核心素養背景下高中物理實驗教學探究

朱銀智

摘要：發展學生核心素養，使其能夠適應自身終身發展與社會所需要的必備品格和關鍵能力，是新時期教師教學的重要目標。在高中物理實驗教學中，通過實驗探究，動手操作，培養學生的物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任等核心素養，教師要樹立以人為本的教育觀，以實驗為基礎，通過問題引導、情境設計、項目合作、資源拓展等方法，提高實驗教學質量。

關鍵詞：核心素養;高中物理;實驗教學;素養提升

中圖分類號：G633.7? 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）06-013

核心素養教育理念的提出，要求在教學中培養學生個人修養、社會關愛、國家情懷，注重學生個體的自主發展、合作參與、創新實踐等。在高中物理教學中，實驗作為教學的重要組成部分，在實驗探究中，培養學生的科學思維、探究意識、物理觀念、科學態度等素養，教師要重構物理實驗教學方法，在優化教學模式的基礎上，提高核心素養，增強實驗教學質量。本文分析了物理核心素養內涵，解讀了高中實驗教學的價值，制定了核心素養下高中物理實驗教學的有效實施策略。

一、核心素養下高中物理學科素養內涵解讀

物理學是研究物質基本結構、物質運動規律的一門科學。核心素養背景下高中物理實驗教學，主要在于通過學習物理有關物質、運動、相互作用、能量等基本內容，培養學生的物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任等素養。主要包含以下思想內涵，如：

物理觀念：認識物理學的一般規律，能夠從物理學視角解釋自然現象和實際問題，主要培養學生的運動、物質、相互作用、能量等觀念。

科學思維：是指對客觀事物本質屬性以及其內在規律、相互關系的認識，能夠通過合理的分析、推理論證等，概括過程，構建理想的模型，具有兩個基本特征“精確性與近似性的統一;抽象性與形象性的統一”

實驗探究：主要是以實驗為基礎，在提出問題、做出假設、制定計劃、收集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價的過程中，促進思維發展，提高學生的人際交往能力和探究精神。

科學態度與責任：是在認識科學本質的基礎上，通過高中物理知識點的學習，不迷信，相信科學，能夠應用所學知識內容解決生活實際問題，達到學以致用融會貫通的目的。

二、核心素養下高中物理實驗教學的價值

1.有利于促進學生全面發展

核心素養教育理念下，倡導在教學中要培養學生的綜合素質，促進其全面發展。在傳統的高中物理實驗教學中，都是教師實驗，學生模仿的一個狀態，枯燥乏味，在被動實驗、被動探究的過程中，不僅會降低實驗探究的極性，還無法培養學生的動手操作能力。而核心素養背景下的高中物理實驗教學，是以激發學生自主實驗為主，通過實驗教學探究，在探究實驗原理、實驗內容的過程中，使其習得知識、獲得能力、形成良好道德品質。相對比以往實驗教學，其根本目的是促進學生全面發展，可見其教學改革的價值所在。

2.有利于助推物理新課標教學發展

高中物理新課標指出：在教學中，教師要培養學生的物理學科素養，關注學生切實學習需求和發展需求，從學生視角出發，提高學習能力，全面、有效地提高教學質量。而核心素養背景下高中物理實驗教學，是以學科素養為指導依據，以新課標為基準，通過教學內容、教學方法的優化，提高學生的學習能力，不僅體現在知識解析上，更體現在三維目標上。

三、核心素養下高中物理實驗教學的路徑

1.激發實驗興趣，實現自主探索，提高物理素養

興趣是學生學習的內在動力。在高中物理實驗教學中，培養學生的物理素養，要激發學生對物理實驗探究的好奇心和求知欲，讓學生能夠自主、主動地參與探索、思考、分析，使其從旁觀者、被動接受者，轉為主動參與人員。而微課教學法的應用就有效完成了這一目標，故此，為激發實驗興趣，可以通過微課設計為輔助，在調動參與動機的同時，讓學生學習既動手又動腦。

