核心素養導向下的物理實驗教學探索

王益鑫

摘? 要：物理是一門自然科學，探究的是自然現象和自然界的運動規律。作為高中階段的重要學習科目，學生普遍認為物理這門學科較難，不愿主動學習。這因為物理屬于科學范疇，且形式較為抽象化，學生的思維若不夠敏捷很難掌握學習物理的技巧，這就要求高中物理教師將核心素養作為一切教學的基礎，實驗教學就是其中重要的組成部分，教師通過物理實驗的改進和完善推進培養學生感性認識的積累和理性思維的創新能力。

關鍵詞：高中物理;核心素養;實驗;教學

一、緣起與意義

我國新一輪的高中課程改革，呼應了聯合國教科文組織、經濟合作與發展組織，以及歐盟等國際組織所倡導的教育及課程改革的潮流，也是以“核心素養” 統領高中課程方案、課程標準和課程實施。

教育部在2014年3月印發的《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》（以下簡稱《意見》）中首次提出了“核心素養體系”概念，并將這一概念擺在深化基礎教育課程改革、落實立德樹人目標的基礎地位，成為我國新一輪基礎教育課程改革的靈魂。

《意見》強調要根據學生的成長規律和社會對人才的需求，把對學生德智體美全面發展總體要求和社會主義核心價值觀的有關內容具體化、細化，深入回答“培養什么人、怎樣培養人”的問題。

因此，本次的高中課程改革就要提出學生發展的核心素養體系，給出“ 核心素養”的概念界定。明確指出：“學生在接受相應學段的教育過程中，應逐步形成適應個人終身發展與社會發展的人格品質和關鍵能力”。根據《意見》要求，教育部課程中心組織高中各學科《課程標準》 研制組研究制定高中各學科的學業質量標準，明確提出學生在各年級各學科的學習中應達成的核心素養要求。

核心素養是對國家教育總體目標的具體化，是高中課程體系和各學科教學目標制定的依據。核心素養可以更好地糾正過去教育的偏差，比前一輪課程改革提出的三維目標更適合當今社會的發展。

由北京師范大學林崇德教授領銜，華南師范大學、河南大學、山東師范大學、遼寧師范大學共同承擔的《我國基礎教育和高等教育階段學生核心素養總體框架研究項目》研究成果中，提出的“學生發展核心素養體系”的總框架包括：社會參與、自主發展和文化修養三個領域、十項核心素養指標，如以下方框圖所示。

在“核心素養體系”的整體框架基礎上，提出高中物理學科的核心素養，共有四個維度：物理觀念和應用、科學思維和創新、科學探究和交流、科學態度和責任。各維度主要包含的各要素形成如下的學科素養體系。

在即將頒布的新高中物理課程標準中，對上述四個維度的核心素養達成水平都提出了參考評價指標，每個維度都劃分為從“水平一”到“水平五”共五個等級。

由于核心素養具有綜合性、跨學科的特點，所提出的關鍵指標的是通過各學科教學都可以育成，也是學生的發展最重要的東西。因此高中物理所提出的核心素養的各個要素，實際上也都是服務于學生發展的核心素養體系。例如：核心素養體系中的“語言”素養的概念，就不再是語文、外語等語言學科所專有，這一概念的特點是有效的表達和交流，是一種廣義的語言概念，遠超了語言學科的范疇。高中物理教育在“語言”素養的培養上，通過培養學生的“語言與交流”素養為“核心素養體系”服務，側重培養學生有機運用文字語言、代數語言、圖形語言和圖像語言表述物理問題，力求邏輯嚴謹、條理清晰地把自己的研究或思考結果與他人進行交流溝通。

核心素養對一個人的影響不是單一顯現的，而是以整合的方式予以表現。核心素養體系中的各項指標也不是彼此孤立地發揮作用，也是在一個人身上整體表現出來。經濟合作與發展組織也指出：核心素養總框架中所羅列的一系列具體指標，它們是一個整體，各項指標之間有一定的關聯，只不過在不同情境下各指標表現的程度有所不同。

高中物理教學注重讓學生領悟物理學科的思想方法、體驗探究的過程、感受物理學的美妙、增強實踐意識、養成良好習慣、培養創新能力等。這些培養目標的實現，都依賴于教學的過程。只有在物理概念的建構過程、物理規律的探索過程中，才能讓學生真切感受物理的思想方法，才能有效培養學生的物理核心素養。高中物理教材中設置了許多體驗性活動，其目的就是讓學生通過這些活動，去親身體驗和感受，在活動過程中提高能力，增強實踐意識，培育物理素養。

