學生核心素養在高中物理實驗教學中的培養探析

付青明

(重慶市第四十二中學校 400013)

現階段，隨著高中物理課程改革以及社會對綜合型人才的重視，教師們逐漸嘗試從物理實驗方面嘗試培養學生的核心素養.而對于高中物理實驗教學來說，其內核與外延都極其深刻——“實驗教學不但要求學生對物理問題進行假設與猜想，還應按照這種假設設計實驗，并在完成實驗后就實驗過程和結果展開討論與反思”.高中物理實驗教學這一過程，不但能夠提升學生的物理觀念、科學思維，還能在實驗操作中提高學生的探究能力和科學審慎態度.可以說，高中實驗教學對學生核心素養的培養，有利于打破傳統教學中物理知識與實踐脫節的窘境，而這對于提高物理教學質量、培養全方面人才極其重要.

一、高中生物理學科核心素養概述

學生核心素養，即學生在成長過程中應具有的適宜終身學習和工作的知識、能力與態度.物理學科核心素養，即基于物理學科屬性的、學生應具備的關鍵素質，包括四個部分：物理觀念、科學思維、實驗探究能力、科學態度.

1.物理觀念

作為自然學科，物理學體現了人對自然世界屬性的抽象理解，并在探究自然過程中形成了人對物理學發展基本規律的認知，如運動觀念、能量觀念等.高中生經過初中和高中對物理知識的學習，應該具有基礎物理觀念.

2.科學思維

科學思維包括內容較多，如科學建模、大膽求證、懷疑和創新等.高中生在學習物理時要始終持有懷疑的科學思維.學生通過對問題的客觀分析，尋找問題并解決問題，進而預判問題的走向，并從定性和定量二個維度，在一系列懷疑和邏輯推演中獲取求證結果.

3.實驗探究能力

實驗探究能力，是學生基于實驗提出問題、利用猜想和假設得到信息，利用證據最終獲得結果并闡釋結果，進而對實驗總流程溝通、評價、反饋、闡釋等能力.

4.科學態度

科學態度即學生保持揭露事物本質的心理狀態.通過高中物理學習，學生應充分認知物理學科本質，能夠在與其他人的合作與交往中遵循物理學規律，提出自身的看法；遵循物理學基本價值觀，處理好物理和其它學科關系，促進個人與社會、與自然的良性發展.

二、物理實驗中培養高中生核心素養的具體策略

1.通過開發實驗器材培養學生物理觀念

生活中有很多原材料可用以實驗器材開發.這些原材料不僅價格低廉、具有較強的開發性，而且開發原材料也能使學生進一步理解物理觀念與自然世界之間的關系，對于拓展學生對物質觀念、能量觀念等認知非常有幫助.通過開發生活原材料，高中生應能夠利用物理實驗闡釋周圍世界發生的種種物理現象，深入探究自然現象、自然規律，把握事物的復雜性，并具有科學的唯物主義觀.

例如，在學習《生活中的靜電》時，教師可使用塑料瓶、舊筆芯、銅絲、感應起電機、打火機、蚊香片、小沙桶制作“靜電除塵器”.制作過程首先把螺絲放置于塑料瓶底(負極)，讓銅絲穿過筆芯(正極)，沙桶放在塑料瓶內，把瓶蓋蓋上，固定塑料瓶，連電.然后把蚊香片點燃放在沙桶里，當蚊香煙塵充滿瓶身時，打開電機，可看到煙塵迅速消除.通過這個實驗，學生可快速了解靜電除塵時正負極電離子的相互作用，進一步形成對物理觀念的認知.

2.在實驗問題提出過程中培養學生科學思維

科學思維不僅指高中生在看待某一問題時能夠多角度、多方位探析，而且也指高中生對待這個問題時能夠建構科學懷疑思維.物理實驗過程恰恰是學生建構科學思維的過程，在物理實驗中，教師可一步步引導學生對實驗現象進行分析，并在這一過程中鍛造學生推理、假設能力.

例如，在“測量伏特表的內阻”實驗課上，教師引導學生操作實驗時應一步步打開學生的思維并提出問題，比如“伏特表內部構造情況如何？”、“測量伏特表內阻時是否可以利用伏安法？”等等.通過對這些問題的探究，可以在實驗過程中進一步培養學生發現問題、解決問題的能力，并能夠有效鍛煉學生的科學思維.

3.在實驗操作過程中培養學生實驗探究能力

實驗探究能力，要求培養學生發現、分析以及解決問題的能力.而通過高中物理實驗操作這一過程，學生能夠在周圍生活發現大量物理學問題，并針對這些問題提出實驗探究具體方案，教師可引導學生通過搜集信息發現問題，并引導學生對這些問題有效分析和處理，最后對物理學得出的結果進行反思和評價.

例如，在“電阻消耗的電功率與該電阻的阻值關系”實驗中，教師可給學生下發“實驗過程(表格)”，引導學生結合實驗步驟進行操作.而在實踐操作中，學生極有可能發生各種問題，如短路、斷路、電功率值測試錯誤等，而這些失誤正是實驗中學生應該解決的問題.在解決這些問題時，學生思維會迅速擴散，這驅使學生進一步分析這些問題，而在這一過程中學生也能提升自身探究能力.

4.通過創新實驗培養學生的科學態度

創新實驗，即對教材中一些演示性較差、過于抽象的實驗進行創新.通過創新實驗，可以進一步激發學生學習物理的熱情，并在這種熱情中培養學生與他人合作、溝通的能力以及嚴謹的科學態度.

例如，在學習力學和電學中有很多較難的實驗，這些實驗盡管已經得到了物理學史的求證，但學生很難理解，比如伽利略實驗、楞次定律實驗等等.針對這些實驗，教師可協助學生改進這些實驗，如模擬伽利略理想斜面實驗、慢動作進行平拋運動實驗，改進楞次定律實驗等.這些創新實驗可以充分展現科學的本質、科學倫理，而學生在創新實驗操作中也能激發自己的求知欲和探索欲，能基于論證闡發自己的看法，不迷信權威，從而培養學生科學求證的態度.

學生核心素養培養，不僅關系著高中物理課堂教學效果，也關系著高中生本身的知識和能力提升.因此，高中物理教師必須在實驗教學中不斷調整自身實驗方式，讓學生在實驗中真正提升自身物理觀念，掌握科學的實驗探索精神和責任態度，并最終成長為對社會有用的人才.