核心素養導向下的高中物理實驗教學策略

【摘要】新時代對學生教育的要求推動課程教學的不斷革新，核心素養開始走入高中課堂教學。高中物理實驗以其實驗性、探究性、富有結論性等特點，對學生思考能力、探索能力、創新創造能力的培育起著至關重要的作用，符合學生核心素養培育要求。本文立足核心素養，結合筆者自身教學經驗，積極探索高中物理實驗教學策略，在提升物理實驗教學質量的同時發展學生物理學科核心素養。

【關鍵詞】核心素養? 高中物理實驗? 能力培育? 課程教學

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2022）04-0121-03

1.引言

物理知識立足于物理實驗，是在歷經種種實驗后，得出物質運動的最一般規律。現有的高中物理實驗教學缺乏對實驗操作的重視，過多的集中于老師講授的教學方式，使得物理知識的獲得失去靈活性、創造性。同時，學生只能從老師講授的知識中想象實驗，死記硬背實驗步驟與結論，這使得學生對知識的理解浮于表面，難以真正掌握相關的物理知識，極大地影響學生創新思維的發展與各種能力的提升，對學生未來發展極為不利[1]。此外，高中時期是學生創新思維發展、關鍵能力養成的重要階段，物理實驗以其實踐性、趣味性、富于知識性等特點對高中學生核心素養的培育具有重要意義。老師通過物理實驗以達到對學生實踐能力的培養，學生通過做實驗以吸收、深化實驗中所蘊含的豐富知識，并在不斷的思考與探索中，發展新的理論成果，最終達到對知識的真正掌握。因此，高中物理實驗教學應以實驗為基礎，老師從旁講授為輔，給學生獨立思考的空間，逐漸培養學生發現問題、分析問題并最終解決問題的能力，以便于學生構建新的知識體系，促進學生的全面發展。

2.核心素養的概念

“核心素養”是伴隨著新課程教學不斷深入而出現的，是學校在落實立德樹人目標時所要達到的對學生綜合能力評判的基本要求，也是新一輪課程革新的主要方向。核心素養的整體概念是，學生所具備的關鍵能力和重要品格，以適應個人未來發展、社會發展的需要，例如創新創造能力、明辨是非能力;愛國情懷、責任擔當等。核心素養是從多方面對學生所具備的能力進行評判，所以，學生所要發展的核心素養的真正內涵在于培養全面發展的人，這是核心素養的重要目標[2]。同時，核心素養也包含三個基礎內容，分別是文化基礎、自主發展以及社會參與。對于高中物理實驗課堂，其核心素養基礎便是立足于三維教學目標，逐漸形成一種延伸能力;其核心素養內涵在于物理學觀念、探究能力、科學思維以及科學的學習態度。此外，核心素養的提出，不僅把學校教育方針從抽象變為具體，還明確了學校培育學生應具備何種能力和品格，為學校教育指明了發展方向。總之，核心素養對我國學生發展有著重要影響，對我國教育事業有著重要意義。

3.高中物理實驗教學的作用

3.1物理知識的學習更加直觀

物理學科教學和以圖文教學為主的其他學科相比，其主要以實驗為基礎，這使得知識的傳授更加精準深刻。比如，老師在講授“法拉第電磁感應現象”時，會采用線圈等實驗工具。通過生動的課堂實驗，讓學生清晰地看到“磁生電”現象，從而切實感受到物理知識的無限魅力，幫助學生產生學習興趣;在學習物體運動的“加速度”時，老師帶領學生做小球重力掉落實驗，在同一位置進行多次實驗，通過捕捉小球運動路徑，可以讓學生切實感受到小球下落過程具有加速度，同時記錄小球下落時間，通過高度和時間，便可計算出真正的加速度;在學習物體在不同位置的“受力分析”時，可以用繩子的拉力體現，通過觀察繩子的變化，讓學生親眼看到不同力作用于物體上。

3.2抽象知識具體化

物理學的研究范圍大至宇宙、小到粒子，這使得很多內容與現象無法通過肉眼觀察，比如磁場變化、電子運動以及力的效應;物體的加速度、天體運動以及電磁場的變化等。但是通過做實驗，借助必要的實驗器材或者進行物理建模，我們便可以將抽象的知識具體化，讓學生觀察到現象，加深學生對知識的理解與感悟。

3.3增強學生實踐能力

物理實驗教學不能一味地老師示范、講解，而是發揮學生主體的最大作用，讓學生參與到實驗操作中，與老師一起探索實驗背后所蘊藏的豐富知識。學生通過實際操作，在加深對理論知識深刻理解的同時，增強了實踐動手能力，達到對實驗工具的有效掌握，有利于學生將理論知識轉為實際應用，并在實踐中不斷創新，最終形成新的知識體系。

