核心素養(yǎng)視域下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析

黃微

摘 要：高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是高中階段學(xué)生學(xué)習(xí)物理必備的能力，能夠推動(dòng)學(xué)生持續(xù)發(fā)展。高中物理的核心素養(yǎng)包括了物理觀念、科學(xué)思維、探究、態(tài)度與責(zé)任等內(nèi)容。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠推動(dòng)這些核心素養(yǎng)的有效落實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)高中物理教學(xué)的價(jià)值。基于此，本文對(duì)核心素養(yǎng)視角下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究價(jià)值進(jìn)行了分析，得出合適的探究策略，希望為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐提供幫助。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

核心素養(yǎng)是推動(dòng)學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展的重要內(nèi)容，在學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)和掌握中有著獨(dú)一無二的奠基作用[1]。物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，也是核心素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，教師應(yīng)該重視核心素養(yǎng)視角下高中物理實(shí)驗(yàn)的落實(shí)。

一、核心素養(yǎng)視角下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究價(jià)值

（一）能夠提升學(xué)生物理綜合學(xué)習(xí)能力

核心素養(yǎng)視角下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提升學(xué)生物理綜合學(xué)習(xí)能力。物理綜合學(xué)習(xí)能力主要包括了物理知識(shí)的掌握、物理素養(yǎng)的培養(yǎng)和物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘Ｊ紫龋诵乃仞B(yǎng)下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)選擇更加豐富和趣味性的形式去引導(dǎo)學(xué)生理解抽象的物理知識(shí)[2]。如此，學(xué)生就能夠在實(shí)驗(yàn)中掌握物理知識(shí)。其次，核心素養(yǎng)下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還能夠通過多樣的方式幫助學(xué)生培養(yǎng)和發(fā)展物理觀念、科學(xué)思維、探究、態(tài)度和責(zé)任等核心素養(yǎng)。除此以外，核心素養(yǎng)下的高中物理實(shí)驗(yàn)還能夠?yàn)閷W(xué)生提供多元的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以此推動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的提升。

（二）能夠推動(dòng)教師教學(xué)的合理革新

核心素養(yǎng)視角下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠推動(dòng)教師教學(xué)的合理革新。隨著素質(zhì)教育政策的提出和落實(shí)，核心素養(yǎng)也逐漸成為教學(xué)的主題。就目前而言，傳統(tǒng)、單一的高中物理教學(xué)方式、理念、內(nèi)容和模式很難符合社會(huì)發(fā)展和變化的要求。核心素養(yǎng)能夠?yàn)榻處煹慕虒W(xué)觀念、方式和內(nèi)容等提供新的方向和指導(dǎo)[3]。結(jié)合這些變化和指導(dǎo)，教師會(huì)結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)情況、自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和時(shí)代的要求，革新自己的教學(xué)理念，選擇更加合理的教學(xué)方式和內(nèi)容。

二、核心素養(yǎng)視角下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究策略

（一）創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念

物理知識(shí)抽象、枯燥，是大多數(shù)高中學(xué)生的學(xué)習(xí)重難點(diǎn)。情境教學(xué)能夠?qū)⒊橄蟮奈锢碇R(shí)生動(dòng)化[4]。如此可知，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境能夠幫助學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和掌握更加多元的學(xué)習(xí)能力。物理觀念是高中物理教學(xué)中的重要核心素養(yǎng)之一。物理觀念主要是指學(xué)生在學(xué)習(xí)某一物理概念的時(shí)候，能夠想起某一物理情境和迅速學(xué)習(xí)物理相關(guān)知識(shí)的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境就能夠幫助學(xué)生在教學(xué)情境中掌握物理知識(shí)。因此，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，以培養(yǎng)學(xué)生物理觀念。

例如：以人教版必修一《實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律》為例，教師可以創(chuàng)設(shè)合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，以此幫助學(xué)生培養(yǎng)和發(fā)展物理觀念。首先，教師應(yīng)該結(jié)合此節(jié)的教學(xué)目標(biāo)明確此節(jié)內(nèi)容的物理觀念目標(biāo)。結(jié)合教材分析，物理觀念目標(biāo)包括以下內(nèi)容：

