新高考背景下基于核心素養的高中物理實驗校本課程的開發和實踐

張文靜

[深圳市南山外國語學校(集團)高級中學 廣東 深圳 518000]

習近平總書記在2018年全國教育大會上強調，“立德樹人”是教育的根本任務.為指導各學校全面深化課程改革、落實立德樹人根本任務，教育部于2018年初發布了《普通高中物理課程標準(2017年版)》，2020年又發布修訂版[1].2019年教育部考試中心頒布了《中國高考評價體系》，主要由“一核四層四翼”3部分構成，這為高考為什么考、考什么、怎么考進一步指明了方向(圖1)[2].

圖1 “一核四層四翼”高考評價體系

目前，廣東省已實施“3+1+2”的新高考方案，物理學科成為“2選1”中的首選科目之一.為了適應新時代對教育的新要求，適應新高考改革，高中物理教學必須要作出相應改變.

1 高中物理實驗校本課程開發和實踐的依據和必要性

1.1 實驗為基是物理學科的性質和特點

物理是人類研究物質世界的概括和總結，是一門以實驗為基礎的自然學科.物理學中的概念、規律、公式等都是以客觀實驗為基礎的，即物理理論絕不能脫離物理實驗結果的驗證[3].物理實驗是物理學的重要組成部分，實驗教學是培養物理學科核心素養的良好載體.

1.2 基于新課標的高要求

新課標強調在課程的實施過程中，各學校要“加強實驗室建設，促進學生實驗能力發展”.要求學校應充分利用已有的實驗器材，努力開發適合本校情況的實驗課程資源，盡可能讓學生自己動手多做實驗，提升學生的物理學科核心素養.根據2017年版的課程標準，必修及選擇性必修課程中的學生必做實驗如表1所示[1].

表1 必修及選擇性必修課程中的學生必做實驗

1.3 適應新高考的要求

實驗能力是新高考背景下物理學科考查的重點內容之一，高考試卷中有關實驗能力考查的知識點在試卷中占比高達15%左右.通過對近幾年全國卷物理實驗題的分析不難發現：高考作為選拔性考試，注重基礎，強調對基本實驗技能的考查；把實驗試題從教材和書本中延伸出來，出現大量應用性、探究性、設計性等實驗試題[4,5].教師應該深度挖掘實驗在培養學生提出問題和解決問題能力的潛在價值，培養學生的學科素養，對接高考對學生實驗能力的考查.

1.4 基于現階段實驗教學的局限性

物理實驗是一門考驗動手能力的科目，同時也是考查學生思考深度和創新能力的科目.然而傳統的實驗教學方法是“教師模擬加講解、學生模仿加背誦”，由于課時緊張、教學質量評價等原因，教師在課堂上傳授給學生的大都是各種各樣的應試知識和技巧.這種“程式化”的教學模式忽略了物理本身的實踐性，忽略了學生的主體感受，導致學生的學習興趣和積極性大大降低[6,7].例如，在測量電源電動勢與內阻的實驗中，學生的困惑大多集中在：由電路圖到實物連接的轉換，滑動變阻器的分壓/限流式接法，電路故障的診斷等.而這實際上反映出學生由于缺乏動手實踐的機會與體驗，只能僵硬地記住公式、原理和操作步驟，卻不能夠合理、正確地使用器材；缺乏生活經驗與觀察能力，理論無法聯系實際，書本知識與實踐操作相脫節.

因此，筆者依托于深圳市南山外國語學校(集團)高級中學的平臺和資源，開設一門基于核心素養的高中物理實驗校本課程，通過校本課程的開發和實施，喚醒學生對物理學的好奇心和興趣，培養學生的科學素養和創新精神，建立研究型教學模式，學會用“提出問題-實驗-分析-實驗”的方法進行深度學習，培養科學探究能力，全面提高科學素養.

