聚焦實驗教學發展科學素養

摘要：立德樹人教育目標落實的具體化就是培養學生良好的素養，為學生的成長打下扎實的基礎。高中物理是一門以實驗為基礎的課程，在高中物理教學中，教師要針對教學目標以及學生的實際認知規律，設計合理的實驗教學對策和流程，促進學生科學素養的發展，構建更加開放多元的高中物理教學環境。

關鍵詞：高中物理;實驗教學;科學素養

現如今，雖然隨著新課程改革的進行，實驗教學的重要性得到了一定的提高，但是學生的科學素養卻沒有得到較好的發展，學生對物理觀念應用的能力亟待加強，給學生的物理深入學習帶來了不良的影響。因此，在高中物理實驗教學中，教師要進一步加強對學生科學思維的鍛煉，引導學生用有效的實驗思路去探索物理現象，總結物理規律，塑造學生良好的科學態度與責任，使學生的科學素養得到有效的發展。

一、 高中物理實驗教學中培養學生科學素養的原則

（一）將培養學生良好實驗習慣放在首位

習慣的養成雖然看似比較簡單，但是一個良好的習慣卻可以在潛移默化中改變一個人的身心素質，而不良的習慣則就像是一筆償還不完的債務，給學生的生活和學習都帶來消極的影響。因此，在高中物理實驗教學中，教師要引導學生養成優良的學習習慣。在做實驗的過程中，學生要注重傾聽和表達，強調合作和思考，認真記錄實驗當中觀察到的現象，從而讓自己的實驗觀察效果變得更加理想，在點滴的積累中促進學生科學素養的發展。

（二）重視學生對物理基本觀念的構建

在高中物理教學中涉及的物理觀念是十分豐富的，包括物質、能量、相互作用等，讓學生掌握這些物理觀念不是為了提升學生的解題能力，而是使學生可以形成嚴謹的思維方式，學會使用物理的角度去思考問題。因此，在高中物理實驗教學中，教師要注重使學生經歷物理觀念形成的整個過程，引導學生進行深度的體驗，讓學生領悟到科學的物理實驗研究思想，養成積極樂觀的物理實驗態度，構建起完善的物理基本觀念，提高學生對物理實驗原理的掌握。

（三）促進學生創造性思維的發展

創造性思維是創新的源泉，在教學當中落實對學生創造性思維的培養已經成為教育工作者的共識，并且，創造性思維的形成也是學生科學素養發展的重要助力。因此，在高中物理實驗教學中，教師要從興趣的角度入手，提高學生參與實驗探究活動的積極性，讓學生擁有充足的時間和機會可以表達自己的思想，使學生在探究當中將形象的思維提升為抽象的思維，從而促使學生形成務實的科學實驗態度。比如，在實驗教學中，教師可以讓學生自己去設計實驗方案，讓學生根據自己的已有知識經驗去解決問題，從而充分地調動學生的自主性，使學生的綜合能力得到提升。

二、 立足演示實驗，發展學生物理素養

（一）課堂演示傳統實驗，激發學生學習興趣

課堂是教學活動展開的主陣地，是學生消化吸收知識的主要途徑，因此，教師一定要充分利用好課堂的重要價值，引導學生通過實驗的方式來學習相關的實驗原理，理解必要的物理知識。教師要積極開發多種課堂演示實驗資源，通過演示實驗的方式來提高課堂教學的直觀性，激發學生的學習興趣，使學生借助于直觀的資料來理解物理概念、掌握物理規律。

比如，在教學“自由落體運動”的過程中，我在課堂上給學生演示了“毛錢管”的實驗。實驗在一個真空的環境下進行，在真空管內，羽毛和硬幣同時下落。學生可以首先猜一猜哪個物體會先落到底端，大部分學生都以為重一些的硬幣會首先落到底端，但是實驗現象卻表明兩個物體是同時落到底端的。這個實驗現象大大地出乎學生的意料，學生紛紛發出了質疑。之后，我再根據學生的好奇心和實驗現象，引導學生去了解自由落體運動。

