基于實驗設計的高中物理核心素養培養探微

摘 要：物理學習既需要理論知識的獲取，更需要將理論與實踐相結合，這樣才能有助于學生內化課堂所學和學以致用.教師可以通過實驗教學鞏固和深化物理知識，以問題促探究，在實驗操作中培養其動手能力.并將實驗教學與生活相聯系，激發和拓展學生的興趣，進而培養他們的物理核心素養.

關鍵詞：理論知識;問題引導;動手操作;生活實踐;實驗教學

中圖分類號：G632????? 文獻標識碼：A????? 文章編號：1008-0333（2021）12-0056-02

收稿日期：2021-01-25

作者簡介：程和國（1981.8-），男，江蘇省南通人，本科，中學一級教師，從事高中物理教學研究.

高中物理學科在學生心目中歷來是抽象和難學的代名詞，尤其對知識基礎比較薄弱的高中生而言，復雜的物理理論常常讓他們有種苦不堪言的學習感受.為了讓高中生能把握住物理學習的竅門，助力核心素養的培養，物理教師需要優化實驗教學設計，將學生作為教學主體.通過融入理論、疑問、實踐等多種學習元素，結合多元化的授課策略，讓物理實驗課堂產生翻天覆地的變化，有效優化培養高中生的物理思維、學習態度、操作能力.幫助高中生對物理學科激發濃厚的學習熱情，進而體會到自身的學習能力和物理素養不斷提升的滿足感.

一、實驗教學結合理論鞏固，培養高中生的物理觀念

盡管高中物理學科的教學形式正在不斷發展進步，但物理實驗始終都是這個學科的教育根基.優化物理實驗課堂，就等于煥發了物理教學的內在動力.對于高中生物理核心素養的培養計劃，教師首先要將實驗教學與鞏固知識理論相結合，端正學生的物理觀念.所謂物理觀念，是學生從物理學的視角將知識概念與物理規律在腦海中升華提煉，幫助學生對運動、能量、物質、相互作用等物理現象產生基本的認識，可以通過物理知識來解決生活中的問題與解釋許多自然現象.而物理觀念的形成，沒有充足的知識積累將無法達成.物理教師需要在實驗教學中融入生活背景，從多個角度構建實驗情境.將復雜的理論描述通過生動的情景來直觀的展現，進一步鞏固學生的學習理解.

以“平拋運動”的實驗教學為例，其教材中對平拋運動的描述是：將物體水平拋出，讓物體保持一定的初速度，并且物體僅受到重力作用，是水平勻速直線與豎直自由落體的合運動表現.而這種描述相對比較繁瑣，學生難以形象的理解平拋運動的運行路線.在實驗教學之前，高中物理教師可以通過多媒體播放有關平拋運動的動畫內容，比如轟炸機在高空投擲炸彈、士兵水平端槍射擊出的子彈軌跡等等，幫助學生鞏固平拋運動的理論認知.在觀看完這一類的視頻，讓學生對平拋運動產生了直觀的印象之后，教師再引入相關的實驗流程.通過小球、方木板、鐵架臺、白紙、斜槽等實驗用具按照固定的步驟設計實驗內容，在按部就班開展實驗教學設計的同時，激發學生的學習聯想，引導學生學會用物理觀念來看待物理實驗.

二、實驗教學結合問題引導，培養高中生的科學思維

如果說物理觀念是核心素養教育的奠基石，那么科學思維就是提高學生物理能力的必須條件.所謂科學思維核心素養，是從物理學的視角來客觀認識事物的內在規律、相互關系與本質屬性.通過科學思維，不僅能在經驗事實的基礎上抽象概括物理模型，也能依托科學推理與事實依據批判與質疑不同的物理觀點，進而提出具有創造性的理解論述.在傳統模式的物理實驗教學中，教師通常墨守成規的教導學生實驗步驟，高中生學習物理實驗的狀態十分被動.就如同牽線木偶一般，只知道按照教師的吩咐來進行操作.除了掌握了各個實驗步驟的操作流程以外，在思維能力上并未實現科學性的發展進步，這也讓核心素養的培育要求落空.因此，教師需要在實驗教學中滲透問題引導教學策略，來激活學生的思考學習活動，促進科學思維核心素養的有效培養.

