以核心素養為導向的高中物理實驗教學

梁膠華

摘 要：高中階段是學生能力提升和與社會接觸的關鍵時期，教師要在理順學生發展規律以及具體狀況的基礎上，優化物理教學方式，提升其物理思維深度，逐步向核心素養的要求靠近。就目前綜合性科學素養的培養情況來看，教師沒能重視實驗教學階段，僅采用演示或者語言講解的方式細化實驗流程和步驟，對于學生技能掌握起到抑制的作用。本文將以此為背景，研究以核心素養為導向的高中物理實驗教學的提升策略。

關鍵詞：核心素養;高中物理;實驗教學

引言：隨著技術的不斷發展，高中教學呈現出盤一派喜人的景象，為提升學生能力，教師在開展教學活動的過程中逐漸引入先進的技術和模式增加關于核心素養方面的內容，保證課堂效率的基礎上，完善實驗流程，豐富教學內容，使得物理思維在動手操作間逐漸形成。

一、目前高中物理實驗教學在核心素養滲透方面的基本情況

（一）意識方面

教師受到高中教學壓力的影響，更為注重將課堂時間留給知識點細化和夯實的活動，認為物理實驗的開展需要耗費大量的時間，對于知識理論掌握是種浪費，因而表現出不重視實驗和降低實驗開展頻率的現實情形。一些教師沒能深度研究核心素養指導下，物理教學與傳統教學之間的差別，仍然沿用過去依靠文字和物理語言演示的方式，學生僅能夠了解到物理實驗的基本流程，卻難以細化實驗流程對于此理論探究的重要性，對接課程開展的現實作用。

（二）實驗設計方面

一些教師雖然已經認識到過去教學方式的弊端，從意識上轉而重視實驗過程開展和設計環節，但在經驗和個人素養的限制下，有些物理實驗的設計過于簡單，學生只需要按照步驟一步步操作，即可完成讀數、得出結論的目的，缺少分析的步驟。說明教師沒能立足于教材內容，對物理實驗的作用認識不清，缺乏創新思維，整體流程不符合科學探究的基本原則，僅注重數據獲取的辦法。有些教師為節約操作時間，直接給出分析的結果以及誤差降低的辦法，實驗停留在依靠教師理順計算和解讀原理的層面上，不利于學生能力和興趣的激發[1]。

（三）與其他教學聯系方面

物理是一門依靠實驗的學科，其整個實驗涉及到條件分析和數據處理的過程，需要練習數學知識以及閱讀能力，但教師在與其他學科相互融合方面仍有可提升的空間[2]。整體表現出獨立的研究狀態，與其他知識連接不緊密，不利于學生準確把控實驗的意義，并且物理知識對于生產生活的作用不容小覷，教師沒能利用科學工具為學生搭建起與實際生活的橋梁。尤其是在學生可理解的范圍內，對于直觀物理構象闡釋不清。

（四）學生能力培養方面

高中階段利用物理教學可提升學生的邏輯、抽象、空間思維水平，但反觀現實情況，教師對于此方面的解讀程度需要在后續的教學中繼續深化。一些物理理論知識要求學生能夠及時調取之前的學習內容，而理論框架的建立需要學生具備一定的總結和分析能力。利用實驗將在科學探究的環節中，從發現問題、提出問題再到解決問題的出發，逐漸增加與物理能力提升相關的辦法，潛移默化間滲透核心素養內容。但教師缺少完備的能力培養計劃，對于實驗的具體作用了解不清，采用單一的實驗方式，難以提升學生興趣，對于學習積極性的產出起到抑制作用[3]。

