以核心素養為基礎的高中物理實驗教學實踐

吳曉鋒

【摘 要】本文分析高中物理學科實驗教學中存在的問題，闡明高中物理核心素養及實驗素養的意義，論述以核心素養為基礎的高中物理實驗教學的實踐，采用探究性的互動實驗學習模式，讓高中物理實驗教學貼近生活，為學生創設具有主體地位的課堂氛圍，以培養學生的物理核心素養。

【關鍵詞】高中物理 實驗教學 核心素養

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）03B-0045-02

就高中物理學科而言，其實驗、實踐性較強，且教學過程中涉及大量的實驗教學環節。但高中階段教學任務又非常重，大部分學校往往不太重視物理實驗教學，出現一些學生嘗試少、老師講得多或者只是走過場式的實驗教學現象。在這樣的情況下，學生并沒有從實驗中獲得相應的物理知識，進而對學校開展實驗拓展活動造成一定的阻礙。近些年來，一些學校為了提升學生在物理學科方面的興趣，培養學生對知識的探究以及科學思維的能力，利用課余時間開展各類實驗活動，并取得了一定的效果。就高中物理學科而言，主要的目的是為了培養學生科學思維能力、自主思考能力、分析并解決問題能力等素養。這對學生邏輯思維能力具有較高的要求，因此，在高中物理教學過程中，有時需要利用物理實驗來驗證物理理論，使學生更好地掌握知識，培養科學探究精神，提升動手實踐能力。要想培養學生物理核心素養，需要改革創新高中物理實驗教學方式。

一、高中物理實驗教學中存在的問題

（一）陳舊的教學模式。以往傳統的教學模式過多地受到應試教育以及教學任務重的影響，實驗教學比較薄弱，不太重視實驗設計，使得演示實驗缺乏吸引力。教師對學生實驗能力以及薄弱的地方也不夠了解，在教學過程中為了趕進度沒有辦法更加全面地利用實驗分析物理原理。加之物理涉及的內容多、習題量大，也給學生造成沉重的負擔，最終使其喪失對物理實驗的興趣。

（二）低質量的實驗教學方式。就以往傳統的教學方式而言，大多采用的是板書教學模式。一些教師為了趕教學進度，而省去了分組實驗或者是演示的部分。長此以往學生得不到鍛煉，導致其缺乏創新以及動手的能力。另外，部分實驗教學質量比較低，實驗效果較差。一些實驗老師在演示的過程中，因為教學不嚴謹或者是水平能力問題，致使實驗演示過程中出現各種問題，甚至出現實驗結果不夠準確的情況，致使學生對老師，甚至是對物理實驗產生懷疑。

（三）學生缺乏物理核心能力。教學的目的在于讓學生能夠理解知識，并將理論同實際相聯系，提高探究問題、分析問題以及解決問題的能力，最終形成自己的知識體系框架，進行科學創新。但對于學生而言，創新過程不是一蹴而就的，需要具備極強的轉化能力，而這種能力源自于對知識本身的透徹理解以及對科學原理不斷探尋的精神。若學生一味地只是學習知識，而不能將已有知識加以內化，使之成為自身的素質和能力，那么很難將所學的應用到生活當中發揮其作用。這種能力對于大部分學生而言，是比較缺乏的。

二、高中物理核心素養及實驗素養的意義

（一）核心素養的內涵。首先，就物理觀念而言，若要基于核心素養進行物理教學，就必須讓學生對基礎知識、概念和原理的認知有所提高。其次，就實驗探究而言，其作為教學過程中的核心部分，透過探究性的實驗教學，使學生發現、分析及解決問題的能力得以提高，同時在此過程中強化學生發散思維以及實踐操作的能力。第三，就責任和科學態度而言，物理作為一門較為嚴謹的學科，對于各種理論知識的學習和實驗，學生應當本著嚴謹的學習態度，全身地投入其中，這對于學生價值觀念的培養具有重要促進作用。第四，就科學思維而言，學習物理學科的目的在于培養學生質疑問題、解決問題的能力，同時能夠依據科學方法進行理論的推理及驗證，從而最終獲得科學創造的能力。

（二）實驗素養的意義。開展高中物理實驗教學，目的在于讓學生通過物理實驗的方式，最終形成解決問題的能力，并將其應用到生活中。解決問題的能力也是實驗教學的動力。對學生進行物理實驗素養培育，有利于加強學生對知識的求知欲，提升學習的積極性?？梢哉f實驗素養同物理教學二者是相互聯系且相互促進的，因此，物理實驗教學的正確方向，應該是基于核心素養下的教學。

三、以核心素養為基礎的高中物理實驗教學的實踐

（一）采用探究性的互動實驗學習模式。高中物理實驗是為了培養學生實際動手操作以及創新思維能力等方面的綜合素養，因此在實驗教學的過程中，教師可以將課堂內容進行不同學習模式的設計，并采用探究性的互動實驗學習方式，培養學生自主探究的能力。

