核心素養背景下培養高中生物理實驗探究能力的有效方法

郭丹

摘 要：學生核心素養的提升與教師的教學方法密切相關。教師要充分為學生考慮，靈活運用多種教學方式，改進并創新教材原有實驗，讓學生最大限度地參與到實驗活動中來，進而提高自己的思維能力與科學探究能力。本文主要探討在核心素養背景之下有關高中物理實驗探究能力開展的有效策略，希望通過物理實驗的方式對學生的探究能力進行提升，從而達到培養核心素養的目標。

關鍵詞：高中物理;實驗探究;核心素養

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2021）07-0024-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2021.07.011

在應試教育氛圍之下，物理學科的探究課時占據比例相對較少，因此，學生就很少有時間進行物理實驗探究，大多數時間都是由教師進行演示完成，缺少學生的實踐操作部分。部分教師由于自身動手能力有限，無法確保對學生進行全面的物理實驗指導。這些因素綜合在一起，導致現階段物理實驗課堂教學過程中很少涉及實驗探究部分。

一、概念界定

（一）核心素養

核心素養是近幾年新課改的產物。有關物理學科的核心素養具體是指對于學生的生命觀、理性思維、科學探究以及社會責任進行培養，在具體的物理學科教學過程中致力于通過物理實驗方式來實現學生對于上述四方面探究和培養。

（二）實驗探究

實驗探究具體是指讓學生通過親身操作，依據現有教材的指導，并根據自身掌握的知識以及技能完成實驗內容的延伸和創新。在進行實驗探究過程中，學生能夠提高理性思維以及科學探究能力，這屬于核心素養的重要組成部分。通過實驗探究能夠實現對學生核心素養的有效培養，所以實驗探究教學部分逐漸在高中物理教學體系中占據越來越重要的地位，也成為提高學生探究能力，培養學生核心素養的重要教學形式。

二、研究背景

高中階段的物理教學離不開實驗探究環節的支撐。現階段的高中物理教材中包含著大量實驗探究內容，除了通過實驗論證理論知識之外，還可以通過實驗探究的方式對學生的動手能力和創新思維進行鍛煉。然而，在實際開展過程中，物理實驗卻未得到充分的重視。首先是物理往往被視作副科地位，有關物理實驗的基礎設施配備較差，學校方面給予物理實驗室的建設資金支持較少，這就使得在物理實驗開展過程中往往面臨著設備陳舊和儀器缺少的問題，很多實驗探究都因為設備不足而無法進行。基于此，尤其是在提出核心素養培育的目標之后，更應當注重對于物理實驗課堂教學的開展，致力于提高學生科學探究能力。

三、核心素養與高中物理實驗教學的關系

依據我國教育部對于高中物理學科制定的有關標準，在開展物理教學的過程中，應當圍繞以下目標進行，使學生樹立正確的生命觀念，形成科學思維的習慣，掌握科學探究的思路和方法，能夠基于物理學知識承擔起相應的社會責任。由此可知，物理學科的教學必須強調學生的動手實踐，要求學生通過親身經歷親自感受的方式來調動其學習主動性，刺激手腦的共同參與。同時，有關物理學科的核心素養培育部分指出采用探究主動性學習所發揮的重要作用。通過物理實驗的方式對課本中的知識進行延伸和二次學習，以直觀的實驗現象來驗證學生所掌握的知識，具有提高學生興趣以及激發學生求知欲的作用。并且在進行實驗的過程中學生需要依據相應的實驗規則執行具體的實驗步驟，這是學生學習動手能力的有效過程，同時也是對學生科學思維能力以及科學探究能力進行鍛煉的良好過程。這使得物理實驗教學成為培養學生核心素養的重要形式。在明確核心素養與高中物理實驗教學之間的必然聯系之后，高中物理教師就需要思考如何通過有效物理實驗教學的方式，對學生的核心素養進行提升。

四、高中物理實驗拓展策略

（一）改進教材原有實驗

1.知識內容拓展。高中階段的物理知識具有一定的學習難度，部分知識概念表現出較強的抽象性，若單純地采用書面學習的形式，無法加深學生對于抽象知識概念的理解和記憶，通過實驗演示的方式進行替代，則可以降低學習難度。例如，在學習靜摩擦力和動摩擦力一課時，學生對于靜摩擦力轉變為動摩擦力的直觀印象并不深刻。此時，教師就可以組織學生進行物理實驗，使用通過滑動的小車實驗來觀察靜摩擦力轉變為動摩擦力這一過程所發生的變化，從而加深學生的認知。

2.創新實驗材料。有關實驗材料的創新關系到實驗最終的結果和質量。在進行物理實驗的過程中，通常會依據教材的建議材料進行實驗，然而，在具體實踐過程中，部分材料可能很難獲取，因此教師應當依據實際情況做出靈活改變，基于保證實驗效果以及降低實驗材料獲取難度等因素考慮。例如，在學習大氣壓強時，教材中對于大氣壓強概念的導入是使用馬德堡半球實驗，讓學生探究為何抽取空氣之后馬德堡半球很難分開，從而導入大氣壓的概念。由于在實驗室中無法使用馬德堡半球如此龐大的器材，因此可以選擇使用生活中常見的氣壓計作為概念導入的工具，讓學生探究是什么讓氣壓計的讀數發生變化，同樣具有良好的導入作用，并且在實驗器材獲取難度上也更低，也實現了課外知識的延展，對于學生的發散思維和知識遷移能力具有促進作用。