1.以實(shí)驗(yàn)加深對(duì)速度和加速度概念的理解。

2.分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，明確速度與時(shí)間的關(guān)系。

3.理解誤差來源和誤差解決方法。

結(jié)合以上物理觀念的內(nèi)容和教材，教師可以利用多媒體和幻燈片等工具創(chuàng)設(shè)以下實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻情境：一個(gè)小車在重物的牽引下向前滑動(dòng)。小車后方放著紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等工具。小車向前劃動(dòng)的速度越快，紙帶上的小孔就越多。小車滑動(dòng)的速度越慢，紙帶上的小孔就越少。結(jié)合此情境，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：小車在重物的牽引下速度會(huì)隨時(shí)間而怎樣變化？在學(xué)生回答問題之后，結(jié)合教學(xué)情境，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境中包含了哪些物理知識(shí)。結(jié)合情境中的小車速度變化，教師可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握速度和加速度的概念。

除此以外，結(jié)合情境，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生整理和分析視頻情境中的工具引導(dǎo)學(xué)生自主開展相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。接著，教師可以在學(xué)生實(shí)驗(yàn)之后分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以此幫助學(xué)生明確速度與時(shí)間的關(guān)系。在此之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分享自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以此幫助學(xué)生感受誤差。在此過程中，學(xué)生可以結(jié)合誤差，分析實(shí)驗(yàn)過程，以此了解誤差的來源。最后，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生可以得出誤差的來源主要是因?yàn)橐韵略颍?/p>

1.木板的粗糙程度不同。

2.紙帶測量位移有誤差。

結(jié)合以上對(duì)誤差原因的分析，學(xué)生可以商量討論出合適的誤差解決方法。從以上內(nèi)容就可以知道，實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)能夠幫助學(xué)生培養(yǎng)和發(fā)展物理觀念。

（二）運(yùn)用信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建科學(xué)思維

信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，能夠拉近高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與時(shí)代之間的距離。隨著技術(shù)的革新和進(jìn)步，模擬實(shí)驗(yàn)的方式也變得豐富多樣。科學(xué)思維主要是指科學(xué)推理、模型建構(gòu)和質(zhì)疑創(chuàng)新等能力[5]。運(yùn)用信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生用更加全面的視角看待問題和構(gòu)建科學(xué)思維。因此，教師應(yīng)該運(yùn)用信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)，以此幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)思維。在選擇模擬實(shí)驗(yàn)方式的時(shí)候，教師應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：第一，模擬實(shí)驗(yàn)軟件是否符合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。第二，信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)的過程是否完整。第三，信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)是否具有符合現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。第四，信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)環(huán)境是否還原現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。結(jié)合以上幾點(diǎn)，教師就可以選擇能夠幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)思維的信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)。

例如：以人教版必修一《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》為例，教師就可以運(yùn)用信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建科學(xué)思維。結(jié)合學(xué)生學(xué)情和教學(xué)內(nèi)容，教師可以選擇“高中物理實(shí)驗(yàn)軟件”來創(chuàng)設(shè)演繹實(shí)驗(yàn)。“高中物理實(shí)驗(yàn)軟件”有以下步驟：第一步，這個(gè)軟件在實(shí)驗(yàn)者點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)之后并不是直接開展實(shí)驗(yàn)，而是先讓實(shí)驗(yàn)者了解基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑摹５诙剑瑢?shí)驗(yàn)者點(diǎn)擊開始實(shí)驗(yàn)之后，可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容自行拖動(dòng)器材進(jìn)行探索。若實(shí)驗(yàn)者對(duì)實(shí)驗(yàn)的器材了解不足，那么可以借助此軟件的演示功能提示操作。第三步，實(shí)驗(yàn)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作演示動(dòng)畫進(jìn)行操作就行了。

結(jié)合此軟件，教師可以創(chuàng)建《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》的演繹實(shí)驗(yàn)。首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用軟件一起操作了解實(shí)驗(yàn)的器材和過程。結(jié)合此，學(xué)生可以明確實(shí)驗(yàn)的器材有力學(xué)軌道、小車、小盆、鉤碼、砝碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、粗線繩、木板、速度測試器和動(dòng)滑輪等。在明確實(shí)驗(yàn)器材之后，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合軟件將實(shí)驗(yàn)的工具擺放到正確的位置。接著，學(xué)生應(yīng)該結(jié)合演示動(dòng)畫的實(shí)驗(yàn)操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)合以上演繹實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠了解到此實(shí)驗(yàn)的完整步驟。實(shí)驗(yàn)步驟可以如此設(shè)置：

