基于核心素養的高中物理實驗教學方法

萬艷玲

【摘要】高中物理新一輪課程改革要求教師要多聯系教材實際、多結合班級學生的學習特點，認真研讀新課標理念，牢牢把握物理學科核心素養，堅持加強對學生科學思維、科學探究能力的深度培養，不放過任何一次有用的實驗教學.在實驗教學設計環節，堅持以學生為中心來創設課堂情境，想方設法激發學生自主學習與自愿探究的動機.本文結合過往一些較為成功的實驗課例，簡要總結歸納一些物理實驗教學方法.

【關鍵詞】高中物理；平拋運動；實驗教學

在高中物理實驗教學過程中，需要物理教師為學生創設教學情境、提出具有啟發作用的實驗問題，繼而引導學生積極主動探究、感悟、思考物理現象.簡言之，對于物理教師而言，同一種實驗可能會重復操作演示十幾次、幾十次，但對于學生而言，實驗學習與操作體驗的過程，是一次全新的科學探究旅程.學生科學技術、科學思維的形成，實事求是的科學態度與責任意識的養成，才是高中物理實驗教學的育人目標所在.

1 緊扣核心素養：依據課標要求 分析教材內容

1.1 物理觀念

創設情境，融入生活實例，形成平拋運動.與現實生活中的物理現象相聯系，讓學生們去感知平拋運動、拋體運動的概念.包括平拋運動的基本特征、做平拋運動需要滿足什么樣的條件，引導學生先形成對基本概念的認知掌握.

1.2 科學思維

通過課堂的學習與教師的指導，學生能夠大體描述出拋體運動的基本表現，結合已知的知識和教材實驗提示，能夠自主建構平拋運動的簡易物理模型.課下能夠自己進行一些類似的、簡單操作的平拋運動實驗.通過不斷的演示體驗與思考觀察，從中挖掘新的特點，對于實驗過程中出現的與課本教材有偏差的情形，敢于提出質疑，并進行科學論證和檢驗.

1.3 科學探究

在實驗課堂教學中，教師要引導學生一起設計能夠驗證平拋運動特點的實驗方案.確保大部分學生在通過數次觀察實驗現象之后，懂得如何去利用和分析掌握的實驗數據.可以是個人摸索，也可以是小組交流集思廣益，得出自己認為可行的實驗結論.

1.4 科學態度與責任

與理論知識的學習相比，任何實驗活動都具有一定的趣味性，即能夠吸引學生們的注意力和參與度.但是，學生參與實驗學習并不是目的，目的是幫助學生在實驗體驗和探究中不知不覺養成實事求是的科學態度，敢于為自己的實驗數據、實驗論證負責.對就是對，錯就是錯，一切以真實的數據、以事實的基礎為追求.

2 進階核心素養：制定培育核心素養的教學目標

在實驗設計環節，應注重循序漸進.已知學生在學習“平拋運動”之前已經學習過了“曲線運動”“運動的合成與分解”等章節知識，所以大部分學生具備了一定的運動分解思想.因此，可以充分利用起來.具體如下：

3 設計核心素養：引領學生進行探究，確保平拋實驗能夠落地

對于教師而言，雖然需要掌控實驗課堂的發展走向，但是依然需要適當轉變角色，即不要再充當絕對支配式的“導演”角色.教師可以是導演，畢竟已經身錘百煉、經驗豐富，但也可以是演員.配合學生、關注學生的思維發展.引導學生往問題上去靠攏，同時又必須盡量確保學生自主提出問題、提出質疑.

具體來看，繼續結合上述表1，當班上的學生們已經了解并得出平拋運動的物理觀念之后，接下來就引導學生利用運動分解的思想，來研究本節平拋運動的實驗內容.此環節，可以簡單為學生們設置當堂作業任務.

比如，運動有水平方向、也有豎直方向，運動的過程中出現了兩個分運動.那么，平拋運動到底是不是這樣的呢？如果是，如何證明？如果不是，那真正的情形又是什么呢？

經過幾分鐘的簡要分組討論，不少小組的學生陸續提出了自己的實驗檢驗方案和相關意見.有的小組認為：“我可以讓水平桌面桌邊上的兩支圓珠筆，同時離開桌面，一個水平拋出，另一個自由下落.如果它倆落地的時候只發出一個聲音，那么也說明了這兩支筆在空中運動的時間、運動的軌跡性質有一定的相似性.”對此，教師采納了學生的建議，不少學生陸續進行多次實驗，結果上百次數據證明了該小組的猜想是有道理的.整個過程中，學生們依次經歷了思考、質疑、假設猜想、科學探究、推理論證的過程.

但是，如果僅僅像這樣對學生進行機械式地引導，是絕對不夠的，教師應注重學生靈活多樣的啟發式思維的培養.因為學生們的高效思考與順利猜想是建立在已有基礎知識的前提下，所以大部分學生很容易得出“豎直方向的分運動是自由落體運動”的結論.這樣在整個過程中大幅降低了學生對物理觀念的深度檢驗、科學思維的反復錘煉，會讓部分學生產生錯覺，認為自己已經掌握了很多.因此，整個實驗教學前后的過程中，教師需要在恰當的時機多提問、多設置疑點、多引導學生深入思考.如，問題2：“既然我們已經了解和認識到了平拋運動的物體，在豎直方向的分運動是自由落體運動，那么，它在水平方向的分運動又是怎樣的？大家是否有自己的‘神奇小方案’？”

這時，有兩個小組同時給出了實驗驗證的方案設想.學生建議使用上一次做牛頓第二定律實驗時使用到的刻度木板，然后就地選擇書本作為簡單的道具.墊上書本，依次累加書本并分別測量不同高度書本的厚度，根據書本的厚度依次記錄、調整物體下落的高度，并做好觀察記錄，用粉筆記錄物體每一次經過的位置和軌跡，并根據豎直分運動的特點計算1秒、2秒、3秒等時間內的位移，再通過測量相應相等1秒時間內的水平位移，即可驗證平拋運動兩個分運動的特點和規律.同理，再從水平方向到豎直方向驗證，可進一步提高實驗的真實性和可信度.當然，條件允許的情況下，還可以用手機拍攝記錄整個過程.

由此可見，學生只需要借助一些簡易的、現成的工具器材，就可以自主設計出相對科學合理而又規范的實驗，并且更容易得出實驗結論，這種源于生活、源于經驗、源于推理與關聯想象的物理實驗，正是我們所追求的學科核心素養.

4 結語

綜上所述，高中物理學科的核心素養，包含四個維度，即物理觀念和應用、科學探究和交流、科學思維和創新、科學態度和責任.新課程標準強調和注重學生在物理知識學習中、物理實驗體驗探究中能夠認識到科學的本質.根據物理實驗現象，懂得如何去分析、推理和論證，然后敢于提出自己的疑惑和問題，繼而形成猜想和假設，接著投入到實驗操作中尋找自己認為的依據和答案，最終對整個物理實驗做出解釋.

【甘肅省定西市教育科學“十四五”規劃2023年度課題+《基于普通高中“三新”教育改革背景下的物理實驗教學研究》+DX[2023]JKS0262】

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