二、基于核心素養滲透要求提升高中物理實驗教學效果的策略

（一）提升教師與學生重視物理實驗的程度

教師意識水平的提升將直接促進其行為的轉變，因此要深度分析實驗對于學生能力和水平提升的作用，提升對實驗的重視程度，本著嚴謹治學的原則，逐漸滲透實事求是和科學探究的重要性。為保證學生對于物理實驗的重視程度，教師可以物理發展史為導入內容，簡要分析科學家在完善實驗流程和步驟方面所做的努力，學生結合探究過程，反觀自身在此方面所需要做出的努力，有助于順應社會發展狀態，提升實驗探究的深度。教師要從實驗本身的作用出發，從情感層面突破，利用哥白尼、布魯諾、開普勒、法拉第等學生較為熟悉的科學家，播放研究視頻或者音頻，講述其如何解釋的物理原理，學生在刻苦鉆研和堅韌不拔的精神熏陶下，將嚴謹的科學精神在心中深植[4]。因此，要求教師立足于物理學史，將學生引入物理情境中，轉變其冰冷的特征，使教學和實驗過程更具生命力。

在講解有關磁生電的知識時，教師可在課程開始前，為學生播放奧斯特、法拉第如何從假設“電能生磁”到“磁能生電”的過程，重點強調其中經過數百次的實驗，但依舊沒有放棄，最終帶領全世界人民進入到電氣化時代，開啟一頁發展新篇章。利用此種精神引導和啟發學生重視物理實驗相較于直白的語言更具有沖擊力，有助于幫助學生理解科學探究的本質。或者在實驗開始前，為學生展示我國應用此種理論所研究的成果，結合社會熱點事件，為學生展示物理學習的現實意義[5]。例如，在講解有關萬有引力的相關知識時，可為學生播放運載火箭、衛星等發射的過程，對比其他國家的研究現狀，提醒學生依照社會的發展情況，完善個人能力。在情感教育的熏陶下，激勵學生面對困難要勇于接受挑戰，避免因外界環境的限制而阻礙自己的研究進程，深入到實驗分析環節，創新實驗流程。社會現實情況為學生指引方向，教師在實驗教學中要時刻保持嚴謹和堅定科學研究態度，以身作則，以榜樣的力量影響學生在后續實驗中的行為。

（二）完善和優化實驗流程

教師在完善和優化實驗流程的過程中要注重興趣的培養，從多角度出發，調動學生的積極性和自主探究的欲望，要求教師利用多種實驗形式，引入符合實驗本質內涵的小實驗和自制教具，提升實驗的直觀程度。學生與教師共同參與到實驗中將拉近二者間的關系，在此種和諧平等的氣氛中，學生將放下緊張感和忐忑的心情，強化面對困難的決心，激發實驗探究的欲望。教師可采用演示實和學生合作探究兩種形式，對于危險系數較高亦或是儀器較為精確，實驗室沒能提供的項目，教師可利用演示的辦法，充分應用多媒體教具，將實驗流程制作成動畫，可根據學生的反饋隨意更改實驗連接方式，同時給出當流程變更所帶來的直觀影響[6]。

對于需要學生自行分析的環節，給予學生充分的考慮時間，打破課時的限制。例如，在講解有關重力加速度的知識時，教師可為學生分發實驗器材，比如線繩、小球、石塊以及打點計時器，要求學生以小組合作的形式，探究當地的重力加速度。有的學生利用石塊、線繩制作了簡易的單擺結構，應用的原理，測量出線繩的擺長和擺動周期，但是在實際操作中，發現不規則石塊的重心難以確定，無法直接根據得到最終的結論，此時教師要發揮引導者的作用，利用重心確定以及誤差去降低的辦法，提醒學生注意擺長引起的誤差，一般采用兩次測量的形式，解決重心難以確定的問題。同時，分別在實驗報告中明確顯示擺長l1和l2，帶入到中，整理后得到，從而求出重力加速度。而有些學生選用打點計時器，根據的公式，分析重錘在下落過程中能量的變化，可以看出當做出v2/2-h的圖像后，呈現出正比例圖像特征，其中斜率為重力加速度[7]。此時學生已經基本能夠結合不同的知識，設計實驗方案，此時教師要重視創新意識的產出，鼓勵學生立足于身邊的實際情況，找到生活中可利用的器材或物件，創新該實驗過程。有的學生從滴水中獲得靈感，由于水滴在下落過程中，基本可近似于自由落體運動，應用動力學的相關知識，滿足的公式內涵，設計的實驗流程是：保持教師的絕對安靜，觀察水滴和盤子，在前一滴水掉落在盤面上，同時保證此時后一滴水剛好準備開始做自由落體運動，測量多次敲擊盤子聲音的時間，設此總時間為t總，則，進而能夠得出。通過上述實驗過程的描述可以看出，實驗流程的優化要從導入環節出發，運用多種實驗方式，本著開放性的原則，細化實驗步驟，確定每一步驟能夠達到的效果，以及與核心素養滲透的關系，理清知識理論、能力提升以及流程之間的限定條件，提升物理教學對于學生的作用程度[8]。