1.測出小車和小盆等器材的質(zhì)量備用。

2.安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶。

3.調(diào)整長木板傾斜度。

4.在盤中放入砝碼。

5.保持小車質(zhì)量，探究速度與力的關(guān)系。

6.確保小車所受拉力，探究速度與質(zhì)量的

關(guān)系。

結(jié)合信息技術(shù)演繹實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就能夠培養(yǎng)科學(xué)思維，為學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐提供幫助。

（三）引導(dǎo)學(xué)生小組合作，提升學(xué)生科學(xué)探究能力

科學(xué)探究能力主要是指在物理學(xué)習(xí)中問題、解釋、證據(jù)和交流等系統(tǒng)探究的能力。在此過程，學(xué)生能夠更加細(xì)心地觀察實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論和分析結(jié)論。小組合作能夠推動(dòng)學(xué)生之間思想的融合和分享。在不同的聲音中，學(xué)生們能夠提升自身的探究精神和能力。不僅如此，學(xué)生還可以在合作中互動(dòng)情感。因此，引導(dǎo)學(xué)生小組合作可以提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，也可以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。在引導(dǎo)學(xué)生小組合作的過程中，教師應(yīng)該注意以下兩點(diǎn)：第一，小組成員的分配是否合理。第二，小組合作實(shí)驗(yàn)探討的任務(wù)是否合適。結(jié)合以上兩點(diǎn)要求，教師就可以創(chuàng)設(shè)出科學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)探討小組，以此推動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和提升學(xué)生科學(xué)探究能力。

例如：以人教版必修一“重力和彈力”為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生小組合作，提升學(xué)生科學(xué)探究能力。首先，小組的成員應(yīng)該進(jìn)行合理分配。結(jié)合學(xué)生學(xué)情，學(xué)生可以分為四人一小組。小組成員中應(yīng)該包括物理理論知識(shí)掌握清晰、物理實(shí)驗(yàn)操作能力強(qiáng)和物理基礎(chǔ)不好的學(xué)生。如此設(shè)置的小組才能實(shí)現(xiàn)以優(yōu)帶后的小組模式。其次，結(jié)合此節(jié)內(nèi)容，教師可以創(chuàng)設(shè)以下小組討論內(nèi)容：

1.誰受到力，誰施加力？

2.怎么測量力的大小？

3.力的方向和作用點(diǎn)在哪里？

結(jié)合以上任務(wù)，小組之間可以開展合作實(shí)驗(yàn)和討論活動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)過程中，物理實(shí)踐操作能力強(qiáng)的學(xué)生應(yīng)該結(jié)合教學(xué)內(nèi)容向小組其他成員示范內(nèi)容。除此以外，物理理論學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生應(yīng)該結(jié)合小組成員的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)小組其他成員思考以上任務(wù)。在討論的過程中，學(xué)生就可以了解重力、重心、彈力、形變和胡克定律的知識(shí)和內(nèi)容。在小組成員實(shí)驗(yàn)示范之后，小組其余成員應(yīng)該結(jié)合書上的實(shí)驗(yàn)步驟和自己的觀察實(shí)踐實(shí)驗(yàn)過程。如此，小組成員就能夠在實(shí)踐加討論的基礎(chǔ)上了解重力的概念、產(chǎn)生的原因和重心等內(nèi)容。在此之后，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，運(yùn)用同樣的方式去思考形變、彈性形變、彈性限定和彈力的概念和關(guān)系。如此，從任務(wù)問題出發(fā)，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就能了解重力和彈力概念等物理知識(shí)。學(xué)生從以上過程中就能夠提升自己的探究能力。

（四）布置生活實(shí)驗(yàn)作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和責(zé)任

科學(xué)態(tài)度和責(zé)任主要是指科學(xué)態(tài)度、本質(zhì)和社會(huì)責(zé)任等因素的內(nèi)容。生活與物理教學(xué)是息息相關(guān)的。布置生活實(shí)驗(yàn)作業(yè)，不僅能夠幫助學(xué)生掌握對(duì)應(yīng)的物理知識(shí)和技能，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。因此，教師可以布置生活實(shí)驗(yàn)作業(yè)，以此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。在布置生活實(shí)驗(yàn)作業(yè)的時(shí)候，教師應(yīng)該注意以下三點(diǎn)：第一，物理知識(shí)與生活實(shí)驗(yàn)之間是否匹配。第二，生活實(shí)驗(yàn)作業(yè)所需器材是否生活化和常規(guī)化。第三，生活化實(shí)驗(yàn)作業(yè)是否安全。結(jié)合以上三點(diǎn)，教師就能夠布置出合適的生活實(shí)驗(yàn)作業(yè)。