4.基于核心素養目標下的高中物理實驗教學策略

4.1重視物理實驗教學，培育學生科學素養

物理學科以其獨特的實驗性、探究性以及富有結論性等特點，對學生思考能力、探索能力、創新創造能力的培育起著至關重要的作用。在高中物理實驗教學中，老師需要做到對教學重點的有效把握，應以實驗操作教學為主，理論知識講解為輔，讓理論知識更好地服務于物理實驗，并從實踐中反證理論，有利于學生更好地理解知識內容，深化吸收物理知識，提高學習熱情，養成科學探究的邏輯思維。學生是一切課堂教學的主體，老師應尊重學生在物理實驗中的主體地位，同時發揮自己的引導作用，在高中物理實驗教學中，老師應讓學生主動參與討論交流，感受物理學科的趣味和無限魅力，從而激發學生學習物理知識的熱情。此外，老師在做物理實驗時所表現出的科學嚴謹的態度，也會對學生在今后的物理學科所持態度產生重要影響。因此，在教學之初，老師便應肩負起樹立良好榜樣的責任，培養學生科學正確的實驗規范。演示實驗可以讓學生在嚴謹的操作中近距離地觀察到實驗所產生的現象，并在不斷的操作實驗中發現科學的規律，從而得出正確的結論，這有利于學生構建新的邏輯思維和正確的知識體系。對于操作條件十分嚴苛的實驗，老師應詳細地為學生展示實驗過程，并通過自身態度去影響學生對待實驗的態度，進而達到對學生科學思維的培育，提高學生的實操能力;同時，老師應對學生在實驗中所遇到的問題加以引導，幫助學生進行深入思考，鼓勵學生將物理知識運用到實際生活中，有效地擴寬知識涵蓋范圍，最終達到學生科學素養的提高。比如，老師在講授光的反射這一內容時，可以向學生演示“黑鼠變白鼠”的實驗過程來進行趣味教學。老師將事先準備好的黑鼠垂直放入裝有水的玻璃器皿中，在某些條件下學生可以清楚地觀察到水中的黑鼠變成了“白鼠”。這個實驗過程可以引發學生思考其所蘊藏的物理知識，老師再進行以往知識的復習鞏固，同時巧妙地導入新的知識點，可以讓學生充分理解光的反射與光的調節的物理知識，激發學生學習興趣，增強學生主動學習能力。

4.2合理進行實驗設計，培養學生探究能力

物理學科以實驗為基礎，而實驗設計應遵循兩個原則，分別是科學性原則、簡單性原則。所謂科學性原則，便是實驗過程中的嚴謹態度。在進行實驗設計時，老師應根據學生對知識的掌握能力，設計符合學生特點、符合現實情況的實驗內容，這樣在保證實驗順利進行的同時學生能很好地理解、吸收知識。所有實驗都離不開科學性這一原則。而簡單性原則，便是在物理課堂教學中，老師應把復雜的知識內容簡單化，易于學生理解，這有利于學生高效、快速地了解物理實驗的重點知識，吸引學生對重點知識的關注，從而幫助學生減輕學習的壓力，讓知識學習有輕重緩急之分，以便于學生更好地思考，幫助學生提高物理成績。此外，生活中處處蘊藏著物理知識，老師應鼓勵學生認真觀察生活，發現生活中的所用到的物理知識，同時讓學生利用簡單易得的材料，應用物理知識對材料進行創新創造，這使得學生把理論應用于實踐，全面掌握知識的同時提高了動手實踐能力，培養了思考能力、探究能力以及創新創造能力，從而形成自己的思維體系，為以后的學習和生活打下堅實基礎。例如，靜電除塵器的設計，老師要求學生利用所學知識設計一個靜電除塵器，在設計實驗中引導學生參考教材、收集資料、抓住重點，幫助學生把抽象內容具體化;在材料使用上，鼓勵學生利用生活中的廢棄材料，變廢為寶，更好地體現實驗價值，從而幫助學生全面掌握知識，融會貫通，提高學生物理實踐能力，將物理知識與生活材料切實地聯系起來并形成實驗結果，有利于學生物理知識體系的完善。

