淺談如何在高中物理實驗教學中培養學生的核心素養

張海燕 耿培娟 朱賀

摘要：當前，學科素養的培養已成為教育教學首要任務，廣大教育工作者一直致力于探索教學過程中學生核心素養的培養。對高中物理教學而言，其學科核心素養需經歷“對提出的物理問題進行猜想和假設，根據猜想與假設來設計實驗，并將其有效完成， 之后需要就實驗過程與結果進行交流及反思”這樣的一個過程， 學生親身經歷這一過程，可以提高其物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與能力，這正是高中物理學科核心素養的重要體現。本文以人教版高中物理教材中實驗教學為例，淺談如何在實驗教學中培養學生的物理學科核心素養。

關鍵詞：演示實驗;學生實驗;探究性實驗;模擬實驗

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2021）29-0056

一、在演示實驗中幫助學生構建物理觀念

物理觀念是指學生通過學習物理知識，逐漸形成能夠從物理角度分析和解釋一些現象的能力。教師可在教學中巧妙地設計一些演示實驗，引導學生通過實驗現象形成清晰和具體的物理觀念， 學會應用所學知識解決實際問題。

比如在講授“伽利略對自由落體運動的研究”一節中，教師可以這樣來設計：提前準備好一張光盤和兩張與光盤形狀一模一樣的白紙。先拿出光盤和一張白紙展示給學生并提問：“同一高度同時釋放，哪個先落地？”學生一看質地不同重量不同， 當然是光盤先落地啦。教師演示并得出結論：重的物體先落地，輕的物體后落地。接著老師再拿出那兩張白紙，展示給學生看：重量一樣。然后將其中一張揉成團，再提問學生：“還是同一高度同時釋放， 哪個先落地？”學生會思考片刻并回答“紙團先落地。”教師再演示給學生看，并且馬上接著提問：“為什么不是同時落地？”學生會想到兩者形狀不同了，教師再啟發“形狀不同會影響到什么？”學生或許會想到受到的阻力不同，形狀越大受到的阻力越大，形狀越小受到的阻力越小。那教師接著提問：“如果阻力消失呢？哪個先落地哪個后落地？”學生會遲疑而不能立刻給出答案。此時教師就拿出牛頓管，向學生展示其中形狀一樣大小的羽毛和鐵片，先是演示有空氣的情況：兩者同時從管的一端落下，鐵片先落到另一端;再演示真空的情況：用抽氣泵將管中抽成真空，再將兩者同時從管的一端落下，結果發現兩者同時落到另一端。至此學生已經建立了輕重物體在真空中下落一樣快的物理觀念， 同時也明白阻力是造成不能同時落地的原因。

物理教師通過創設實物情景展開教學，既能夠激發其學習興趣，又能夠使學生在體驗與思考中形成科學觀念，為后續學習奠定堅實基礎，有效促進知識向能力和素質轉化。

二、在學生實驗中引導學生建立科學思維

科學思維也可稱為科學邏輯，遵從歷史性、方法性和邏輯性三原則，是通過對感性事物認知和加工后所形成的一種抽象概括思維能力。高中物理教師在教學中要培養學生科學思維，首先要引導學生從物理學角度觀察和認識客觀事物的本質屬性和內在聯系，然后通過事實證據和科學推理得出相應結論，并將這種思維能力用于解決實際問題，提出一些創造性見解。學生只有具備了科學思維，才能對簡單物理現象進行分析和推理，養成質疑與創新意識。

例如教師在講授“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關”時，可以鼓勵學生在教室里利用教室的桌子和凳子進行定性的研究。將桌子反過來，面朝下倒放在教室地面上，讓不同數量的學生站上去，請同一個同學去推桌子，體驗站不同數量同學推桌子的難易程度，從而說明滑動摩擦力的大小與其表面的正壓力成正相關;然后在地面上潑一盆水，改變桌面與地面間的粗糙程度，再來推一次，會感覺比之前輕松多了，進而說明滑動摩擦力大小與接觸面間動摩擦因數成正相關。由此再來引入課本上關于滑動摩擦力與正壓力、動摩擦因數的定量關系式就自然而然地多了。