例如，在教學《探究加速度與力、質量的關系》物理實驗內容時，主要是從加速度與力的關系和加速度與質量的關系兩方面進行的研究。那么，在開展實驗之前，可以利用信息技術手段，在課件中播放將小車置于水平木板上，通過滑輪與槽碼相連，小車可以在槽碼牽引下運動的視頻，在保持小車質量不變，保持小車槽碼拉力不變的情況下，讓學生分析加速度與拉力變化、加速度與質量變化等二者之間的關系。隨后以此視頻為輔助，激發學生的自主探索興趣，為其準備實驗教具，發放實驗設計單，讓學生根據視頻情境，以及自己對所學實驗的了解，設計實驗內容、實驗步驟，對其結論進行猜測，隨后讓學生就實驗方法進行講解和演示。在激發自主實驗學習興趣的基礎上，使其結合所學物理知識，對整個實驗過程進行規劃，培養學生的科學思維、實驗探究、認真操作等物理實驗素養，在發揮主體作用的前提下，做好實驗教學引導，改變傳統學生模仿實驗的模式，最后圍繞學生實驗不足之處進行教學優化。這樣既可以提高實驗教學的精準性，又可以打造高中物理實驗教學高效課堂。

2.認識實驗原理，創設真實情境，培養物理觀念

實驗作為高中物理學習的重要組成部分，探究實驗，認識實驗的原理、掌握實驗本質是根本目的，同時也是學生能夠科學進行實驗的前提。因此，為培養學生的物理觀念，使其對實驗內容有一個清楚的認識，在開展實驗之前，可以設計真實情境為輔助，在動態播放的過程中，促使靜止的實驗更加直觀化、趣味化。

例如，在教學《探究平拋運動的特點》物理內容時，旨在讓學生能夠知道平拋運動可以分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的物理觀念，培養觀察現象、分析猜測、實驗探究的科學思維，通過實驗激發求知的欲望，形成科學實驗態度。因此，在開展實驗之前，為讓學生對實驗原理有一個基礎的認識，培養物理觀念素養，在開展實驗操作之前，可以利用信息技術手段，為學生播放扔鉛球、擊出排球、投擲炸彈、向流水中扔小石子等視頻，從日常生活實際出發，在真實視頻播放的過程中，從運動和受力情況引導學生分析，他們有什么共同點，如：

①都有一定的初速度

②運動中都受到重力和空氣阻力

③運動軌跡都是曲線

隨后引導學生分析以相同速度拋出的重量相同的物體，運動情況都是一樣的嗎？在問題情境引導的基礎上導出拋體運動和平拋運動的定義，讓學生分析平拋運動的規律是什么？在認識原理的基礎上，為其準備相應的實驗教具，讓學生小組分別探究“水平方向的運動規律;豎直方向的運動規律”在同步實驗探索的過程中，認識實驗對應的原理，提高物理觀念，在情境創設，實驗探究中，提高物理核心素養。

3.分析實驗數據，設計有效問題，培養科學思維

在實驗操作的過程中，實驗數據的搜集、分析、整理，是支撐整個實驗的重要載體，也是完成實驗的核心。那么，為讓學生能夠客觀搜集數據、精準分析數據，可以采用問題引導法為輔助，在設計有效問題的基礎上，以問題為橋梁，讓學生根據問題進行數據整理，在探索問題的過程中，使其形成良好的思維品質，培養科學思維素養，提高實驗探索的精準性，提高動手探究的質量，在動手的過程中動腦。

例如，在教學實驗《探究小車速度隨時間變化的規律》物理內容時，主要是根據實驗數據進行猜測，完成某種規律的探究，得到小車速度隨時間變化的規律。那么，在教學的時候，在搜集數據和分析數據的時候，可以設計以下問題為輔助，如：

①在開始釋放小車時，應該怎么做？

②要想搜集到的數據真實、客觀有效，在操作實驗的時候應該注意什么？

③在探究小車運動的過程中，如果紙帶上的點與點間的距離不等，是什么原因造成的？

在思考問題的基礎上，讓學生根據以下表格進行數據搜集、整理，如：

位置編號0123……

時間t/s00.10.20.3……

v1/（m·s-1）

v2/（m·s-1）

……

通過實驗數據的搜集、分析、整理等，讓學生以速度為縱軸，以時間t為橫軸建立直角坐標系，根據數據，繪制V-t圖像，然后讓學生用描點法根據圖像，分析小車運動性質，若所得圖像為一條傾斜的直線，表明小車做什么運動？求解加速度？通過實驗數據環節的探究，在有效問題引導中，讓學生學會科學搜集數據、分析數據、探究數據，從而培養科學思維素養。