實驗教學是提高高中物理教學效率，培養學生學習興趣，增強學生物理知識應用能力的關鍵，在核心素養背景下，筆者做了一下關于物理實踐教學實踐與探索。

二、實踐與探索

（一）小組合作，提升協作意識

實驗教學本就具有很強的實踐性，但是高中生中存在動手能力弱的學生，由于教學時間不足，教師不能反復操作或逐一指導，此時便可以通過小組合作的方式解決該問題，同時還能讓學生的協作意識得到充分的提升，對其日后的學習和生活都具有極大的正面影響。對此，教師可以根據不同學生的學習層次，進行分組，同齡人之間的互相幫助與促進比教師督促更加有效。

例如，用單擺測重力加速度這個實驗，我們可以進行小組實驗。教師首先拋出問題鏈，如：（1）本次實驗的目的是什么？（2）實驗要哪些器材？（3）實驗步驟是什么？（4）實驗過程中有哪些注意點？（5）圓錐擺是怎樣的？（6）實驗過程中發現了什么？（7）實驗的數據測量要注意哪些？（8）各組同學實驗結果如何？比較一下。組織學生以小組為單位進行實驗，結合實驗手冊的內容，同學們討論交流，說一說自己的觀點和看法，這樣不僅能強化學生對知識的理解，還能鍛煉學生對實驗的學習能力和動手能力，并且對學生問題探究的能力進一步提高。

再如，在《電流表的改裝及內接外接法》實驗教學中，教師可以通過對學生進行分組，并要小組成員之間相互交流探討電流表的改裝知識，以及內接外接法等知識，一方面可以為學生營造一個良好的學習氛圍，另一方面可以培養學生的團隊協作能力，在學習物理知識的同時也提高了學生的素質水平。

（二）結合生活，強化物理思維

在新一輪的高中物理課程改革中，仍然堅持“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。科學的探索往往是根據生活中的啟發得到的，因此將生活與物理結合起來不僅能夠深化學生物理核心素養的提升。學生往往認為物理知識晦澀難懂，通過生活化實驗能在知識融入生活的實驗中提升學生對知識的理解，讓學生在生活實踐中探求物理的痕跡，強化物理思維，促使學生的核心素養得到更深層次的提升。

例如，在自由落體運動的教學中，亞里士多德提出重的物體下落的快，輕的物體下落的慢這個觀點。首先讓學生自己憑生活經驗去感受這個結論是否正確，然后請同學們各自發表自己的觀點。于是有的同學認為對，有的同學認為錯，有的同學感覺這個結論有時候對有時候錯。認為對的同學可能會舉例子：同樣高處釋放一支筆和一張紙，當場做實驗，發現確實是重的物體下落的快。認為錯的同學也做實驗：同樣重的紙兩張，一張揉成團，一張平整，同一高度同時釋放，發現揉成團的下落的快，說明下落快慢與輕重無關。然后大家集體討論，根據生活經驗，運動員不帶降落傘比帶上降落傘下落的快，等等生活現象都說明物體下落快慢與輕重無關。物理知識與生活現象的結合能極大地幫助學生理解很多知識點，對學生的思維能力的提高起到積極的作用，對學生的探究思維也提出了更高的要求，鼓勵學生在日常生活中逐步形成“從生活走向物理，從物理走向社會”的科學素養。

讓學生在生活中發現物理的蹤影，培養物理思維，從而使其核心素養得到挖掘。 芬蘭提出：基礎教育要去學科化，強調綜合，提倡從現象學的視角研究教育，這符合學生發展核心素養綜合發展的需要。

（三）凸顯主體，增強物理核心素養

新課標下，教師通過各種方式改良教學模式，然而唯一不變的是將學生設置為整個教學的主體，物理實驗也應如此。這就要求教師設計出精細的實驗，增強學生在實驗中的參與度，唯有參與才能在實踐中領會其中的科學和知識，從而提升物理思維和核心素養。

再如，在利用螺旋測微器和游標卡尺進行長度測量的實驗中，教師可以引導學生用所學的知識以及相應的測量工具去測量生活中的一些實物，如礦泉水瓶瓶蓋的內外徑、小水杯的深度、水筆筆蓋的內外徑等，要讓學生知道物理來源于生活，生活中處處都存在物理知識，引導學生去發現。