例如：以人教版選修一《光的折射》為例，教師就可以結(jié)合生活為學(xué)生布置生活實(shí)驗(yàn)作業(yè)，以此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用透明的角度板進(jìn)行折射實(shí)驗(yàn)。選擇這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原因主要有以下幾點(diǎn)：第一，透明角度板是生活常見物品，能夠讓學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)器材的生活化。第二，光是與生活息息相關(guān)的物理知識(shí)與內(nèi)容。學(xué)生在此實(shí)驗(yàn)中能夠感受到光的力量。第三，透明角度板和光等器材都是比較安全的。

結(jié)合光的折射定律的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師可以布置引導(dǎo)學(xué)生思考30度、40度、50度和60度陽光折射的角度，以及截面度數(shù)算出正弦三角函數(shù)的值。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：運(yùn)用光照射到透明角度板上。如此，實(shí)驗(yàn)中就出現(xiàn)了折射光線、入射光線和法線三條線。折射光線分別位于法線的兩邊。結(jié)合入射角度和折射角度的變化，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度解決問題。在實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)之后，學(xué)生應(yīng)該分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。最后，學(xué)生分析數(shù)據(jù)可以得出光疏介質(zhì)向光密介質(zhì)傳播，入射角是一定大于折射角的。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生可以得出入射角和折射角的正弦函數(shù)是成正比的。通過以上內(nèi)容，學(xué)生就可以了解折射定律。在如此生活化的實(shí)驗(yàn)作業(yè)中，學(xué)生就能夠從實(shí)驗(yàn)中激發(fā)自己對(duì)光相關(guān)的物理教學(xué)內(nèi)容的興趣。在參與生活實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生就能夠感受奇妙的物理現(xiàn)象，從而培養(yǎng)自己科學(xué)素養(yǎng)[6]。

（五）運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)，鞏固學(xué)生核心素養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)是在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最容易被忽略的環(huán)節(jié)。忽略此環(huán)節(jié)就很容易導(dǎo)致學(xué)生不能明確下一步的學(xué)習(xí)方向。實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)能夠幫助學(xué)生厘清自己在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足，也能幫助學(xué)生鞏固物理觀念等核心素養(yǎng)。因此，教師應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)。例如：以人教版選修一《彈性碰撞和非彈性碰撞》為例，教師應(yīng)該運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)，以鞏固學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，教師可以給予學(xué)生D如此評(píng)價(jià)：通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，D同學(xué)厘清了碰撞的分類，理解了彈性和非彈性碰撞之間的區(qū)別與特點(diǎn)。D同學(xué)也結(jié)合生活化情境，分析得出了碰撞模型能夠解決問題的結(jié)論。除此以外，D同學(xué)也通過老師的示范實(shí)驗(yàn)和自己的實(shí)踐操作，探究出了彈性和非彈性碰撞的特點(diǎn)。在此過程中，D同學(xué)感受到了不同碰撞的特點(diǎn)，養(yǎng)成了勇于探索的精神。如此的教學(xué)評(píng)價(jià)就包括了物理觀念、科學(xué)思維、探究、態(tài)度和責(zé)任等物理核心素養(yǎng)的內(nèi)容。

結(jié)束語

綜上所述，核心素養(yǎng)是時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，能夠推動(dòng)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)步與革新。核心素養(yǎng)視角下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)教師、學(xué)生和素質(zhì)教育等教育政策都有著積極的作用。在如此教學(xué)模式的影響下，教師可以改變自己的教學(xué)觀念和方式。學(xué)生可以獲得綜合的學(xué)習(xí)和發(fā)展。素質(zhì)教育等教育政策能夠得到落實(shí)和革新。基于此，教師應(yīng)該注意從教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)、小組合作實(shí)驗(yàn)、技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)、布置生活實(shí)驗(yàn)和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面來幫助學(xué)生培養(yǎng)高中物理核心素養(yǎng)。

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