4.參與實驗探究，利用項目合作，培養探究意識

在實驗探究教學過程中，傳統實驗，學生是根據教師演示進行的模仿，核心素養背景下，為培養學生探究意識，提高物理核心素養，教師要善于激發學生的自主參與積極性，讓學生做學習的主人，在主動探究的過程中，使其感受其中的合作精神，培養科學的探究態度。因此，在實驗探究開展的時候，可以利用項目合作的方法，以一個明確的項目為中心，以組為單位，讓學生自主對實驗內容、實驗步驟、實驗方案進行規劃設計，在自主實驗探索的過程中，通過合作探究、項目分析，培養科學探究素養。

例如，在教學《探究彈簧彈力與形變量的關系》物理內容時，教師可以以此為項目主題，以組為單位，讓學生小組根據項目主題自主規劃實驗目的、探究實驗原理、分析實驗器材、規劃實驗步驟等，在此過程中，為提高項目實驗的質量，可以利用微課教學法為輔助，在微課課件中，為學生播放彈簧彈力與形變量的關系實驗內容，將彈簧上端固定在鐵架臺的橫桿上，觀察彈簧自由下垂時下端所到達的刻度位置，然后在彈簧下端懸掛不同質量的鉤碼，在實驗直觀演示的過程中，根據實驗情境，讓學生小組設計實驗內容和實驗方案，以組為單位，為其提供實驗教具，讓學生小組做課堂學習的主人，自主進行實驗，最后，派遣學生小組將項目實驗探究情況進行量化展示，在分析實驗、動手操作、項目實驗的過程中，培養科學探究素養，引導其說一說小組成員在此實驗過程中的參與情況，交流在項目實驗中遇到的問題和問題解決方案。通過項目合作法，在自主實驗、交流共享的過程中，培養學生科學的探究意識，從而使其通過實驗提高自己的動手能力，在合作中，感悟團隊精神，提高人際交往能力和實驗探究質量。

5.點評實驗過程，落實多元多維，培養科學態度

課堂教學點評作為教學的收尾階段，是對整個教學過程的評價分析，也是學生認識自我、提升自我的重要環節。因此，在高中物理實驗教學中，為培養科學態度與責任素養，教師可以運用多元多維的方法為輔助，在多內容、多主體共同點評的過程中，培養科學態度，在內容延伸的過程中，樹立社會責任感，讓學生在實驗點評中認識實驗與生活、與社會發展的緊密關系。

例如，在教學實驗《驗證機械能守恒定律》物理內容時，主要是樹立能量觀念，知道在實驗中選取測量點的有關要求，會測量下落的高度和瞬時速度，能夠正確進行實驗操作，通過實驗以及誤差分析，培養實事求是的科學態度，激發對物理規律的探索欲望。故此，在實驗點評的時候，除了讓學生根據自己動手實驗探究視頻、實驗設計報告單、實驗數據分析以外，還要結合學生在實驗過程中，對實驗問題解決思路的分析、同伴合作互助情況，以及相關物理知識點在實際生活中的應用等內容進行綜合點評分析，通過多元化點評，使其在自評互評的過程中，形成科學的實驗探究態度，如，在實驗探究中，討論了本實驗要不要測量物體的質量？通過討論探究得到驗證機械能守恒定律表達式，式子兩邊均有重物的質量m，因而也可不具體測出m的大小，而將m保留在式子中;還討論了對實驗中獲得數條紙帶應該如何選取的問題。通過問題解決思路的點評，促使評價更加完善，最后將學生實驗情況以及學生個體點評等資源發放在校園共享群中，讓家長和學生共同參與，在多元多維參與點評的過程中，培養科學的實驗態度，讓學生依據實驗為核心，思考機械能夠守恒定律在日常生活中有哪些應用？進行總結反思、應用實踐，從而提高學生的物理核心素養。

綜上所述，核心素養下高中物理實驗教學，不僅可以提高學生的學習能力，還可以促進學生全面發展，提高高中物理實驗教學質量。因此，教師一定要重視物理實驗，重視核心素養教育理念的落實，以實驗為核心，通過創設真實情境、設計有效問題、項目合作、多元多維點評等，提高物理學科素養，增強物理實驗教學質量。

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（作者單位：浙江省諸暨市湄池中學，浙江 諸暨 311814）