核心素養(yǎng)視域下的高中物理實驗教學創(chuàng)新策略

鄒鳳華

摘 ? 要：新課程標準下如何在物理實驗教學中對物理實驗進行創(chuàng)新，如何對教材中的物理實驗進行二次開發(fā)，以幫助學生形成清晰的物理觀念，培養(yǎng)學生的科學探究能力，加深對物理概念和規(guī)律的本質認識，從改進實驗儀器、完善實驗原理、信息技術融合實驗教學、合作學習優(yōu)化探究、利用趣味性實驗進行創(chuàng)新拓展等方式闡述了核心素養(yǎng)下高中物理實驗創(chuàng)新必要因素及新高考背景下高中物理實驗教學的創(chuàng)新策略。

關鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;實驗創(chuàng)新

《普通高中物理新課程標準》（2017年版）明確指出：物理教學旨在落實立德樹人根本任務，進一步提升學生的物理學科核心素養(yǎng)[ 1 ]。物理學科核心素養(yǎng)包括“物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任”四個方面。對高中物理教學進行研究與開發(fā)，既要使其能夠符合學生的學習需要，符合學生的能力發(fā)展水平，又能使學生的物理素養(yǎng)得以提升。但在目前的高中物理實驗教學中，受“應試思想”的影響，考試主要還是看應試成績，導致高中物理實驗教學中顯現比較突出的一些問題，如重視理論講授，實驗課變成教師在黑板上“紙上談兵”，不注重物理實驗的過程;實驗教學流于形式，對書本上的實驗沒有引導學生如何去開發(fā)，去探究，導致實驗教學成為目前高中物理教學的一個薄弱環(huán)節(jié)。而且，由于忽視物理實驗教學，使得物理實驗與理論知識出現嚴重的脫節(jié)，學生不能在實際訓練中熟練地應用物理理論知識去建立模型解決問題。隨著新高考對學生物理實驗創(chuàng)新能力要求的進一步提高，很多教師都在積極探索和改進高中物理實驗教學方式，本文就核心素養(yǎng)視域下高中物理實驗教學創(chuàng)新策略加以探討。

1 ?核心素養(yǎng)下高中物理實驗創(chuàng)新因素

為使學生物理核心素養(yǎng)在實驗教學中得到更為有效的培養(yǎng)，教師需要讓學生形成優(yōu)秀的實驗品質，以促進學生的健康發(fā)展。

（1）要培養(yǎng)學生良好的批判性思維習慣。要引導學生敢于對物理實驗或結論提出質疑，運用發(fā)散性思維，敢于猜想，大膽創(chuàng)新，對物理實驗進行二次開發(fā)，提出自己的實驗原理和設想，這是物理實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

（2）要培養(yǎng)學生敏銳的實驗洞察力和探究能力。并使其成為學生的良好行為習慣，成為學生的一種優(yōu)秀實驗品質。這是培養(yǎng)學生物理素養(yǎng)的關鍵環(huán)節(jié)。在物理實驗教學中，要引導學生仔細觀察實驗現象，并從實驗現象和實驗數據中發(fā)現實驗規(guī)律，在探究過程中得出結論并對實驗結論進行分析。此外，良好的實驗行為習慣可以養(yǎng)成學生嚴謹科學的實驗態(tài)度，提升學生發(fā)現問題的能力。因此培養(yǎng)敏銳的觀察力和探究能力以及優(yōu)秀的實驗品質，是物理核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的一個重要因素。

（3）要讓學生形成系統(tǒng)性的物理觀念，培養(yǎng)學生的科學思維能力。物理知識是人們在物理學研究中形成的關于物質規(guī)律、運動規(guī)律、相互作用規(guī)律以及能量守恒規(guī)律等的基本認識，是運用物理概念和規(guī)律認識自然、解決實際問題的基礎，在此基礎上，培養(yǎng)學生的科學思維能力，分析和解決物理問題的能力，建立物理模型的能力。這是學生物理核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的核心環(huán)節(jié)。在高中物理實驗教學中，最為本質的目的并不是教會學生解多少題，而是使學生能夠在物理實驗過程中，運用所學物理知識分析和處理實驗數據，從中得出實驗結論并對實驗進行創(chuàng)新和改進，對實驗誤差進行分析，對實驗所蘊含的科學邏輯思維以及實驗設計的原理進行領悟。從而使學生能夠在理解物理實驗原理的基礎上，使自身的物理觀念得到有效的構建，科學思維能力得以培養(yǎng)，核心素養(yǎng)得到發(fā)展。

2 ?核心素養(yǎng)視域下高中物理實驗教學創(chuàng)新策略

2.1 ?借助先進儀器和方法，利用信息技術融合課堂教學對實驗教材進行挖掘

隨著教育教學技術手段的不斷更新和發(fā)展，物理實驗的載體也越來越多，而且還越來越精確和先進。為使學生核心素養(yǎng)能夠在物理實驗教學中得到有效的培養(yǎng)，教師可以將原來教材的物理實驗與現代教學技術進行融合，以提高實驗教學的有效性。如在驗證牛頓第二定律的實驗中，教材采用的是利用打點計時器打下的紙帶來測量小車的加速度和速度，實驗中把砂和砂桶的重力當成是小車所受的合外力，這樣做原理上存在系統(tǒng)誤差，而且學生還不理解為什么只有當小車質量遠大于砂和桶的質量時，才能將砂和砂桶的重力當成是小車所受的合外力。在做完教材的實驗之后，我們可以借助于其它先進儀器改用更直觀更精確的方法來驗證本實驗：利用光電門測小車加速度和速度，力傳感器測小車所受合外力，改用氣墊導軌來減小小車所受摩擦阻力，這樣可以使實驗更加精確，也更為便捷，學生更容易理解，有利于培養(yǎng)學生的科學思維能力。此外信息技術融合課堂教學可以大大提高實驗教學的有效性和創(chuàng)新性，如使用DIS數字實驗技術，利用傳感器、數據采集器等收集實驗所得數據，再借助計算機分析實驗數據、得出實驗結果等現代化教學手段。有的物理實驗現象不是很直觀，這時可以利用視頻動畫或采用微小放大法來優(yōu)化實驗過程，用慢鏡頭播放進行輔助教學，從而使得這些技術在物理實驗教學中充分發(fā)揮，也能夠使學生的物理實驗探究興趣有效激發(fā)，學習態(tài)度變得更加積極主動，物理素養(yǎng)得到提升發(fā)展。

