淺談基于核心素養下高中物理實驗教學

曹莉

摘 要：物理是一門以實驗為基礎的學科，在高中物理的具體教學當中把握實驗的重要作用，會對同學們的成長有更好的引導作用.本文主要圍繞以核心素養為前提的高中物理實驗教學，通過從演示實驗教學、設計實驗教學、探究實驗教學三方面闡述教學不僅要引導學生熟悉物理實驗，還要通過實驗建立物理觀念，培養發散和創新思維，從而提升物理學科的核心素養.

關鍵詞：高中物理;實驗教學;演示設計;策略

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2021）03-0056-02

物理實驗是學生學習物理知識的有效方式之一，也是高中物理教學的重要組成部分.由于實驗分值在考試中占的比例相對較少，導致高中物理實驗教學采取在“紙上”做實驗或者講實驗的方式進行，教師和學生的不重視往往使物理學科的教學無法獲得良好的成果.物理學科的學習離不開實驗，改進實驗教學才是當下教師應當做出的明確選擇.

一、立足演示實驗，構建物理觀念

在日常的物理教學當中，特別是與實驗有關的教學內容，需要各位教師給同學們進行充分的演示實驗，或者是帶領同學們走入實驗室進行親自的體驗.可是在目前的教學環境下，并不是所有的學校都有條件給同學們創建完備的實驗室，只能提供教師演示的相關實驗設備，所以這就給各位教師的實驗教學提出了一個基本的限制條件.物理演示實驗實際上是配合課堂教學由老師操作學生觀察過程的實驗教學形式，這些演示實驗的教學大部分都是幫助學生理解物理概念和規律，利用好演示實驗引導學生通過觀察學習，會有事半功倍的效果.在演示實驗教學中，教師可以從實驗展示形式和師生互動方式兩方面考慮改進，幫助學生構建物理觀念.

實驗展示方式分為很多種，具體的方法選擇需要根據課堂教學的內容來決定.一般來講有真實實驗和虛擬實驗兩種：可以利用物理實驗道具教師進行演示，可以選取多媒體方式進行演示，還可以通過學生分組親自操作演示，這些不同的方式都有助于學生理解物理概念和規律，教師可以結合教學內容靈活使用不同的方式演示實驗.如實驗“探究影響電荷間相互作用力的因素”的演示，其教學目標是探索庫侖定律，但這類“電荷”概念的實驗都沒有具體實物，因此教師可以選用多媒體等方式向學生演示;如“勻變速直線運動的研究”實驗，實驗器材簡單易取，教師不妨讓學生分組合作操作體會勻變速運動的研究.演示實驗需要學生的觀察和思考，師生互動方式比較局限，教師也可以選擇設置問題“問答”進行，或者師生共同“討論”進行.如沖量實驗教學時，首先讓學生猜想“一個雞蛋從高處掉落是否會破碎？”，隨后讓學生觀看一段實驗視頻——雞蛋從高處墜落在鐵盤中又反彈起來，引導學生運用課堂的知識內容解釋其中的緣由.教學過程中，適當的互動有利于調動學生學習的積極性，促進學生深入思考，構建其物理概念.而且互動的過程也可以讓同學們發現自己的思維方式存在的不足，在未來的學習過程當中能夠更有針對性的改進.而同學們通過與教師的互動，也可以把自己的問題反饋給教師，教師能夠更有針對性地給予學生充分的指導.

演示實驗教學能讓學生對物理概念和規律理解地更加深刻，這些抽象、難以用言語表述清楚的概念在演示的幫助下更加具體直觀，學生對這些物理現象的理解記憶也會更加深刻，同樣對學生建立物理觀念有著重要幫助.

二、重視設計實驗，培養思維創新

設計實驗方案事實上對學生的實驗素養有著很高的要求，一方面要求學生對實驗器材熟悉和了解，另一方面要求學生對實驗的步驟掌握嚴密清晰的邏輯思維.充分的考慮到同學們的個人能力和實際的學習特點，在開始帶領同學們進行實驗設計的時候，教師一定要給同學們規定明確的設計方向，要讓同學們的實驗設計能夠有明確的目標.設計實驗的教學要拆分成許多步，從明確實驗目的開始，到選擇實驗原理，最后設計實驗步驟，這些環節的具體教學有助于提升學生獨立設計實驗方案的能力，對實驗設計方案的反思和改進則有助于培養學生的獨立思考能力和創新思維能力.正是因為實驗設計的步驟比較復雜，所以為了節省更多的課堂時間來給同學們進行實驗操作的體驗，我們可以讓同學們以小組合作的形式來進行實驗的設計，每一個同學在小組當中的分工不同，各司其職，從而打造一份更加完善的設計方案.具體的小組劃分形式應該按照同學們的實際學習能力和學習情況來完成，每一個小組應該勢均力敵，小組成員的能力要有所差異，要能讓優秀的成員帶著物理學習能力較弱的學生前進，在同學們的相互幫助下更能實現共同的提高.這樣的教學才是更有意義的，也能讓同學們真正的做到課堂上的責任明確，讓每一個學生都能在課堂上體現出自己的價值，找到課堂教學的意義，成為課堂真正的參與者.