3.改進實驗儀器。許多學校的物理實驗室因資金投入不足的影響，整體的設備水平相對較低，面臨著設備陳舊以及設備不足的實際問題，這使得物理實驗課程的開展受到阻礙。面對該問題，有必要進行實驗儀器的改進。例如，校方增加實驗儀器購買的資金，豐富實驗儀器設備種類，購進部分高精尖的實驗設備，從而保證物理實驗能夠得到良好的支撐。性能優良的實驗儀器，也是吸引學生進行物理實驗探究的重要因素。

4.創新實驗方法。注重在實驗方法上的創新也是基于核心素養下提高學生物理實驗探究能力的重要舉措。尤其是對于一些實驗步驟相對較為復雜的教材實驗，教師可以鼓勵學生進行一定程度的簡化，在保證實驗效果的同時優化實驗過程。例如，在進行物理實驗電流表改裝為電壓表一課時，按照教材實驗的要求，學生需要將電流表改裝為電壓表主要運用串聯電阻分壓原理實現這一過程，通過這一實驗課程來加深學生對于有關物理知識的理解和記憶。然而，在實際操作過程中，學生只需要簡單的操作就可以完成實驗步驟，無法保證整個實驗課堂內容的豐富性。此時，教師就可以通過創新實驗方法的方式，讓學生將電流表改裝成為各種表，如歐姆表或者是擴大電流表測量范圍等，都是切實可行的操作，使得整個物理探究過程更加豐富，充滿挑戰。在不影響實驗結果的情況下，適當地更改實驗步驟，不拘泥于教材，實現實驗方法的創新有利于刺激學生的發散性思維，同時也具有激發學生興趣的作用。

5.創新實驗組織形式。注重對于實驗組織形式的創新，可以豐富實驗課堂內容。在實際教學過程中，雖然部分教師開始采用小組合作的方式進行實驗教學，但是教師仍舊獨自承擔著整個班級的指導任務，事無巨細，都需要教師親自上陣進行指導。為改變這種現狀，教師可以設立小組組長，有組長負責小組成員常規操作的指導，形成內部幫扶機制，這不僅深化小組合作學習的效果，同時也加深學生之間的合作交流，能夠塑造學生的責任感以及團隊精神。

6.創新實驗設計。注重對于實驗設計的創新，有利于提升學生的理性思維和科學探究能力。具體而言，在完成教材實驗教學任務之后，教師可以將實驗范圍拓展到課外知識中，如針對生活中的一些現象提出具體的實驗問題，并進行假設設計和操作，得出具體的實驗結論，通過一系列操作，針對學生的科學思維進行培養。

（二）開展課外探究實驗

進行課外探究實驗是十分必要的，這是由于傳統的物理實驗課堂往往會受到課堂時間以及實驗設備條件的影響，在校期間能夠完成的實驗內容相對較少。因此，有必要利用課外時間實現物理實驗拓展，讓學生在日常生活中使用一些簡單的器材完成物理知識的探究，深化課堂教學效果。注重對于課外探究實驗的開展，更多地將物理實驗課堂融入日常生活，這是因為學生在日常生活中會接觸到大量的物理現象，這些都可以通過所學習到的物理知識進行解釋，基于已掌握的物理知識以及物理實驗探究方法對于一些相對較為復雜的物理現象進行探究，能夠幫助學生收獲更多的知識，這也是開展課外探究實驗的目的所在。

（三）創新設計趣味實驗

增強實驗探究的趣味性，是保證物理實驗課程對學生具有吸引力的關鍵。尤其是在進行部分復雜的物理實驗過程中，相對于較為煩瑣的操作環節，以及對于一些抽象知識的運用也會影響物理實驗課程的效果。其實就有必要增加一些趣味元素來豐富實驗。有效的方法是在一起實習的過程中增加師生互動或者是游戲環節，不僅能夠提高學生的參與度，同時也能夠豐富實驗內容，使得物理實驗更加吸引學生。同時，在實驗中增加一些新鮮元素，如學生所不曾涉及的物理知識，對于學生而言，具有較大的吸引力，同時也是激發學生更加主動參與到物理實驗中的動力所在，能夠發揮調動學生積極性的效果，同時也是對學生知識范圍進行拓展的一種形式，讓學生通過物理實驗收獲更多的新知識，構建穩固的物理知識體系。

（四）靈活發掘生活中的素材，利用生活化教學模式

將生活中的一些實際案例現象運用到物理課堂探究實驗中，成為物理實驗的探究主題，等同于將生活化教學模式和物理實驗探究相融合，具有豐富實驗內容的作用，同時也能夠引導學生將自己所學習的知識運用到實際生活問題解答中，增強學生的動手能力。有關生活素材的挖掘需要結合高中物理教材共同進行，依據新課標的相關要求，選擇合適的生活素材內容，幫助學生加強物理知識的學習和理解。例如，在“自由落體運動”的課堂教學中，為體現生活化教學模式的作用，基于教材的相關知識點，針對生活中的一些自由落體現象進行運用，讓學生在物理實驗課堂上對于一些常見的生活自由落體現象進行研究，觀察這些自由落體現象表現出的特點，從而總結得出自由落體運動的內在含義，適時導入加速度大小和方向的物理概念，從而達到引領學生學習自由落體運動相關物理新知識的教學目的。

參考文獻：

[1]楊雪梅.高中物理實驗教學中學生動手實踐能力培養策略[J].課程教育研究，2016（28）.

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