（四）鼓勵創新，挖掘創造潛能

物理實驗的創新是基于核心素養的物理實驗教學的重要內容。在實際的物理實驗教學中，培養學生的創新意識和創新思維，不僅能幫助學生挖掘實驗的精髓，展示實驗的思想和魅力，又能激發學生的創新潛能，教會學生思考，激發學生的興趣，促進學生個性的和諧發展，提高物理實驗教學的有效性。例如：在學習電磁阻尼這塊內容時，教師演示電磁阻尼的對比實驗時，磁鐵從鋁管和塑料管中同時下落，我們看到了現象：磁鐵從鋁管下落明顯慢，而塑料管下落明顯快。學生看到了現象，但也提出了疑問，說會不會鋁管里面有機關，或下落過程中摩擦力比較大。于是提出問題，怎么解決這個問題，讓學生打消這個疑慮。在筆者的鼓勵下，學生的學習熱情上來了，陷入了一陣思考和討論中。最后總結了一個方法：在鋁管上開一條縫隙（如圖），這樣可以清楚的看到鋁管的內部結構，磁鐵怎樣下落，從而也讓學生的疑惑消除，學生也體會了分析研究的過程，也提高了學生的探究能力，學生興趣滿滿，試圖去做更多的探究。同時，學生分析了原因，當磁鐵從鋁管中落下時，在鋁管中會感應出電流，這個電流會產生阻礙磁鐵下落的磁通，因此磁鐵下落的時間變長了。可見學生的潛能是不容小覷的。如果能對學生提出的問題，進行適當的引導、鼓勵和幫助，或許會讓學生在有限的實驗課堂時間內，有所創新，收獲無限的知識。這也是符合核心素養所要求的實驗教學。

三、總結與思考

實踐證明，通過訓練有素的物理實驗教學，使學生在獲取物理知識的同時，潛移默化地形成良好的科學素養，如：嚴謹的科學態度，實事求是的科學作風. 同樣，只有加強實驗教學，才能培養出具有較強動手能力的學生，而這種能力正是日后成為合格勞動者所必需的勞動技能素質的基礎。中學物理實驗教學要注重方法滲透，要注意階段性和層次性，由低到高有觀察法、實驗法、控制變量法、推理法、類比法、數學法、等效法、近似法、假設法、模型法等.教師要明白學生對思想方法的領悟是一種潛移默化的滲透過程，而不可把方法當作知識向學生灌輸，其滲透過程是循序漸進的、潛意識的，不同年級對同一方法的滲透是螺旋遞進的不能一步到位.我國物理創新實驗教學研究起步較晚，開放式教學方法的實施更無從談起，目前，多數高中物理實驗還是普遍采用傳統式、灌輸式的教學方法，尤其在實驗教學中采用啟發式、引導式等教學方法相對較少。正因為如此，學生利用物理實驗室進行研究性學習和創客工作的人很少;在實驗完畢后，由學生自己利用計算機處理數據的學生更是寥寥無幾。進一步來講，利用數字物理實驗室，解決生產和生活中實際問題的學生，以及橫向拓寬實驗設計的學生就更少了.這一切都充分地說明了學生的實際操作能力是非常有限的，也暗示著目前物理實驗教學還存在著許多方法上的問題。

學生探究開放實驗的過程，也是對我們創新實驗室的完善起到十分重要的作用。只有做好積累工作，逐步地將學習包擴大，形成學生自己的學習包，這樣的創新實驗室才能不斷地自我完善和不斷地推陳出新，這才是名副其實的創新實驗室。這些并不是完全由老師來完成，而是主要由學生來參與完在.也正是這樣，才能突出創新教學的思想，突出學生的主體作用。讓學生在物理實驗的創新與實踐中形成學科核心素養，成為全面發展的社會需要的人才。

同時，核心素養在物理實踐教學中的應用極大程度上提升了教學質量，同時高中的學習對于學生來講是最為寶貴的階段，因此學生對成績的重視程度也是相對較高的，尤其是在對物理進行學習時，由于其理論性過強，為理解能力較差的學生帶來了較大的學習壓力，學生需要充分地掌握理論知識，就得先從實踐出發，所以其也是未來教學發展中的一種趨勢。

總而言之，高中物理是一門理論與實踐并重的課程，學生為主體的教學構建，是培養學生核心素養的基礎，更是優化教育教學方法的重要指導理念。在筆者看來，在學生核心素養的培養中，高中物理實驗教學應堅持“生本”理念，搭建實踐平臺、巧用教學資源，培養學生科學創新思維。

參考文獻

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