利用物理演示實驗培養學生物理核心素養

●李東琦 王志民 趙厚科 孫薇薇

一、物理核心素養

我們的教育理念是經過“雙基——三維目標——核心素養”這一發展過程，每一次的改進都是進一步的完善。核心素養的根本理念就是培養能促進社會發展的優秀人才，核心素養主要從自主發展、社會參與、文化基礎三個方面來培養學生，使學生可以成為一個全面發展的人。新課標對核心素養也提出相應的要求，在強調知識的把握和應用的基礎上，更加關注科學思維的理解和運用，希望學生能夠應用所學知識解決實際問題和科學地掌握抽象物理方法，對模型建構的思維方式和建構過程有更深的要求，科學家和學識介紹的比重有明顯提高，希望可以提高學生的責任感。

為了更好地培養學生的核心素養，各個國家和地區都根據自己的實際情況將核心素養融入到各個學科的課程教學中，畢竟脫離學科談核心素養，容易脫離實際，失去真正的含義。所以物理核心素養以此為指導，從物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度和責任四個方面來實施。物理核心素養的培養目標也更加細化，主要是培養學生必備的品格和關鍵能力，來解決個人終身發展和社會發展時所面對的問題，是學生科學素養的關鍵成分。學生通過物理學習內化所形成的帶有物理學科特性的品質和態度也是物理核心素養的一個重要體現。

二、演示實驗在物理教學中的重要性

物理是一門實驗科學，實驗是得出概念和規律的主要途徑，也是物理教學的一個重要手段。而演示實驗是教師培養學生物理核心素養必不可少的教學形式。教師不僅要設計生動有趣的演示實驗，還要發掘其中的內在價值，讓學生通過演示實驗獲得完善的核心素養。并在今后的學習、生活、工作中都可以得以體現，達到“立德樹人”的教育目標。現在農村和小城鎮的高中生做實驗的機會寥寥無幾，因此需要他們在做物理實驗時，他們通常都不了解實驗的基礎知識，對實驗儀器的認識也十分薄弱更不說如何使用。因為在日常學習中并沒有過多地接觸實驗，他們對做實驗沒有很大的耐心，也不嚴謹，通常耗費大量的時間都做不出正確的結果，更主要的是有一定的實驗危險。教師為了節省時間和學生安全，會采用直接告訴學生實驗的授課方法，這正是一種惡性循環。演示實驗就能在一定程度上改善這種情況，它是教師為實現一定教育目標的工具，它能鍛煉學生的觀察能力、思維能力、總結能力，學生通過觀察演示實驗能了解到實驗操作的基本流程、注意事項和實驗儀器，最重要地是培養出學生對實驗的熱情。教師通過實驗現象糾正學生認知過程的薄弱環節和先驗的錯誤，使學生有深刻的印象。而且演示實驗也是教師對今后重視實驗教學的一個過渡，教師可以在設計教學過程中慢慢地加入更多的實驗，這對學生的接受和教師教學設計都是一個緩沖。讓今后教師不僅僅只是口頭講述實驗。物理是理科，考試中的實驗內容應該是學生在理解的情況下得出答案，而不是學生為應付考試背誦實驗。學好一門課程，很大程度在于學生是否感興趣，而演示實驗可以在很大程度上提高學生對物理的興趣，學生投入其中，也就不會感到物理難學，而是覺得物理很有趣。物理與其它學科一個最大的不同和優點就是有很多有趣的實驗教學，教師一定要牢牢把握住這個長處，使教學過程盡量以實驗為主，可以使學生容易理解，對學生今后的發展也有很大的幫助，畢竟任何真理都是要靠實驗進行驗證。讓教師從現在開始，從演示實驗開始，來真正有效地講解物理知識。

三、演示實驗對學生物理核心素養的作用

（一）通過演示實驗，幫助學生自主建構物理觀念

物理觀念不等于物理概念，它包括經典物理、現代物理中的概念、規律以及運用其解釋物理現象的能力，物理觀念的側重點是學生在教師的引導下能自主進行構建。學生可以通過對演示實驗現象的總結和概括來得出物理觀念。例如在講解自由落體運動時，可以準備大小相同的紙片和卡片，讓二者從同一高度同時落下，讓學生觀察現象。接下來在將紙片揉成球，重復上述操作，讓學生再次觀察，通過兩次演示現象的不同，學生能自我總結出自由落體運動的概念。由演示實驗得出的物理觀念，是學生自行構建的，影響更加深刻，對其含義的理解也更加清晰，學生對概念、規律的記憶也不需要死記硬背，這在很大程度上避免概念混淆。