（三）聯系其他學科和教學模式

物理學習是為了服務社會，因此教師要聯系其他學科，擴展教學模式，打破學科間的壁壘，不斷引入數學、化學甚至是語文方面的知識，符合知識融匯貫通的要求。物理實驗得到數據將應用數學理論，應用更為簡便的方式，起到連接科目的作用。教師在日常教學中要加入有關其他科目的內容，提升其在心中的威嚴，便于更好的管理實驗課堂氣氛。利用高精度的數學計算軟件，將提升相關知識作為教師考核的基本標準，刺激其重視可視化軟件的利用，達到促進學生思維意識提升的作用。

例如，在探究滑動變阻器的使用過程中，要結合兩種連接方式：限流法和分壓法探索其能夠適用的范圍以及二者間的區別。兩種接法均能夠起到限流和調壓的作用，但其能夠作用的范圍和消耗的功率不同，而具體的判定過程將由數學圖像和對比來確定。教師在實驗探究前，為學生播放兩種電路的連接方式，用紅色和藍色區分導線，紅色的部分體現出兩種接法之間的區別，提醒學生在接電路的環節注重電流的方向，以及電壓表、電流表的量程。同時提出問題：“若想要保證電路安全，應當將滑片放置在哪個位置？”，學生根據PPT內容，積極響應問題，細致闡釋此實驗的注意事項后，學生組成探究小組，比較兩種接法在電壓調節范圍、電流調節范圍以及燈泡消耗功率之間的差別。學生嘗試從滑動變阻器接入電路的阻值入手，分別繪制出當RX>R、RX=R、RX

（四）注重培養學生物理能力

利用實驗過程將刺激學生物理思維、創新能力以及探究能力的產生，因此要求教師在條件允許的情況下，提升實驗探究的比例，引導學生在趣味性的實驗中生成相關能力[10]。以上述的實驗過程為例，學生將兩種電路進行比較的過程是總結和遷移能力產生的有力介質，分析兩種接法在滿足實驗基本原理的基礎上，核定負載電阻與變阻器之間的聯系。確定變阻器能夠發揮出顯著作用的具體情況，而其中數學分析，是體現和提升學生計算能力的重要工具，不僅鍛煉了動手操作的能力，而且無形間優化了觀察、實驗流程完善等方面的素養，滿足核心素養滲透的標準和要求。

結束語：綜上所述，核心素養的提出為深化立德樹人的教育理念開拓了研究方向，順應教學改革的基本內容，逐步開展符合社會需要的教學活動，解決學生在能力提升提升方面的問題，夯實實驗流程和步驟，強化學生的動手能力和操作水平。

參考文獻

[1]侯好.發展高中學生物理核心素養的課堂教學策略[D].揚州大學，2018.

[2]張亞婷.建構主義視野下高中生物理核心素養培養策略的研究[D].揚州大學，2018.

[3]蔣東營.基于核心素養的高中物理實驗教學研究[D].揚州大學，2018.

[4]趙志成.培養高中學生物理核心素養的教學設計研究[D].揚州大學，2018.

[5]劉曉彤.基于物理核心素養的高中物理教學設計研究[D].遼寧師范大學，2018.

[6]張永杰.基于物理學科核心素養高中物理實驗教學的實踐研究[D].江蘇師范大學，2017.

[7]孫媛.基于情境認知理論培養高中生物理核心素養的教學研究[D].哈爾濱師范大學，2018.

[8]趙艷.高中物理教學中發展學生物理核心素養的實踐研究[D].湖南師范大學，2017.

[9]王歌.基于高中物理核心素養的教學目標設計的案例研究[D].上海師范大學，2019.