首先每個實驗目的的確定大部分來源于假設和猜想，這些假設和猜想最終指向與實驗有關變量的確定，最終根據變量的控制來實現實驗目的.學生確定實驗目的時，教師要注意指導學生提出有道理依據的猜想.如“探究滑動摩擦力與哪些因素有關”實驗教學時，學生提出滑動摩擦力和物體表面的粗糙程度、形狀、大小、壓力和面積有關，教師要及時提問學生猜想的依據，避免學生想當然的猜想影響變量的確定.其次實驗原理的選擇包括了實驗步驟的整體思路，教師應引導學生結合自己已知的知識和經驗對問題進行相應匹配，通過對方案的創新和改進得到最貼切的實驗方案整體思路.最后實驗方案的設計是一個繁瑣的過程，不僅要選擇實驗器材以及確定實驗步驟，還要針對有關問題進行改進.教師在教學中要重視學生解決問題能力的培養，如“探究加速度與力、質量的關系”實驗中存在一些問題——力不變的情況下探究加速度和質量的關系，如何保持力不變？解決這個問題就要應用受力分析方法，這些物理知識的綜合運用恰好能提升學生的解決問題能力.

設計實驗是實驗教學中最重要的部分，也是難度最大的一部分.教師在教學中應按照目的、原理、方案的順序依次引導學生解決其中發現的問題，并幫助學生將知識、理念和思路整合在實驗中，培養學生獨立設計實驗的能力.

三、挖掘開放實驗，有效提升素養

探究實驗相對于其他實驗，具有開放性的特點，學生在課內課外都能參與實驗探究的過程，親自動手的過程中學生的動手能力、創新能力、思維品質都能得到有效提升.開放性實驗的引入是有必要的，教師的教學不妨考慮從實驗題材選取的開放和學生活動的開放兩面入手，以學生為主體倡導學生學習新理念、培養新觀念、提升核心素養.

開放性實驗可以是教材中的改進實驗，也可以是師生共同創新的實驗，還可以是“無法實現”的書面實驗.教材中許多實驗的操作器材具有一定的時代特點，對實驗器材的更換也能促進學生深刻認識該實驗的意義.如“探究小車勻速直線運動”的實驗器材中，使用氣墊導軌代替長木板能讓實驗結果更加準確，光電計時器也能代替打點計時器記錄更精確的數值.教師應該鼓勵學生對教材實驗中任何部分提出改進的意見，大膽地做出改變并不見得一定是一件壞事.此外，實驗的活動形式也可以有所改變，開放性實驗可以發生在教師的教學課堂上，也可以發生在課后思考后，還可以出現在學生的課余生活中.例如“電磁感應現象”的學習后，有些學生對該物理現象表現出明顯的熱情，教師不妨讓學生嘗試“簡易電動機”的實驗——在干電池上纏上一半的線圈，形成一個開口的線框，再把小磁鐵放在其中一個電極上，讓學生思考一下問題：為什么線圈能夠持續轉動？有什么方法能讓線圈保持轉動的同時不抖動？把每一步步驟明確傳達給學生，并在旁邊寫下關于開放性實驗的問題，讓學生通過操作鞏固知識、引發思考.這種操作性強的實驗，同樣能促進學生學習的積極性.

開放性實驗是實驗教學中必要的一部分，教師通過對實驗題材的開發和實驗場所的開放引導學生操作一些可行性的實驗，不僅能讓學生發現物理實驗操作中蘊含的樂趣，還能增強學生的思維能力.

總之，物理學科是一門以實驗和觀察為基礎的學科，學生的學習離不開實驗.不管是現象明確的演示性實驗教學，還是邏輯性明確的設計實驗教學，還是隨性的開放性實驗教學，都對學生的動手能力、思考能力和創新能力有一定的幫助.教師在進行實驗教學時，要注重引導學生感知其中的物理知識、構建相應的物理理念以及通過思考探索來提升核心素養.

參考文獻：

[1]趙亞偉.淺談高中物理教學中的實驗教學[J].課程教育研究，2019（49）：188.

[2]周青.核心素養背景下高中物理實驗教學探究[J].科學咨詢（教育科研），2019（12）：260.

[責任編輯：李 璟]