（二）設置演示實驗，培養學生的科學思維

科學思維和實驗探究主要培養學生發現問題、思考問題、解決問題的能力。科學思維是科學方法和科學思想。思想和方法相輔相成，有思想才能應用方法，有方法才能思考問題，物理思想源于物理學的發展，但物理思想也推動物理學的發展。在如今的教學理念里，幫助學生完成知識目標已經不是首要目標，最注重應該是幫助學生掌握思想和方法，這樣在以后的個人發展和社會發展中，無論從事什么職業，都可以運用物理學中的科學思維來解決問題。

高中物理有很多重要的物理思想和方法，比如極限方法、等效思想、守恒思想、類比方法等，物理教學中重要的是思想方法的滲透，演示實驗就是一個良好的載體，演示實驗不僅生動有趣，其中更是包含許多重要的思想，實驗的演示，使學生掌握解決問題的方法和思維，擺脫題海戰術。教師在演示實驗中可以采用相應的思想和方法來進行新課講解，培養學生的科學思維。在講解“力的合成與分解”時，我們采取的演示實驗就可以包含等效思想，用兩個彈簧測力計從一定的角度測量重物，好比平行四邊形的兩條臨邊，在用一個彈簧測力計從對角線測量重物，兩次現象顯示的示數是相同的，運用等效的思想解釋力合成的本質，使學生理解的更加透徹和深入。

（三）以演示實驗為載體，培養學生實驗探究能力

實驗是物理學的基礎，通過實驗既能解決問題，也能發現問題，沒有實驗的支撐，物理學也就難以繼續發展，通過演示實驗，學生能參與實驗探究的過程，理解理論形成的前因后果，同時增強學生對課堂的興趣，所以，無論是對于課堂品質還是對學生的實驗探究，演示實驗都具有重要的作用。實驗探究主要是由發現問題、設計實驗、進行實驗、收集數據、分析和評價組成。實驗探究和科學思維是相互融合的，在進行實驗探究的過程中，涉及許多重要的思想和方法，只有掌握科學思維，學生才能進行實驗探究，由此可見，科學思維是進行實驗探究的基礎。演示實驗的設置要具有巧妙性，能引起學生的認知沖突，讓學生有興趣繼續探究，教師還要適當進行講解和引導，幫助學生正確建構物理觀念。在“超重失重”的教學中，教師就可以通過演示實驗進行實驗探究，教師首先要為學生設置問題情境：在裝滿水瓶子的底部打一小孔，讓整個瓶子自由掉落到事先準備好的小桶里，學生觀察到的實驗現象與想象的不同，從而有認知沖突和一定的興趣，想要知道具體的原理。教師不要直接給出答案，而是要利用學生的好奇心思考問題，思考為什么在不松手只松開堵住小孔時有水流出，而在松手后反而沒有水流出，讓學生圍繞問題進行接下來的實驗，展開交流和討論。學生在得到知識的情況下，科學研究能力也得到一定的發展。

（四）通過演示實驗，培養學生的科學態度和責任

科學態度和責任要求學生在掌握學習能力的基礎上，要形成良好的品格和道德規范，具有很強的責任感，畢竟科學無國界，而科學家有祖國。科技快速發展，科學可以造福人類，也可以傷害人類，我們要合理的使用科學，對環境和生態都應該要有很強的責任感。科學態度和責任則正是要求我們明白什么是科學的本質，在了解科學、技術、社會、環境關系的基礎上建立正確的科學態度和責任心。對教師的教學要求是培養學生做一個真善美的人，所以在演示實驗中也應該貫徹對學生科學態度與責任的培養。在演示實驗中，教師可以通過多媒體向學生介紹在當時惡劣的情況下，科學家是怎樣進行科學實驗，體會科學探究的艱辛，培養學生執著，永不言棄的品質。還可以通過演示實驗培養學生交流合作和實驗操作的能力，實事求是的科學態度。例如，在“加速度和力、質量關系”的教學時，教師可以讓學生觀察小車速度的變化，學生相互配合，對數據的記錄、分析、總結有明確的分工。

四、結束語

培養學生的物理核心素養是物理教學中非常重要的任務之一，課堂教學是培養學生物理核心素養的主要陣地。物理核心素養是一個有點抽象的概念，因此，教師應該具有更高的核心素養，在科學理念的支撐下將物理核心素養的培養落在實處。學生物理核心素養的培養不是一蹴而就的，它需要一個漫長的過程，演示實驗就是一個很好的實施載體，它不僅可以使課堂生動有趣，而且取材也十分廣泛，對物理核心素養的四個方面都能找到相應的表達。總而言之，我們要通過演示實驗等方法，使觀念和思維內化成學生的能力，形成正確的科學態度和責任心，具有終身學習的能力，全面發展的綜合素養。