物理實驗教學(xué)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

舒杰

摘要：明確新課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)生核心素養(yǎng)體系下科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵，依托科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，對物理實驗教學(xué)中選取實驗對象、創(chuàng)設(shè)實驗問題、完善可視化實驗過程、引導(dǎo)學(xué)生參與實驗等實驗環(huán)節(jié)步驟進(jìn)行綜合設(shè)置。結(jié)合物理實驗教學(xué)特征，對引導(dǎo)興趣、直觀化、情境化的實驗特征能夠激發(fā)學(xué)生主動探索未知熱情、逐漸增進(jìn)運(yùn)用實驗進(jìn)行邏輯分析的實證意識進(jìn)行培養(yǎng)，不斷提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平。

關(guān)鍵詞：物理實驗;教學(xué);科學(xué)素養(yǎng);引導(dǎo)

物理學(xué)科的教學(xué)工作任務(wù)是將物理知識教學(xué)與物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)相互結(jié)合，其中物理核心素養(yǎng)包含學(xué)生對于物理的正確觀念、在物理學(xué)習(xí)過程中能夠產(chǎn)生對待事物的科學(xué)思維、能夠養(yǎng)成對于未知事物的科學(xué)探究動力以及建立起正確的科學(xué)態(tài)度形成科學(xué)責(zé)任感四個方面。相比于理論知識教學(xué)，物理課程體系還需要將繽紛多彩的物理世界呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生通過感知、聯(lián)想，建立起對于物理知識的認(rèn)同，產(chǎn)生興趣，才能夠自覺地參與到物理學(xué)習(xí)當(dāng)中來，自發(fā)地進(jìn)行自身科學(xué)世界觀的完善，為形成科學(xué)素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

一、物理學(xué)科中的科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)素養(yǎng)是物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)當(dāng)中的內(nèi)容外延，是相較于物理核心素養(yǎng)更為宏觀的人的綜合思想素質(zhì)。目前學(xué)術(shù)領(lǐng)域?qū)τ诳茖W(xué)素養(yǎng)的理論體系主要遵循美國“2061”計劃，即認(rèn)定科學(xué)素養(yǎng)需要包含對于自然界的熟悉與掌握、能夠應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)的手段方法、能夠建立起科學(xué)原理概念的認(rèn)知、具有事物判斷的科學(xué)思維能力、運(yùn)用科學(xué)知識和思維來進(jìn)行人與社會問題的處理等多個環(huán)節(jié)。從特征上來看，知識掌握、科學(xué)思維以及科學(xué)體系的運(yùn)用，與我國新課程標(biāo)準(zhǔn)對于物理核心素養(yǎng)的要求相一致，物理教學(xué)工作所培養(yǎng)的物理核心素養(yǎng)的本質(zhì)，實際上就是幫助學(xué)生不斷提高科學(xué)素養(yǎng)，鍛煉并完善其科學(xué)應(yīng)用能力。

二、基于科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的物理實驗教學(xué)實踐

物理實驗教學(xué)是物理教學(xué)過程中較為常用的一種教學(xué)手段，教師通過物理實驗的方式，進(jìn)行更為直觀的物理學(xué)原理的呈現(xiàn)。同時學(xué)生能夠親身參與到物理實驗當(dāng)中，自主感知物理理論的現(xiàn)實含義。在教師引領(lǐng)之下，學(xué)生還能夠結(jié)合物理實驗成果，進(jìn)行問題思考。對于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)而言幫助巨大。

（一）巧妙選擇物理實驗的對象

實驗教學(xué)通常與物理課堂理論教學(xué)相結(jié)合，在教學(xué)計劃中，教師通常需要先進(jìn)行理論介紹，再借助實驗演示手段進(jìn)行理論驗證。同時大部分實驗內(nèi)容與日常生活緊密關(guān)聯(lián)，學(xué)生能夠在生活當(dāng)中掌握一定的物理規(guī)律。基于這兩點，物理實驗教學(xué)開展之前，學(xué)生通常會建立一個知識“前概念”，這個概念通常是模糊不清的，部分學(xué)生的概念正確，在后續(xù)的實驗觀摩參與中，能夠加固概念印象;部分學(xué)生的概念錯誤，則需要教師在實驗引導(dǎo)過程中利用一定的教學(xué)手法，幫助學(xué)生進(jìn)行概念的重塑。

事實上，錯誤的模糊前概念更多來源于學(xué)生對于日常生活中的物理現(xiàn)象觀察不足所導(dǎo)致的，學(xué)生很難將抽象的物理概念與日常生活中具象的物理現(xiàn)象進(jìn)行機(jī)密連接。因此教師需要進(jìn)行實驗對象的巧妙篩選，一方面，要結(jié)合理論教學(xué)，針對學(xué)生前概念的認(rèn)知掌握情況，對學(xué)生是否形成正確的物理觀念進(jìn)行了解，進(jìn)而為不同物理知識掌握情況的學(xué)生制定相對應(yīng)的教學(xué)方案;另一方面，物理實驗的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)盡可能地與學(xué)生的日常生活進(jìn)行貼合，在材料選擇、實驗過程設(shè)計方面，突出生活化和趣味性。學(xué)生既能夠從中感受到物理規(guī)律帶來事物改變的新奇體驗，同時也能夠與自身生活場景進(jìn)行聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生聯(lián)想思維，潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生形成對于未知事物的探索精神。例如在光的傳播與折射中實驗中，教師在選取實驗對象時，就必須考慮如何與生活場景相聯(lián)系，同時將光在不同介質(zhì)中的折射進(jìn)行最為直觀的呈現(xiàn)。教師可以采用水杯中放置鋼筆的方式，引導(dǎo)學(xué)生對鋼筆水內(nèi)和外側(cè)有何種不同進(jìn)行觀察，同時引導(dǎo)學(xué)生自主參與到實驗當(dāng)中來。