2 高中物理實驗校本課程的構建和實施

2.1 課程開發平臺

根據《中華人民共和國教育行業標準 高中理科教學儀器配備標準 (JY/T 0406-2010)》要求，目前我校已建成規模化、體系化的物理實驗室、準備室及儀器室多間，如圖2所示.完善的實驗室條件、設施、儀器配備，不僅滿足新課標實驗課程開設的基本需求，更為校本課程的實踐提供了豐富的硬件資源和根本保障.

圖2 我校物理實驗室架構

2.2 課程內容與實施

本課程面向全校學習熱情高、實驗動手能力強、有學術潛質的高一、高二年級學生，依托于每周二的特色社團和校本課程活動，每周1課時，圍繞物理學科特征與核心素養，形成趣味性和科學性并重的實驗課程體系，課程內容由簡單到復雜，由專題再到模塊，豐富學生的實踐過程和經歷；探究性實驗融入生活化情景，將所學的物理知識與生活實踐緊密相聯結合，增加對物理學科的親切感和學習的積極性.教學內容設計如表2所示.

表2 我校高中物理實驗校本課程內容

2.3 課程實施的成果

(1)喚醒學生對物理學的好奇心，激發了學習動力

興趣是最好的老師，校本課程從目前高中階段學生的學習認知特點出發，課程設計遵循從簡單到復雜，從興趣到投入的原則，循序漸進，注重提升實驗趣味性操作，讓學生在輕松的環境中體驗與深化認知，催生獲取知識的原動力，深化理解物理思想，為后續物理課打下良好的基礎.在物理實驗社團活動中，學生的學習手冊內容節選如圖3所示.

圖3 社團學生學習手冊內容節選

(2)鍛煉學生的動手操作能力

在高中物理實驗教學中，儀器使用和操作是基礎中的基礎.實驗操作是對學生動手實踐能力的重要考查方式，是關乎整個實驗成敗的關鍵環節.例如：在“探究加速度與力和質量的關系”這一實驗中(圖4)，學生將對控制變量法有深刻理解，掌握平衡小車和斜面上產生的摩擦力的方法，學會光電門和數字傳感器的使用方法.

圖4 使用傳感器探究加速度與力和質量的關系

(3)加深學生對物理原理的認識

高考物理實驗題的核心依據是物理實驗基本原理，或者說只有深入理解與掌握各種物理實驗基本原理，才能夠深入理解與掌握物理實驗的具體流程，繼而順利突破物理實驗操作的難點.學生通過親身參與實驗過程，直觀感受能夠輔助抽象理解，喚起學生對原理的正確認識.

(4)提高學生科學記錄和數據分析處理能力

正確處理和分析實驗數據，得出正確的結論與結果，不僅是物理實驗過程中重要的環節，更是考查學生物理實驗思維能力和實驗數據處理能力的關鍵環節.課程中訓練學生有效記錄完整的數據，體會科學的嚴謹性.學會利用圖像法、逐差法和列表法等方法處理實驗數據，并對實驗結果做分析和討論，比較實驗數據中得出的結論與理論計算之間的偏差.

(5)培養學生實驗設計能力和創新精神

物理實驗操作的創新能力是新高考背景下高考物理實驗考查的重難點，常常作為試卷中的“壓軸題”，題目大都是全新的實驗形式，或者是對教材實驗的改進，增加了開放性和探索性等.校本課程一方面充分利用教材中的素材，引導學生利用日常生活材料和實驗室現有資源制作簡易的實驗器材，激發學生的學習興趣；另一方面引導學生結合實際生活，建立物理與真實生活的密切關聯，讓學生感受到物理的實際應用.學生通過課程學習開闊了眼界和思路，不僅培養了創新意識、精神和能力，也培養了團隊合作與協作的精神.

校本課程既是對國家課程的補充，又是培養學生核心素養的重要途徑.高中物理實驗校本課程的開發和實施，將有助于學生物理觀念的形成；滲透物理思想，培養學生科學思維；激發學生興趣，培養學生探究技能；培養學生科學態度和社會責任，落實立德樹人的根本任務.