識，引導學生學會合作，積極與他人溝通交流，共同合作解決問題，從而逐步提高學生的合作探究能力。對此，教師可以把全班學生按“組內異質、組間同質”的原則，根據性別比例、興趣傾向、學習水平、交往技能、守紀情況等合理搭配，科學分組，確保每個組員都能發揮自己的積極作用。實踐證明，在學習過程中，同齡人之間的互相幫助與促進比教師的嚴厲督促更加有效。例如，教師在進行物理實驗之前，首先將學生平均分組，每組分配一名學習能力較強、成績較好的學生。在進行實驗的過程中，這名學生在動手操作之余，要指導小組其他成員操作。出現疑問時，小組成員可以共同討論解決策略。這種合作學習的方式，不僅可以增強學生的集體榮譽感，而且能提高學生之間的團結合作能力，真正實現培養學生科學探究素養的目的。

二、在實驗教學中運用生活實例，提升科學探究素養

說起實驗，很多人覺得一定要在物理實驗室里做，其實只要能給學生的認知帶來體驗，能夠給學生的思維帶來生長，能促進他們的科學素養提升，在哪兒做實驗都可以。所以，在教學中，教師要對實驗進行多方面、多維度的思考，盡可能用學生常見的物品進行實驗，讓物理實驗變得更有生活味道，拉近學生和物理實驗之間的距離，從而激發學生物理學習的興趣。例如，在教學“平拋運動”時，教師就可以在課堂教學開始前，引導學生做一個簡單的生活實驗：讓筆帽在課桌上勻速滾下去，然后觀察筆帽的運動軌跡。學生通過這樣一個小實驗，可以清晰地了解平拋運動的性質，這能對之后開展的課堂教學起到一定的鋪墊作用。

身邊的資源，是物理實驗取之不盡的源泉。如做“靜摩擦力實驗”時，教師可以讓學生準備生活中常用的杯子，先讓學生捏住杯子，然后逐漸加大捏杯子的力度。教師讓學生猜測在這一過程中靜摩擦力是如何變化的。學生通過觀察發現，杯子沒有滑動，還是和手保持平衡，而產生的相對運動趨勢的力——重力也沒有變化，因此受到的靜摩擦力沒有變化。接著，教師讓學生進一步猜想，如果加大捏杯子的力氣，會使什么力發生改變。學生回答說會使壓力變大。很明顯，壓力和滑動摩擦力有關，而滑動摩擦力又近似等于最大靜摩擦力，因此用力捏杯子可以增大杯子的最大靜摩擦力。通過這個生活化的實驗，學生認識到靜摩擦力和最大靜摩擦力是兩個不同的概念。

可見，物理實驗可以讓學生認識到物理現象的本質，并對其進行全面的、深度的探究。雖然練習也可以讓學生對物理知識有深刻的認識，但純粹的練習，使學生缺少體驗、缺少參與，難以生成真正的能力與素養。而一個簡單的生活實驗卻給了學生生動的例子，可以讓學生通過實踐提升科學探究素養。高中物理需要實驗、需要驗證，從生活中而來的實驗給物理教學注入了新的思想。

三、在實驗教學中鼓勵自主創新，塑造科學探究素養

創新能力是新時代人才的必備素質，是一個民族不斷發展的動力，因此，創新教育是素質教育中非常重要的一部分內容，教師要有意識培養學生的創新意識和能力，從而提高學生的綜合素質。而創新物理實驗能很好地鍛煉學生的創新能力。在物理實驗教學中，教師要改變過去由教師進行演示實驗的單一教學模式，鼓勵學生自主創新實驗內容，讓學生在親自操作的過程中，提高自身的觀察能力、動手操作能力和創新能力，從而提升自身的科學探究素養。例如，教師在進行“靜摩擦力”的教學時發現，因為相對運動趨勢無法肉眼直觀，所以，學生在理解“趨勢”時就出現了困難。于是，教師從實驗入手，讓學生拿來家里的常用物品，通過實驗觀察得出相對運動趨勢的方向。有的學生拿來一個大毛刷，給毛刷施加一個拉力，這時學生觀察到的現象是毛刷處于靜止狀態，但毛刷上面的毛發生形變，從形變能看出物體的運動趨勢。接著學生又反復做實驗，然后進行觀察，總結。這個簡單的創新實驗，將抽象的物理概念轉變為形象具體的事物，使學生從生活現象中探究到物理知識的奧秘，體會到創新與成功的喜悅。再如，在教學“豎直平面內的圓周運動”時，教師提問：物體能做完整圓周運動的臨界條件是什么？通常情況下，教師可以讓學生直接套用公式計算結果。但如果通過實驗，學生有親身體驗，學習效果會大不一樣。教師并沒有準備特別的實驗器材，而是讓學生自主設計實驗。于是，有的學生用細繩套住鑰匙，在豎直平面內讓其做圓周運動。在實驗中，學生發現，如果速度較慢，到達最高點時繩子會松開，鑰匙會掉下來。教師適當點撥：其實繩子松開的那一瞬間，臨界的條件就出來了。教師如果能對學生提出的問題進行適當的引導、幫助和鼓勵，就會讓學生在有限的課堂教學時間內有所創新，收獲更多的知識。科學探究素養是學生健康學習、順利成長的重要支持，物理實驗又是提高物理能力的有效教學手段，因此，基于科學探究素養的物理實驗教學，正是培養高中生核心素養的重要途徑。

四、結語

總之，物理是一門以實驗為基礎的自然學科，物理理論無一不是建立在客觀嚴謹的物理實驗基礎之上的，物理發展的歷史可以說是物理實驗的發展史。物理實驗是物理教學的主要手段，是一個不可缺少的環節，它在揭示物理規律的同時，能激發學生的學習興趣。教師運用實驗教學，能充分調動學生學習的主動性，培養學生的合作交流能力、觀察思考能力、創新能力，不斷提升學生的科學探究素養。

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