基于核心素養(yǎng)的高中物理電學(xué)實驗課堂完善策略

劉聲根

物理學(xué)是一門實驗性的學(xué)科，其與人們的日常生活聯(lián)系十分緊密。核心素養(yǎng)視域下，教育部門要求教師發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，創(chuàng)新教學(xué)理念和教學(xué)方式，融入教育信息化2.0時代，加強(qiáng)對信息技術(shù)的應(yīng)用。因此，本文立足核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，針對高中物理電學(xué)實驗課堂完善策略展開討論，分析高中物理電學(xué)實驗課堂教學(xué)現(xiàn)狀等內(nèi)容，希望可以給高中物理教師提供一定的借鑒價值。

物理學(xué)科素養(yǎng)側(cè)重對學(xué)生進(jìn)行物理基本觀念教育，使其掌握科學(xué)探究方法，形成良好科學(xué)思維和正確科學(xué)態(tài)度，發(fā)展學(xué)生的合作與探究科學(xué)精神等。可見高中物理教學(xué)工作的重要性。為了推動學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成，教師要立足核心素養(yǎng)，以電學(xué)實驗為教學(xué)案例，采用多樣化的教學(xué)措施，助力高中物理教學(xué)工作實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。

一、高中物理電學(xué)實驗課堂教學(xué)現(xiàn)狀

（一）學(xué)生實驗基礎(chǔ)薄弱

學(xué)生是參與物理實驗活動的重要組成部分，學(xué)生的基礎(chǔ)直接影響著物理實驗教學(xué)的有效性。但是通過對當(dāng)前高中學(xué)生進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，部分高中學(xué)生在物理實驗中表現(xiàn)出實驗基礎(chǔ)薄弱的問題，如缺乏對實驗的了解，難以正確掌握實驗操作的步驟，甚至在實驗操作中表現(xiàn)出一定的被動性。同時，學(xué)生在實驗操作中很難主動地發(fā)現(xiàn)問題，主要依靠教師提出問題一起去解決，阻礙了學(xué)生的發(fā)展。核心素養(yǎng)視域下，教師需要關(guān)注學(xué)生的物理基礎(chǔ)情況，加強(qiáng)訓(xùn)練，幫助學(xué)生掌握更多物理知識。

（二）實驗器材不足

實驗是物理教學(xué)的重要方式，學(xué)生能夠在實驗中掌握物理原理、驗證實驗結(jié)論，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。然而，物理實驗教學(xué)需要眾多儀器和設(shè)備的支持，但是目前部分高中學(xué)校針對物理學(xué)科的實驗器材較少，導(dǎo)致學(xué)生無法借助實驗器材完成相應(yīng)的物理實驗，影響了物理實驗教學(xué)的有效性。

（三）缺乏對實驗教學(xué)的認(rèn)知

意識指導(dǎo)行為，教學(xué)理念會影響教學(xué)方式的選擇，在高中物理教學(xué)中，部分教師沒有認(rèn)識到實驗教學(xué)對學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展所起到的積極作用，認(rèn)為開展實驗教學(xué)只會耽誤學(xué)生的時間，降低學(xué)習(xí)效率，所以在課堂中往往會采用演示的方式講解知識，不利于學(xué)生理解物理原理。同時，也有部分物理教師單純地利用多媒體教學(xué)設(shè)備展示實驗操作的過程，學(xué)生缺乏動手操作的機(jī)會，降低了學(xué)生參與實驗學(xué)習(xí)的積極性。

二、基于核心素養(yǎng)的高中物理電學(xué)實驗課堂實踐

（一）立足教材，加強(qiáng)對電學(xué)實驗內(nèi)容的整理

教材是教師開展實驗教學(xué)的重要材料，核心素養(yǎng)視域下，教師只有立足教材，從教材出發(fā)，加強(qiáng)對電學(xué)實驗內(nèi)容的研究和整理，才能夠為后續(xù)的實驗設(shè)計，以及促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展做好充足的準(zhǔn)備。