在此過程中學生不僅親自參與科學探究，更重要的是他們也體驗到了一種重要的科學思維和方法：控制變量法。相信參與過的學生在后繼學習中對于控制變量法會有更靈活的應用和創新。

三、在探究性實驗中培養學生的探究意識和提升其探究能力

物理是一門以實驗為主的學科 ，教師在教學過程中不僅要將物理知識傳授給學生 ，還要培養其實驗探究意識與能力，使他們在日常學習與生活中做到發現問題后能夠提出合理猜測與假設， 進而通過獲取和處理相關信息對問題進行解釋。

比如在進行“探究線圈的互感和自感現象”的實驗中，鼓勵學生自己動手設計探究方案。教師引導知識：奧斯特告訴我們電能生磁，法拉第告訴我們磁能生電，我們怎樣設計實驗能實現這兩個過程呢？給學生提供器材：電磁爐、手機以及充電器、電線十米。經過小組同學思考與討論，設計了手機無線充電實驗：將十米長電線繞成直徑約為三十公分的一盤線圈， 電線兩端與手機充電器的兩個金屬片用絕緣膠布固定好。將線圈放在電磁爐面板上，打開電源接通電磁爐，將充電器另一端插入手機充電端，會驚奇地發現手機顯示正在充電中。學生驚呼好神奇，線圈“沒有連”任何電源居然能給手機充電，那么究竟是哪里給手機提供能量呢？設計者給同學們解釋：說沒有電源不準確，電源正是來自那盤線圈。電磁爐里的線圈通入的是交流電，產生變化的磁場，這個磁場就讓我們繞的線圈中產生了感應電動勢，進而向手機中充入了電流。

通過教師給學生提供器材，學生分小組合作完成實驗，既能夠提高學習興趣，培養合作意識，也能夠激發探究意識和創新能力， 同時也提高了其動手操作能力。

四、在模擬實驗中錘煉學生科學研究態度與責任

高中物理因學科特點將科學態度與責任作為核心素養之一 ， 要求物理教師在教學中能帶領學生認識到科學本質，理解 STSE ， 養成科學態度，遵從科學倫理，為國家科技發展貢獻一份力量。學生在學習物理知識時要逐漸認識到學科知識隨著時代進步和科學發展一直在不斷更新， 只有樹立正確的科學態度，具備科學責任感，不迷信權威，做事情、搞科研做到實事求是，才能推動社會進步與發展，具備保護環境、節約資源、促進可持續發展的責任感，進而改善人類生活。

例如，教師在講授“反沖運動與火箭”一節時，可以給學生播放我國研發火箭的艱難歷程視頻以及多級火箭的構造和設計原理模擬視頻，讓學生在掌握反沖原理的同時感受到我國科研人員精益求精一絲不茍的工匠精神和獻身精神，激發學生的民族自豪感和責任心，立大志科技報國。

筆者認為：高中物理課堂都可以上成各種實驗課，主要依靠教師的用心設計，不僅要創設精彩的教學情境吸引學生注意，激發學生興趣，還要通過巧妙的教學設計和方法，打造高效教學課堂，使其在物理學史、物理實驗、生活物理、多媒體教學中形成物理觀念、建立科學思維、提升實驗探究能力、錘煉科學態度與責任，成為新時代學科本領強、綜合素質高的新青年和接班人。

參考文獻：

1陳麗珊.基于高中物理學科核心素養的物理教學探究[J]基礎教育研究2016（20）：7-8

2李富忠.高中物理課程教學中核心素養教學策略探究[J]考試周刊2018（14）：167-167

（作者單位：洛陽外國語學校河南471000）