在高中物理實驗課堂中，問題導向型的實踐探索可以顯著增強學生的探究能力。比如，老師在講解超重知識點時，可以采用繩子拉石頭的實驗方式，一根繩子去拉不同重量的石頭，等到繩子拉斷，便是拉力達到極限的時候，此時便處于超重狀態。實驗結束后，老師要求學生對實驗內容進行總結，得出石頭重量。在實驗過程中，幫助學生理解物理知識，驗證物理理論，有利于學生物理素養的培育。比如，在研究物質運動的加速度與力和質量的關系時，老師可以分組進行實驗，引導學生學會使用控制變量法進行物理實驗，得出相對應的實驗數據。在此基礎上，引導他們分析實驗數據，發現蘊藏其中的物理規律，再要求他們以思維導圖的方式展現實驗規律。通過物理實驗不僅可以幫助學生提高思考能力、分析能力，還可以提升學生的探究能力、實踐動手能力，從而發展學生的物理學科核心素養。

4.3搭建實驗平臺，增強合作精神

高中物理實驗教學要培養學生的核心素養，就要讓學生參與到實驗過程中，讓學生從切身實驗中達到對知識的全面掌握，錘煉學生發現問題、思考問題、分析問題的能力，培養學生科學的思維邏輯和良好的科學素養。因此，老師應該為學生提供一個能夠自由設計實驗、交流討論實驗以及共同完成實驗的平臺，讓學生進行沉浸式實驗。學生在獨立設立實驗的過程中，會進行積極思考，發現實驗問題及不足時，可以與其他同學進行交流討論，有效的交流討論可以讓學生思維產生碰撞，找到新的設計思路，擴寬學生的知識面，也增強了互幫互助精神。如，老師在進行重力和彈力教學時，關于物體重心位置的測量，老師可以為學生搭建實驗平臺。提前準備好實驗用品：一根一端貼有橡皮泥的鉛筆、一個尖尖的底座;實驗要求是確定鉛筆的重心在哪個位置。然后老師讓學生自由設計實驗，合作完成物體重心位置的測量。學生在了解實驗材料、實驗目的后，開始獨自思考實驗的設計與過程，并與其他同學討論實驗的可行性。在交流討論中，有人提出從鉛筆受到兩個平衡力中確定鉛筆的重心位置;有人提出將鉛筆放在底座保持穩定，便可找到鉛筆的重心;而也有人提出鉛筆一端有橡皮泥增加了其重力，那重心應該更靠近橡皮泥一端，等等;交流討論擴寬了實驗思路以及實驗的各種可能情況，幫助學生規劃實驗操作過程，在一次次的改善中完善實驗過程，最終找到可行的實驗。這種老師創建的實驗平臺，學生參與思考討論的教學課堂，幫助培養學生思維能力、主動發現問題并解決問題能力，增強學生合作精神，提升課堂教學質量，對學生核心素養的培育以及學校培養高素質人才有著重要意義。

4.4創新、整合教學手段，增強學生實驗水平

現階段的物理實驗課堂，仍有許多老師直接套用課本上的理論知識，為了應對學科考試開展填鴨式教學，實驗內容上缺乏自主實踐，教學手段上缺乏創新，以至學生對知識掌握不夠透徹，在解決物理問題中只會生搬硬套公式，無法進行知識的深化與拓展，實驗水平也停滯在固有化的試題中，止步不前，這極大地阻礙了學生核心素養的培育，對學校促進人才的全面發展極為不利。而新時代信息技術的快速發展增加了電子資源的豐富性與可獲得性，也為學科課堂注入了新的動力，因此，老師在進行高中物理實驗教學時，在實驗教學的基礎上充分利用電子信息資源、借助多媒體開展新穎的教學模式，幫助學生提高對物理知識的興趣，培養學生解決物理問題的基本能力。如，老師在講授功與速度變化關系時，首先采用實驗的方式讓學生對知識進行掌握，達到對功與速度的變化關系的認識，再通過尋找一些涉及做功與速度內容的視頻和圖片資源，利用多媒體為學生播放，不僅可以加深學生對知識點的理解，還激發學生的探知興趣;然后老師拋出問題：“做功與動能之間的關系究竟是什么樣的？”鼓勵學生主動思考、探究問題，當學生找到問題的相關知識時，老師再針對問題進行解答，并用多媒體展示做功與受力示意圖，再手動畫出示意圖指導學生作圖規范，這種在實驗的基礎上通過視頻和圖形的教學方式，使得學生能夠正確理解知識點，更好地吸收、深化知識，對學生的物理實驗設計起到很大的改善效果，從而增強學生的實驗水平，對老師的教學能力也有一定的提升作用。

參考文獻：

[1]劉文豐.核心素養背景下的高中物理實驗教學有效性的對策[J].新課程，2021（4）：37.

[2]魏俊莉.高中物理核心素養的內涵與培養策略[J].高考，2020（34）.

作者簡介：

賴光耀（1979年9月-），男，漢族，福建寧化人，寧化一中一級教師，本科學歷，研究方向：高中物理教學。