1.梳理教材內(nèi)容。

教師要從高中物理教材中找出與電學(xué)相關(guān)的物理實驗，在此基礎(chǔ)上將實驗進(jìn)行分類，并找出電學(xué)實驗的相同點和不同點。落實到具體教學(xué)活動中，教師可以從簡單的電表構(gòu)造、原理，即從電流計改裝到電流表、電壓表再到多用電表；從伏安法測電阻，過渡到其他方法測電阻，分析滑動變阻器兩種接法及選擇。對實驗室現(xiàn)有的滑動變阻器進(jìn)行實驗操作；各種電表的讀數(shù)、分類列表這些方面入手，梳理高中物理階段關(guān)于電學(xué)實驗的相關(guān)操作。

2.建立思維導(dǎo)圖。

當(dāng)前，高中物理電學(xué)實驗主要包括描繪小電珠的伏安特性曲線、測定金屬的電阻率、把電流表改裝成電壓表、測定電源的電動勢和內(nèi)阻以及用多用電表探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件。每個實驗都對學(xué)生提出了較高的實驗要求，為此，教師可以加強(qiáng)對思維導(dǎo)圖的應(yīng)用，為學(xué)生梳理實驗注意事項以及關(guān)鍵內(nèi)容，以幫助學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)物理實驗內(nèi)容，這也能夠體現(xiàn)出高中物理教學(xué)的邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

（二）加強(qiáng)對NOBOOK虛擬仿真軟件的應(yīng)用

人工智能時代背景下，越來越多的仿真軟件和技術(shù)開始在電學(xué)實驗教學(xué)中進(jìn)行應(yīng)用。其中，NOBOOK虛擬仿真軟件是物理電學(xué)實驗中應(yīng)用十分廣泛的技術(shù)，教師可以充分利用NOBOOK虛擬仿真軟件的優(yōu)勢，提高電學(xué)實驗教學(xué)水平。

以“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”教學(xué)為例，本次實驗的目的是讓學(xué)生根據(jù)實驗要求正確地選擇實驗器材和電路，能夠熟練地測定電源電動勢和內(nèi)阻，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究精神，并促進(jìn)學(xué)生動手實踐能力的發(fā)展。在進(jìn)行本節(jié)課的實驗教學(xué)中，教師可以利用NOBOOK虛擬仿真軟件展開實驗操作教學(xué)。

首先，教師可以利用NOBOOK虛擬仿真軟件錄制測定電源電動勢和內(nèi)阻實驗的操作步驟。具體如下：第一步，確定電流表、電壓表的量程，按照教材所示電路將器材連接好。第二步，把電阻器的滑動片移到最右端。第三步，閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣方法測量并記錄幾組ι、U值。第四步，斷開電鍵，整理好器材。第五步，數(shù)據(jù)處理。用原理中的方法計算或在U—ι圖中找到E、r。教師利用NOBOOK虛擬仿真軟件直觀地呈現(xiàn)實驗步驟，能夠幫助學(xué)生建立對本次實驗過程的全面了解，實現(xiàn)系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。

其次，充分利用NOBOOK虛擬仿真軟件的實驗器材。NOBOOK虛擬仿真軟件中包含著眾多的實驗器材，有基本器材和高級器材，可滿足不同程度的用戶做實驗的要求，無論是初中的基本串并聯(lián)電路實驗，還是高中階段的歐姆定律、伏安法測電阻、滑動變阻器的分壓或限流實驗、半偏法測電流電壓等，都有相應(yīng)的器械來完成實驗。在本次實驗操作中，教師則可以利用NOBOOK虛擬仿真軟件，為此次實驗提供被測電池（干電池）、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵以及導(dǎo)線。

最后，做好學(xué)生NOBOOK虛擬仿真軟件的實驗操作指導(dǎo)。教師可以為學(xué)生講解NOBOOK虛擬仿真軟件的操作方法，并引導(dǎo)學(xué)生注冊NOBOOK虛擬仿真軟件賬號，自主登錄該軟件進(jìn)行實驗操作。在這期間，教師還要及時關(guān)注學(xué)生在應(yīng)用NOBOOK虛擬仿真軟件中存在的問題，幫助學(xué)生及時解決實驗難題，為順利地進(jìn)行實驗操作提供保障。

