核心素養導向下的高中物理實驗教學策略探究

福建省三明市永安市第三中學 江小蘭

目前來看，物理實驗教學缺少有效性，教師教學模式過于僵化，不重視以理論與實踐相結合的方式分析實驗，令學生難以理解相關概念和規律。同時，因實驗教學重講授、輕活動，局限于用筆“做實驗”，令學生學科核心素養發展受到了一定阻礙。加之“看實驗”“看投影”教學現象突出，使學生始終未能養成良好的實驗習慣。針對這個問題，要面向學科核心素養創新實驗教學。

一、顯化物理觀念，設計實驗活動

在對學生物理觀念學科核心素養進行培育時，為促進他們牢牢掌握運動觀念、物質觀念、相互作用觀念等思想方法，讓他們形成良好的物理觀念，教師要精心設計實驗教學活動。實驗教學中，從問題出發，安排具體的實驗活動內容，于問題解決中加深學生對物理觀念的體會。但是，對于問題的設計，要符合課程教學目標。同時，要以一問一答、問題交流、練習等不同形式對學生實驗學習成效進行評判，以保證他們能積極參與實驗教學活動，鞏固他們對物理思想方法的記憶。另外，在課上，要顯化物理觀念，精心設計實驗教學驅動任務。驅動任務設計中，要保證其任務難度具有層次性，任務內容具有可操作性。如此，促使學生于腦海中形成一個良好的物理觀念。舉這樣一個簡單的例子，在“勻變速直線運動的實驗探究”一課教學時，可顯化勻變速直線運動變速運動觀，精心為學生設計一個實驗活動。活動開始之前，教師可先向學生提出這樣一個問題：“依據勻變速直線運動規律，請說明生活中見到的勻變速直線運動例子。”在問題引導下，有的學生提及物體下落時的運動，有的學生提及小孩子滑滑梯時的運動，還有的學生提及汽車啟動加速時的運動。當學生討論完生活中見到的勻變速直線運動以后，請他們回答這樣一個問題：“如何判斷一個作變速直線運動的物體是否在作勻變速直線運動？”問題解決中，先為學生簡單示范電火花打點計時器使用方法，再指導他們自主設計關于探究勻變速直線運動的實驗方案，以小組為單位，利用電火花打點計時器展開探究，利用紙帶上信息判斷研究對象運動形式。如圖1 所示。

圖1

在這個過程中，通過討論勻變速直線運動問題，以實驗方式探究勻變速直線運動規律，讓學生建立正確的運動觀，實現物理觀念核心素養的良好發展。

二、突出科學思維，創設實驗情境

科學思維，是學生所應具備的重要學科核心素養。在對學生科學思維進行培育時，為保證他們能從不同角度、不同層次分析和思考問題，推理論證相關規律，要積極創設適合的實驗情境，用生動且充滿趣味的實驗情境打破學生的僵化思維，最大限度地激發他們的思維意識。課上，教師在對實驗情境進行創設時，不能只是“看看熱鬧，走走過場”，要依據教材，用心設計問題情境。在問題情境下，學生的思維將變得極為活躍。同時，教師要精心創設測量性、啟發性、驗證性實驗情境，并貼近學生的實際生活，打造一個良好的實驗操作環境，使學生科學思維得到較好的鍛煉。例如，在“力的平衡”一課教學時，可先帶領學生回顧牛頓第一定律。接著，向學生提出這樣一個問題：“如果物體在互成角度的三個共點力作用下處于平衡狀態，那么這三個力的大小、方向應該滿足什么條件？”帶著這個問題，為學生創設一個驗證性實驗情境。在這樣一個實驗情境下，拿出提前準備好的三條繩索，將它們系在一個節上，再隨機抽取班上三名同學，請他們互成角度地拉住三條繩索，并對實驗中力的方向進行描述。期間，學生將展開積極的思考，結合自己在驗證性實驗情境下的體會歸納出：繩節受到的力為沿繩方向，三個力共面。當學生做完這個簡單的實驗以后，再組織他們以小組為單位，合作設計合成法、分解法、正交分解法等實驗活動，用具體的實驗方案驗證這三個力之間的關系。整個實驗教學活動中，學生將學會自主思考問題，從中養成良好科學思維。