（二）合理創(chuàng)設(shè)實驗問題

物理實驗教學(xué)不僅僅是進(jìn)行物理規(guī)律的實驗展示，教師還需要以問題導(dǎo)入為基本邏輯，通過創(chuàng)設(shè)問題的方式，引領(lǐng)學(xué)生在實驗過程中進(jìn)行物理理論驗證、物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)，并最終解決問題。受限于學(xué)生物理知識掌握程度，教師在實驗問題的創(chuàng)設(shè)中，需要同時體現(xiàn)真實性和階梯型兩個特征。真實性特征主要是指物理問題應(yīng)當(dāng)能夠聯(lián)系實際，學(xué)生在了解問題時不會產(chǎn)生陌生感和疏離感。這樣的問題與學(xué)生的真實物理體驗和生活情境緊密相關(guān)，使學(xué)生能夠更好地理解問題訴求;階梯型是指問題的設(shè)置要具有梯度，采用層層遞進(jìn)的方式，由易至難，留給學(xué)生思維緩沖的空間。例如在摩擦力課程的實驗中，教師選用小車模型對汽車所處的不同運(yùn)動軌道進(jìn)行運(yùn)動過程展示。其中一個軌道為不平整的模板軌道、另一個軌道為小車專用的金屬軌道。在實驗之前，教師應(yīng)當(dāng)組織學(xué)生對不同材料可能產(chǎn)生的摩擦力大小進(jìn)行思考，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活情境來給出答案。隨后，在實驗進(jìn)行過程中，教師適時提出造成小車運(yùn)動出現(xiàn)不同速度的原因、那種軌道對于小車運(yùn)動更有好處等問題進(jìn)行提問。通過開始簡易的問題，幫助學(xué)生樹立信心。伴隨問題難度的逐漸加深，學(xué)生需要迎接更為艱巨的挑戰(zhàn)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生敢于至面困難的科學(xué)精神。需要注意的是，問題的難度推進(jìn)不能思維跨度過大，避免學(xué)生因產(chǎn)生畏難情緒而放棄思考。

（三）呈現(xiàn)可視化的實驗現(xiàn)象

實驗教學(xué)與理論教學(xué)最大差別在于實驗教學(xué)能夠?qū)⑽锢砝碚摰目陀^表現(xiàn)以最為直觀具象、可視化的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前。對于一些較為復(fù)雜的實驗，教師可以在演示之前進(jìn)行多次實驗預(yù)演，保證各個實驗環(huán)節(jié)操作精準(zhǔn)，提高實驗的成功率。在實驗過程中，為了能夠使每一名學(xué)生都能夠觀察到實驗過程和實驗現(xiàn)象，教師還可以利用多媒體設(shè)備，對實驗過程進(jìn)行屏幕投影，避免部分學(xué)生因距離較遠(yuǎn)、人數(shù)較多無法近距離觀察實驗過程。

（四）增強(qiáng)學(xué)生的實驗參與性

“絕知此事要躬行”，親身參與對于知識的理解更為透徹。傳統(tǒng)實驗教學(xué)通常是教師演示、學(xué)生觀摩。為了能夠增進(jìn)學(xué)生對于物理現(xiàn)象的理解能力，實驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)將學(xué)生參與的實驗活動作為主體，為學(xué)生打造自主探知、自我總結(jié)、形成認(rèn)同的物理學(xué)習(xí)環(huán)境氛圍。對于教學(xué)系統(tǒng)來說，可以通過開放學(xué)校實驗室、打造家庭實驗兩種方式來進(jìn)行創(chuàng)新。首先，在保障安全、教師參與指導(dǎo)的環(huán)境下，物理實驗室可以通過申請的方式對學(xué)生開放，教師根據(jù)申請情況，提前進(jìn)行實驗準(zhǔn)備，為學(xué)生講解規(guī)章制度和實驗儀器使用方法，全程監(jiān)督，保障學(xué)生的實驗安全。家庭物理實驗是一種建議的課外實驗，對于具備條件的家庭，教師可以在保證安全性的前提下為學(xué)生提供家庭實驗環(huán)境布置的指導(dǎo)，方便學(xué)生在家庭業(yè)余時間，針對不理解的物理問題，通過親身實驗的方式，進(jìn)行探索解決。

三、討論與總結(jié)

從物理實驗教學(xué)開展情況來看，物理實驗教學(xué)具有生活化、趣味性、參與度等幾個方面的重要特征。對于科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)來說，學(xué)生既需要掌握豐厚的物理知識，同時要具備科學(xué)解決問題的思維和探索求知的動力。物理實驗教學(xué)借助拉近物理與生活的距離、增強(qiáng)學(xué)生的參與熱情以及為學(xué)生提供親身參與操作等方式，為學(xué)生提高科學(xué)素養(yǎng)奠定了一定基礎(chǔ)。直觀有效的物理實驗教學(xué)方式，能夠為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供助力。

參考文獻(xiàn)

[1]趙占兵.加強(qiáng)高中物理問題教學(xué) ?培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)[J].成才之路，2021（24）：94-95.

[2]林麗貞，洪茲田.指向“科學(xué)探究”素養(yǎng)提升的高中物理實驗教學(xué)[J].實驗教學(xué)與儀器，2021，38（Z1）：4-6.

[3]胡越男.高中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].中學(xué)教學(xué)參考，2021（20）：43-45.