（三）加強(qiáng)對多媒體教學(xué)設(shè)備的應(yīng)用

伴隨著社會的發(fā)展，我國開始進(jìn)入信息化時代，現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備也如同雨后春筍般發(fā)展起來。在高中物理電學(xué)實驗教學(xué)中，教師可以融入信息時代，加強(qiáng)對現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備的應(yīng)用，為學(xué)生呈現(xiàn)更加直觀的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生重新定義實驗學(xué)習(xí)活動。

以“練習(xí)使用多用電表”實驗為例，本節(jié)課主要教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生會用多用電表測電壓、電流以及電阻，會用多用電表測量二極管的正反向電阻，通過系列實驗操作，幫助學(xué)生形成嚴(yán)格謹(jǐn)慎的學(xué)習(xí)態(tài)度，發(fā)展學(xué)生的動手操作能力。

在明確教學(xué)目標(biāo)后，首先，教師可以利用多媒體設(shè)備呈現(xiàn)這些內(nèi)容。在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師利用多媒體為學(xué)生展示多用電表的圖片，并在圖片中進(jìn)行批注，讓學(xué)生了解多用電表的基本構(gòu)成、功能和作用。

其次，教師借助多媒體為學(xué)生展示多用電表的使用步驟，如如何測量小燈泡的電壓、如何測量通過小燈泡的電流以及如何測量電阻等，以直觀化的呈現(xiàn)，幫助學(xué)生感受到電學(xué)實驗的趣味性。

最后，教師要做好學(xué)生評價工作。多媒體教學(xué)設(shè)備在電學(xué)實驗操作中的應(yīng)用，激發(fā)了學(xué)生對物理實驗的學(xué)習(xí)興趣，但是學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中不可避免地存在一些問題，如被教師呈現(xiàn)的多媒體內(nèi)容轉(zhuǎn)移注意力，降低實驗學(xué)習(xí)的效率等。所以，教師要加強(qiáng)對學(xué)生的評價，關(guān)注學(xué)生的課堂參與程度，在此基礎(chǔ)上為每一個學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)性打分，幫助學(xué)生認(rèn)識不足，及時調(diào)整學(xué)習(xí)方式，掌握更加完善高效的學(xué)習(xí)策略。

三、基于核心素養(yǎng)的高中物理電學(xué)實驗課堂完善策略

（一）夯實學(xué)生實驗基礎(chǔ)

學(xué)生實驗基礎(chǔ)知識的掌握對整個電學(xué)實驗課堂的完善具有重要的影響，核心素養(yǎng)視域下，針對部分學(xué)生實驗基礎(chǔ)不扎實的問題，教師應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)生教育工作，幫助學(xué)生筑牢實驗基礎(chǔ)。

以“描繪小燈泡的伏安特性曲線”教學(xué)為例，這是高中物理實驗教學(xué)中十分重要的一個實驗，在此次實驗操作中，學(xué)生需要掌握非常多的實驗核心知識點。因此，教師要針對學(xué)生在物理實驗知識點方面的不足，為其講解關(guān)鍵的知識。比如，在實驗教學(xué)之前，教師可以為學(xué)生講解滑動變阻器的應(yīng)用原理和使用方法，分析此次實驗的原理，并為學(xué)生講解實驗操作步驟和過程，尤其是對需要注意的事項作出科學(xué)的解釋和分析，促使高中學(xué)生知其然也知其所以然，幫助學(xué)生在實驗之前已經(jīng)做好充足的準(zhǔn)備，能夠游刃有余地利用已經(jīng)具備的物理知識進(jìn)行實驗的操作。除此之外，學(xué)生也應(yīng)該樹立終身學(xué)習(xí)的理念，在日常生活中，通過多種途徑了解與高中物理實驗操作相關(guān)的知識，如請教教師、利用計算機(jī)查閱相關(guān)資料等，這些都是十分有益的學(xué)習(xí)方式。

（二）加大實驗器材投入

實驗器材是保障學(xué)生能夠有序開展電學(xué)實驗的物質(zhì)基礎(chǔ)，當(dāng)前高中物理實驗器材不足的問題應(yīng)該引起高中學(xué)校管理者的高度重視，加大在該方面的投入。

首先，學(xué)校要做好高中物理實驗器材的了解和分析，明確不同年級、不同課程中對實驗器材的基本需求，掌握學(xué)生使用實驗器材的數(shù)量和情況，并在此基礎(chǔ)上建立實驗器材檔案，為后續(xù)進(jìn)行實驗器材的引進(jìn)創(chuàng)造條件。