三、關注科學探究，安排實驗觀察

日常學習中，要求學生能對某一問題做出正確猜想和假設，依據證據對實驗結論進行解釋，交流實驗探究過程。實際教學活動中，為了收到較好的實驗探究能力培養效果，要重視為學生安排一系列實驗觀察活動，于實驗觀察活動中熏陶他們的科學探究意識。期間，為保證學生能集中精力觀察實驗，要注意多向他們提問，鼓勵他們反復觀察、回憶實驗現象。同時，在實驗觀察期間，教師要盡可能地給學生創造一個良好的自主思考空間，促使他們于觀察活動中變得更為主動。例如，在“牛頓第一定律”一課教學時，可先引導學生學習牛頓第一定律的定義，再向他們提問：“是否一切物體都具有慣性？”結合這個問題，精心為學生設計幾個觀察實驗。實驗一，將兩個棋子疊在一起，用力敲擊下面的棋子；實驗二，由管內外壓強差將水提起來，迅速向下移動水管；實驗三，準備一個空瓶，讓其內部充滿白色煙霧，再彈擊瓶后橡皮膜。對實驗現象進行觀察時，學生將發現實驗一中上面的棋子因慣性依然保持靜止，而實驗二中管內的水因慣性自然保持靜止狀態，實驗三中當橡皮膜遭到彈擊以后，氣體會因壓縮向外運動，當橡皮膜恢復原狀以后，瓶內及瓶口氣體因慣性會保持向前運動一小段。實驗觀察中，學生將科學探究出不管是固體、液體還是氣體，都具有慣性。接著，可要求學生根據實驗現象觀察總結出的結論解決這樣一道例題。如圖2 所示：一個放了木塊的小車正在沿桌面向右做勻速直線運動，當小車遇到障礙物而停止時，車上的木塊將________。面對這樣一道練習題，學生將根據慣性探索出木塊將仍繼續向右做勻速直線運動。整個教學活動中，學生的科學探究能力將有顯著性提升。

圖2

四、發展科學態度，組織課外實踐

一切推理都必須從實驗中得到。日常教學中，要利用好課外實踐實驗教學活動對學生科學態度學科核心素養進行培育，使他們對科學有一個正確態度，變得更加熱愛科學。在課外實踐活動具體組織過程中，要重視安排一些合作探究實驗活動，將全班學生分為若干個學習小組，要求他們以小組為單位，彼此啟發，共同探索科學。期間，學生將主動傾聽他人觀點，在實事求是基礎上據理力爭，從中養成良好科學態度。課外實踐活動中，可組織學生自主閱讀物理學史，主動學習科學家身上的科學態度。另外，可緊密結合生活實例，引導學生用已掌握的物理知識解決生活問題。在這個過程中，學生將樹立正確的科學態度。例如，在“靜電現象及其微觀解釋”一課教學時，可于課堂教學活動中引導學生一起學習摩擦起電，了解靜電感應現象，學習電荷守恒定律。課下，結合這一節課教學內容，精心為學生設計兩個課外實踐活動。活動一：A、B 是被絕緣支架分別架起的兩導體，現提供一個絕緣導體帶電球，如何使A、B 兩導體帶等量異種電荷？活動二：回歸生活，合作設計關于靜電的小魔術。期間，要求學生自由分成幾個小組，以小組為單位展開討論，一起做靜電實驗，并選擇一名小組代表匯報本小組課外實踐學習成果。魔術表演匯報中，有的小組將嘗試表演“火柴直立”這樣一個魔術，用摩擦過的乒乓球去接觸桌面上的火柴棍，讓它慢慢被提起，直至直立起來。在這里，通過參與課外實踐活動，學生將更加熱愛科學，有一個好的科學態度。

古人云：“知之者不如行之者。”在對學生學科核心素養進行培育時，要抓住實驗教學時機，面向學生物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度等學科核心素養的發展，精心為他們設計一些實驗活動，創設實驗情境。同時，指導他們仔細觀察實驗，并注意安排豐富多彩的課外實踐，以高效培育學生學科核心素養。