試析高中物理實驗教學中學生物理核心素養的培養策略

盧萬昌

摘 要：《普通高中物理課程標準》中將物理實驗教學定義為基礎自然科學，其教學方向是研究物質的基本結構、普遍現象、相互作用關系、常規運動規律、以及針對預期實驗現象所采取的實驗方法和思考方式。但是由于傳統物理實驗教學中存在主觀認知不足、教學體驗度低、實驗現象模糊等情況，以至于針對學生的核心素的養培養效果欠佳。

關鍵詞：物理實驗教學 核心素養 培養策略

一、高中學生物理知識體系的核心素養重點

培養高中生物理知識體系的核心素養尤為重要，其實驗流程、實驗內容、實驗設備和方法的認知，皆為核心素養的培養重點。而學生是否掌握實驗原理，了解實驗現象的產生條件，并形成對于物理學科的思維意識，都是基于核心素養的重要體現。為了培養學生的核心素養，必須優化物理實驗教學的方法，培養學生對于物理知識的興趣，并認識物理學對科技進步積極影響。

二、當前高中物理實驗教學中核心素養培養方向的誤區

1.主觀認知不足

物理知識體系本身是相對抽象的概念和理論，在現實生活中無法直接找到有利于直觀表達實驗現象的方法。以“摩擦力”物理教學為例，其單一力度的計算或者方向闡述相對模糊，而且在九年義務教育中學生對于摩擦力的主觀認知已經形成，此時多數教師認為可以減少或取締摩擦力實驗教學內容。[1]

2.教學體驗度低

物理實驗課程中相關設備有限，是核心素養培養效力不足的客觀限制。以“驗證牛頓運動定律”的實驗教學內容為例。所需要的必備實驗設備包括：打點計時器、細線、小桶、砂、托盤天平、砝碼、小車、墊木、附加定滑輪的木板、低壓交流電源、以及導線和米尺等。雖然這些設備普通高中都以準備，但是數量并不充裕。每節課程只能由教師操作完成，而學生觀察記錄。而這樣的教學模式，并無法讓學生產生較高的體驗度。單純的記錄和觀察也無法產生更高的實驗興趣，因此產生了阻礙核心素養發展的制約性。[2]

3.實驗現象模糊

在高中物理實驗教學中，部分實驗課題呈現出較為模糊的實驗現象，誤導了學生的理解與認知。以“超重和失重”的物理實驗現象為例，其教學實驗內容設置存在實驗現象模糊不清的情況，當學生進行實驗后并未得到預期的實驗結果時，容易對超重和失重概念混淆，誤以為超重是重力增加后的結果，而失重是重力減少后產生是現象。也有部分學生出現過誤以為失重是加速度方向必然向下的認知偏差。那么這樣的實驗教學內容并未完全揭示“超重和失重”的物理實驗原理，從而對學生產生了誤導，對于學生核心素養的培養產生嚴重阻礙。

三、基于核心素養的高中物理實驗教學設計

1.針對所有教學科目開發適應度較高的小實驗課題

由于目前尚無直接的實驗設備可以直接測量或者描述摩擦力的具體方向，在高中物理實驗課程中，教師誤以為學生在之前的學習過程中已經掌握了此部分的知識點，也很少將“摩擦力”知識點部分作為實驗教學重點。然而針對小實驗課題開展，正視扎實學生核心素養基礎的關鍵。為此，適當開展針對并未引起重視的實驗內容進行優化，也是當前核心素養的關鍵培養環節。學生判斷摩擦力的產生方向較為困難，通過以往教學經驗發現，將毛刷或牙刷作為實驗工具，可以根據毛的走向引導學生清楚認識滑動摩擦力方向，進而形成客觀的實驗認知。一方面，需要引導學生在平面上進行刷毛滑動，以平面不動而毛刷滑動方向為判斷毛刷所受滑動摩擦力的具體方向。另一方面，可以適當進行反向操作或多方向實驗操作，引導學生觀察和分析實驗規律，并精準判斷滑動摩擦力的產生方向。這樣一來，相當于將簡單的物理現象具象化，更加有助于學生的理解與認知，進而為核心素養的培養奠定堅實的實踐教學基礎。

2.增強物理實驗課程中教學關鍵環節的學生體驗度

物理實驗現象是引導學生認知物質相互作用關系的必要基礎，其學生實驗體驗度越高，教學成效越為良好，而核心素養的實驗教學基礎條件越為突出。為此，重視并增強物理實驗課程中教學關鍵環節的學生體驗度，是培養學生核心素養的關鍵要務。以“力的平行四邊形定則”的實驗教學內容為例，以往教學環節中教師以自身實驗成功率為教學評價標準，實質上忽略了學生個體在實驗中的體驗度問題。而實驗中必須采用彈簧秤測拉力時，學生往往會出現操作拉力方向應與軸線方向并未一致，或者彈簧秤并未保持在零刻度等實驗偏差。此時必須糾正學生的實驗盲點，才能規避實驗現象不清晰的問題。通過調整實驗角度、精準測量實驗結點位置和線方向、以及統一標度等操作，保證還原實驗現象的客觀條件，才能讓學生產生更高的實驗體驗度，進而促進并支持核心素養的培養效果。

3.有效區分相似概念的對比實驗教學方法開發策略

設計對比實驗教學方法，是有效區分相似概念，規避學生產生認知偏差或邏輯混淆的關鍵。核心素養的培養，也是基于學生對于物理知識體系的理論基礎，如果相關概念出現混淆，也容易造成教學成效偏低的不利局面。為此，本文結合多年教學經驗，以“超重和失重”的物理實驗現象為例，提供兩種簡單的實驗操作流程解析。方案一：由學生手托一疊捆綁的書本，先引導學生感受書本對手造成的壓力，再感受突然下降的壓力，最后體驗當突然停止時壓力倍增的感覺。以快速下降和突然停止時作為解釋“超重和失重”的現象，也更加具有說服力和體驗感。方案二：用較大的螺帽在量筒里的水中下降來演示失重現象，并將其設置在平衡稱中，依次設置連帶性問題，如天平是否會平衡，如果失衡會向哪一側傾斜。進而由學生的主觀判斷對比真實是實驗結果，引導學生形成針對“超重和失重”物理實驗現象的主觀認知，才能真正培養學生對物理知識體系的客觀認識，也是有效區分相似概念，培養學生核心素養的最佳效果。[3]

結語

雖然長期以來高中物理實驗教學始終將學生的核心素養作為重要的培養方向，但是依然無法規避實驗方法不足與實驗設備匱乏的客觀條件限制。因此，也逐漸形成了高中物理實驗教學中核心素養培養方向的雙向誤區。為此，本文建議針對所有教學科目開發適應度較高的小實驗課題，增強物理實驗課程中教學關鍵環節的學生體驗度，有效區分相似概念的對比實驗教學方法開發策略。進而提升高中物理實驗教學的呈現效果，為培養學生核心素養提供良好的教學環境與條件。

參考文獻

[1]王蓓.創新靜電演示實驗 提高學生核心素養——以“靜電現象的應用”教學為例[J].物理教學，2017，39（11）：23-25.

[2]郭傳昌.以“超重和失重為例”談核心素養導向下高中物理教學[J].中華少年，2017（32）：76.

[3]顧建新，陸振華.基于核心素養的高中物理翻轉課堂教學案例研究——以“庫侖定律”教學為例[J].物理之友，2017，33（10）：1-3+7.