其次，加大在實驗器材方面的資金投入。比如，教育部門、財政部門以及學(xué)校可以聯(lián)合開展實驗器材招標(biāo)工作，提高對招標(biāo)企業(yè)的要求并增加預(yù)算，為高中學(xué)校提供質(zhì)量更加有保障的實驗設(shè)備和儀器，為學(xué)生開展安全實驗操作保駕護(hù)航。

最后，加強(qiáng)數(shù)字化實驗室建設(shè)。高中學(xué)校數(shù)字化電學(xué)實驗室可以引入新型器材，如教師演示臺、教師椅、教師主控電源、智慧納米黑板、ops電腦、高拍儀、錄播主機(jī)、錄播拾音器等，基于新型教學(xué)軟件搭建教學(xué)管理平臺，為更好地進(jìn)行新型的物理教學(xué)做好硬件準(zhǔn)備。

（三）轉(zhuǎn)變對實驗教學(xué)的認(rèn)知

核心素養(yǎng)視域下，實驗成為物理教學(xué)中應(yīng)用最為廣泛的方式，教師需要從理念方面進(jìn)行轉(zhuǎn)變，認(rèn)識到實驗教學(xué)的重要性，并將實驗教學(xué)在物理學(xué)科中進(jìn)行落實。

首先，加強(qiáng)宣傳工作。學(xué)校可以將實驗教學(xué)融入校園文化中，以校園文化引領(lǐng)教師實現(xiàn)教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，逐漸形成物理實驗教學(xué)的意識。同時，學(xué)校也可以加強(qiáng)對現(xiàn)代化信息傳播媒介的應(yīng)用，利用微信、抖音等向廣大物理教師宣傳開展物理實驗教學(xué)的重要性和可行性，促使教師在環(huán)境和氛圍中發(fā)生教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變。

其次，組織開展教育工作。學(xué)校可以就物理實驗教學(xué)組織教師進(jìn)行專題培訓(xùn)，從實驗教育的重要意義、教師自身實驗操作與教學(xué)能力提升、實驗教學(xué)研究與設(shè)計、實驗創(chuàng)新能力培養(yǎng)、新技術(shù)的利用等維度闡釋高中物理實驗研究方面的思想精華，以高中物理實驗教學(xué)中的諸多生動案例介紹實驗教學(xué)中的理論成果。學(xué)校組織開展實驗教學(xué)專題培訓(xùn)活動，能夠豐富教師的知識儲備，加深教師對實驗教學(xué)的認(rèn)識，進(jìn)而提升教師的實驗教學(xué)水平。

最后，做好教師績效考核。績效考核是學(xué)校對教師進(jìn)行的一種管理，績效考核與教師的生活水平以及幸福感相掛鉤。在新時期，學(xué)校可以將實驗教學(xué)水平作為物理教師日常績效考核評價的重要方面，以起到增強(qiáng)教師實驗教學(xué)觀念的作用。

轉(zhuǎn)變教師的實驗教學(xué)認(rèn)識是一個漫長的過程，學(xué)校需要將這項工作作為長期性的任務(wù)來抓，循序漸進(jìn)、逐步滲透。

四、結(jié)語

綜上所述，伴隨著智能時代的到來，信息技術(shù)成為改善人們學(xué)習(xí)和生活方式的重要工具。物理學(xué)科作為基礎(chǔ)性學(xué)科，與生活的聯(lián)系更是十分密切，實驗是物理教學(xué)中普遍應(yīng)用的方式，教師可以將信息技術(shù)與以電學(xué)實驗為代表的實驗教學(xué)結(jié)合起來，充分發(fā)揮信息技術(shù)在實驗教學(xué)方面的作用，推動我國實驗教學(xué)的發(fā)展。相信在不久的將來，高中物理實驗教學(xué)將會在信息技術(shù)的作用下朝著更加科學(xué)化和規(guī)范化的方向發(fā)展，學(xué)生的物理核心素養(yǎng)也會得到長遠(yuǎn)發(fā)展。

注：本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年課題“教育信息化2.0+高中物理電學(xué)實驗教學(xué)策略研究”（項目編號：FJJKZX21-022）研究成果之一。