比如，在學習“加速度和力、質量之間的關系”這一知識點時，首先，在測量方法上，使用數字化信息系統（DIS）和速度傳感器來進行。其次，對學生進行分組，采取分工合作的方式進行實驗。分工內容包括：實驗器材的安裝、實驗過程中數據的記錄、誤差分析、結果分析并得出結論以及實驗報告的撰寫。這種分組并相互配合的方式，有利于實驗效率的提高。第三，可以讓學生對實驗結果進行分組展示，而后再進行實驗方案的改進。另外，在實驗過程中，教師還可以鼓勵學生進行實驗器材和工具的自制，通過實驗器材的制作，加深對物理知識及規律的理解。

（二）讓高中物理實驗教學貼近生活。開設物理課程的初衷，是為了讓學生通過物理知識的學習，能夠解決實際生活中的問題。就高中物理學科而言，它不同于初中簡單入門級的物理知識，它涵蓋了許多深層次的科學思想和技術，也可以說是初中物理學科知識的深入，且偏重于各類物理原理，從而增加了學生學習的難度。因此，在進行物理實驗教學時，教師應盡量選擇貼近學生生活實際的實驗方法進行演示，引導和鼓勵學生嘗試用他們學到的物理知識去解決生活當中遇到的問題，進而讓他們感受到物理學科的重要作用。

比如，在進行“摩擦力”這一物理知識教學時，教師應鼓勵學生親自進行動手實驗，并對其原理自主加以驗證。本節的一個教學重難點是，判斷靜摩擦力（如圖 1 所示）的方向。判斷靜摩擦力方向的方法，關鍵在于找準物體相對運動趨勢的方向。教師可以讓學生通過觀察毛刷或者牙刷在受力之后的情況，觀察毛彎曲的方向，以此來觀察并找到物體運動趨勢的方向，從而得出靜摩擦力的方向。此外，有關滑動摩擦力的實驗，可以讓學生采取雙手合十，然后進行搓動，以此來感受和體會滑動摩擦力的概念;也可以讓學生列舉生活中關于摩擦力的例子，如帶領學生觀察自行車前后輪的摩擦現象等。運用生活當中一些常見的物體來進行物理實驗，會讓學生在獲得實驗結果后留下深刻的印象，從而更加容易地理解并領悟深層次的物理知識;使其在今后的生活中，若遇到類似的問題時，便可以馬上作出反應，知道該用什么方法加以解決。生活中的物理現象無處不在，看似高深難懂的物理知識通常來源于生活。高中物理實驗教學應將實驗與生活實際更加緊密地聯系起來，只有這樣才能更加有利于學生物理核心素養的培育。這對學生打好基礎以及未來進行科學創新具有重要的促進作用。

（三）為學生創設具有主體地位的課堂氛圍。學生核心素養的培育，強調了學生在課堂中的主體地位。鼓勵他們自主去探尋科學知識，最終將自己所學應用到生活中去。這就需要教師為學生創設具有主體地位的物理實驗課堂氛圍，因為良好的學習氛圍對于學生的學習效果而言，具有巨大的促進作用，使學生在輕松愉快且能動性較強的學習環境中學習，加速他們對知識的理解和接收。

比如，在學習“自感現象”這一知識點時，就以往教學過程中的實驗方法來說，通常情況下，老師會在課堂上為學生演示斷電自感這一現象。在實驗過程中，教師會讓學生對小燈泡斷電過程進行觀察。學生可以觀察到小燈泡在閃亮之后，會逐漸熄滅。然而這樣的實驗方式，學生只是通過觀察的方法得到結果，整個過程并沒有得到親身體驗。因此，教師在物理實驗教學中不僅要鼓勵學生進行實驗，而且要學會優化實驗。具體來說，可以選擇幾名學生采用手拉手的方式來替代小燈泡，讓學生在斷開開關時，感受自感現象。因為斷開開關時學生的掌上會有發麻的感覺，能夠感受到自感的現象。由此對“為什么斷電后還會觸電”這一深入性的問題進行探究，激發學生深入探索的興趣。又如，在學習“平拋運動”（如圖 2 所示）這一知識點時，教師可以利用基于 Flash 的“飛機投彈”動態游戲課件來進行實驗教學，或者是利用物理實驗演示法、視頻播放以及彈丸彈射器等輔助實驗工具來為學生營造一個開放式的教學情境，使學生通過動態課件中的游戲按鈕，嘗試飛機投彈游戲，讓他們親自去感知平拋運動這一物理原理。這不僅有利于提升他們的學習興趣，而且能夠激發他們想象和創造力。

綜上所述，就高中物理實驗教學而言，若要想提升教學質量和效果，培養學生物理核心素養，那么教師在進行物理實驗教學的過程中，就應該采取科學、合理的教學方法，將高中物理理論同生活實際緊密相連，創新教學模式，將先進的數字化、信息化技術作為輔助手段，鼓勵學生進行自主探究和創新，讓學生通過物理實驗切實理解物理原理，并應用到今后的生活中去，達到人才培育的最終目的。

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（責編 盧建龍）