2.2 ?精心設置分組實驗，合作學習優(yōu)化探究方式

學生個體之間具有一定的差異性，有些學生物理基礎知識掌握得比較扎實，而有的學生則具有較強的動手實驗能力，還有的學生思維極為活躍，能夠帶領學生進行實驗創(chuàng)新，還有部分學生，在實驗數據處理能力方面有特長。由此，“教學相長”不失為一種好的教學方式。通過對學生進行分組，讓他們分工協作，在合作過程中將自己的特長充分發(fā)揮出來，從而使得學生的動手操作、問題解決、數據處理以及反思評估能力得到培養(yǎng)。并且通過合作學習，感受集體的力量，增強集體觀念，在互相合作過程中，領會別人的思想觀點，觀察別人設計操作，大家取長補短，共同進步。

例如，物理必修Ⅰ“探究做功與速度變化的關系”這個實驗，在教學過程中建議先對學生進行科學合理的分組，然后再提出一系列具有探究價值的問題，如“應該如何對測量功進行設計，功的數值是否一定要測出”“為什么每根橡皮筋都要相同，怎樣保證每次實驗橡皮筋伸長量相同”“如何對實驗中小車的速度變化加以測量，小車的質量是否一定要測出”“本次實驗探究要得到什么結論”等，學生在參與小組合作的時候，首先需要大家共同討論，明確實驗原理，制訂實驗方案，協作完成整個實驗。如關于平衡摩擦力這步，大家討論“可以采用何種方式來平衡小車受到的摩擦力”以及“應該如何判斷是否已經平衡摩擦力”，每位同學都可以提出自己的設計方案并加以分析，再根據所提供的器材制定最佳方案。還有關于如何處理實驗數據這步，可以啟發(fā)學生處理實驗數據有哪些方法，圖象法處理實驗數據有什么優(yōu)點，除了課本講的實驗外，本實驗還有哪些方法可以對本實驗加以創(chuàng)新，等等。在這一過程中，教師應及時對學生進行指導，做到師生互動，讓他們體會設計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、根據實驗數據得出結論的過程，這個交流、評估、反思的過程就是學生能力和素養(yǎng)不斷提高的過程，當然，在探究過程中教師需要及時發(fā)現學生在實驗操作中存在的問題并加以糾正以提高實驗的精確性和科學性。

2.3 ?有效利用課后趣味性實驗進行創(chuàng)新拓展

探究性實驗設計，其本質的目的是對學生的實驗素養(yǎng)進行科學培養(yǎng)。而且，在開展探究性實驗過程中，還能夠將學生的主動性積極性充分地調動起來，進而使得學生的創(chuàng)造性思維、問題解決能力得到有效的提升。由此，對課后的趣味性實驗加以利用，也可以達到對實驗進行創(chuàng)新的目的。

開展課外探究實驗主要有如下兩種策略：一是將與生活聯系密切的內容設計為校本課題，讓學生在課后進行課題研究和實驗制作。例如學習完必修Ⅰ之后，可以讓學生開展以橋梁設計為內容的課題研究，利用所學物理知識及閱讀科普讀物設計橋梁的材料及性能，自己親自制作一個橋梁模型等。還可以進行如“菜刀上的力學”“剎車時車輪抱死的利與弊”等課題的研究，在課題研究與實驗設計的過程中，既加深了學生對所學知識的理解，又培養(yǎng)了學生的科學思維能力，增加了學生的學習成就感。二是將日常生活與物理探究實驗有機融合。例如“水火箭”這個探究性實驗，在這個實驗中，要探究瓶中所裝的水量與發(fā)射高度的關系，水量多反沖力作用時間長，但瓶和水的重力也增加了，可以利用這一探究性實驗的趣味性，來激發(fā)學生的學習興趣。可以將這個探究性實驗當作是課后作業(yè)布置給學生，進行實驗方案設計。在實驗探究過程中，主要目的并不是要借助多么先進的實驗器材，而是在這一過程中使學生獨立思考的能力、動手操作能力以及溝通協作的能力得到鍛煉。而在經過自身親自設計與參與之后，學生的模型建構能力、解決問題能力便可以得到培養(yǎng)，學生的核心素養(yǎng)也可以得到提升。

3 ?結束語

總的來說，核心素養(yǎng)視域下對高中物理實驗進行創(chuàng)新教學，需要從核心素養(yǎng)的四個維度出發(fā)，進行全面科學的培養(yǎng)。要靈活采用不同的教學措施，如借助先進儀器和方法挖掘實驗教材、精心設置學生分組實驗優(yōu)化教學方式以及有效利用課后趣味性實驗進行創(chuàng)新拓展等，從而使學生學科素養(yǎng)能夠在高中物理實驗教學創(chuàng)新過程中得到提升，同時也及大地提高了高中物理實驗教學的有效性。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.