以“測定電池的電動勢和內阻”的實驗教學為例，教師可以從器材選擇、實驗原理、誤差分析、數據處理四個角度來引入教學問題，幫助學生探索分析實驗內容，在學習過程中形成良好的科學思維體系.比如，針對實驗原理：E=U+Ir、E=Ir讓學生分析U和I所代表的具體含義.討論這個實驗與“伏安法測電阻”有什么區別之處？在器材選擇上，教師也可以提問：實驗中需要通過什么電學元件才能有效改變電流？學生通過聯系以前學過的知識，不難想到“滑動變阻器”.當實驗過程出現誤差時，教師需要引入思考：如何將圖像與數學表達式相結合，來直觀體現出實驗誤差的大小？讓學生在教師的帶領下做出整個實驗的電路圖，并按照實驗步驟處理數據，結合實驗學習充分鍛煉學生的思維能力.

三、實驗教學結合動手操作，培養高中生的探究能力

既然是物理實驗學習，高中生只有親自動手操作，體會實驗的過程，才能有效激發自身的探究能力核心素養.在新課改的背景下，學生需要具備的探究素養首先要具有尋根溯源的精神，能通過實驗情境提出質疑，學會用科學的方法處理并獲取信息.在形成結論的同時，懂得對整個探究過程進一步反思與評估.這就需要高中生在實踐操作物理實驗的學習中能發掘出各種問題，思考解決問題的論點，并在交流的過程中獲取論據，推動物理理論知識與實驗的同步學習.對此，高中物理教師可以組織學生以小組合作的模式來操作實驗活動，讓學生在組內分工合作、各司其職，有助于操作和交流等探究學習過程的施行.

比如在學習“用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度”這個實驗時，教師可以將學生們按照個性特點、學習能力之間的差異性進行分組，為各個小組下發“打點計時器、紙帶、細線、砝碼、小車”等器材.讓高中生通過學過的實驗原理與理論知識，以小組為單位設計實驗步驟，在動手操作中探究每一樣實驗道具的用處，讓學生們共同合作完成實驗測定任務.除了實驗過程以外，學生還應當展開組內討論，記錄實驗現象與實驗結論，并書寫成報告的形式，在完成整個實驗內容后上交給教師.教師再根據學生的報告內容，指出學生在動手操作時有哪些不足之處.引領高中生展開高效率的實驗探究學習，讓學生的物理知識基礎掌握的更為扎實.

四、實驗教學結合生活實踐，培養高中生的科學態度

通過物理實驗學習，高中物理教師要培養學生的科學態度.讓學生認識到科學的本質，理解技術、社會、環境、科學之間的關系，了解到物理學習需要富有創造思維.當學生具備了科學態度，就能具備研究物理的求知欲與好奇心.在遇到問題時，能通過推理和證據來闡述自己的見解.對此，教師需要讓實驗教學與生活實踐相結合，有效拓展高中生的學習視野.比如，開展課外實驗學習，讓學生在課后的日常生活中嘗試進行物理實驗，將掌握的理論知識創新應用于生活實際.由此，可以引領高中生在物理實驗的過程中調動起學習的積極性，萌發知識創新應用的探索熱情.通過實驗教學與生活實踐的結合，高中生能將學習過的物理知識充分應用.這種實驗授課模式契合了高中時期學生的性格特點，將學生的探究欲望發揮到最大，有助于物理教學質量的提升.

以“動量守恒定律”的教學為例，高中物理教師可以將“反沖運動”作為實驗教學的基礎，為學生們布置課外實驗學習主題.比如，讓高中生收集生活中常見的道具：透明膠、打氣筒、橡皮塞、飲料瓶、氣門芯等等.引導學生以“反沖運動”作為理論指導，設計“水火箭”實驗.通過實驗探索，高中生能對動量守恒定律會產生更為深刻的學習理解.由于不同的學生的實驗設計的思路也會存在區別，教師要鼓勵學生積極交流，汲取他人的實驗經驗.在提升創新能力的同時，培養出實事求是的科學精神.

高中物理教師若想通過優秀的實驗教學來滲透核心素養教育，在提高課堂教學質量的同時，兼顧達成新課程改革的教育目標.就要將傳統物理實驗教學的沉痼之處積極剔除，融入新穎的教學嘗試，通過鞏固理論、問題引導、動手操作、生活實踐等策略，構建高效率的物理實驗學習環境.帶領學生在深度學習狀態中感悟物理實驗的內涵，品味知識的魅力，讓高中物理實驗教學成為培養學生核心素養的有力依托途徑.

? 參考文獻：

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[責任編輯：李 璟]