再比如，在教學“反沖運動·火箭”的過程中，筆者在課堂上展示了三個演示實驗，引起學生對其中相關物理現象的關注，促進學生對反沖運動觀念的掌握。演示實驗一的步驟為將氣球充好氣，然后松開手，觀察氣球是向著哪些方向飛行的;演示實驗二的步驟是利用多媒體設備向學生展示火箭發射的視頻;演示實驗三的步驟是通過微課視頻向學生展示了一個自制的反擊式水流機，并且讓學生觀察水流機的運作方式。這三個實驗當中包含著類似的物理觀念，在實驗演示完之后，我再引導學生去總結實驗當中的現象，使學生通過親眼觀察形成運動的觀念。

（二）開發先進教育技術輔助演示實驗

物理知識是充滿魅力的，讓學生通過親眼見證的方式來掌握物理知識，可以有效地開發出學生的智能，使學生形成良好的科學態度。但是在實際的高中物理實驗教學過程中，經常會由于實驗載體過于復雜、課堂時間不足等原因而無法將實驗演示出來，從而在一定程度上降低了學生對物理課堂的期待。因此，在教育信息化發展的過程中，高中物理教師還要形成開放的教育觀念，積極利用各種先進的教學技術來進行多樣化的演示實驗，從而用新鮮的事物激發出學生的學習興趣，也能夠培養學生積極的科學探究態度。

比如，在教學“分子及其熱運動”的過程中，學生對于布朗運動很感興趣，但是對于布朗運動的具體情況，學生只能夠進行大概的猜測和想象，卻沒有辦法真正用肉眼觀測的方式去了解布朗運動，而如果在課堂上使用到光學顯微鏡，一次也只能讓一個學生去觀測。因此，在此次的課堂上，我引導學生利用教室電腦上配備的虛擬實驗軟件來進行探究，學生可以根據自己的好奇心，選擇各種顆粒，讓虛擬軟件模擬出顆粒的真實運動，提高學生參與課堂學習活動的積極性，提升課堂教學的效率。

再比如，在教學“摩擦力”的過程中，我使用了拉力傳感器和計算機軟件來進行教學，讓學生可以在計算機軟件的幫助下，快速地對物體受到的摩擦力變化情況進行觀察，得到清晰的圖像，從而提升學生的課堂學習效果。

三、 精心設計學生分組合作探究實驗

探究性實驗是發展學生科學素養的重要途徑，可以使學生真正地沉浸在課堂上，感受物理知識的魅力，在動手實踐中牢牢地掌握物理觀念。在學生實驗探究的過程中，教師也要加強學生之間的互動交流，讓學生之間通過分工合作來完成任務，發展學生的問題解決能力、合作交流能力、數據處理能力和反思評估能力。

每一個學生都有著自己的優勢，有的學生有較好的動手操作能力，有的學生喜歡設計實驗方案，有的學生會快速地處理實驗數據。因此，讓學生通過分組合作來進行實驗探究，可以使學生的優勢得到進一步的發展，并且幫助學生發現自己的問題，促使學生之間做到取長補短。

比如，在“實驗：探究功與速度變化的關系”教學中，我將學生分成了幾個小組，讓學生在合作當中探究物理觀念。首先，我按照組內異質的原則將學生分成了幾個小組，確保小組內的成員之間可以相互配合著完成任務。之后，我再給學生布置合作探究的任務。任務1：怎樣去有效地改變功和測量功？針對這個任務，學生要具體思考“在實驗探究中，小車受到的摩擦力需要被平衡，那么可以使用什么方法去平衡？”。任務2：怎樣準確地測量出小車的速度變化？圍繞著這個任務，學生需要思考“在小車運動過程中，紙帶記錄下的信息和小車的運動之間存在著什么樣的關系？”。在學生了解了任務和具體的問題之后，學生就要開始動手設計實驗方案。各個小組的實驗方案可以通過合作討論的方式完成，也可以根據小組的分工需求，由某個成員來完成，其他組員負責監督和完善。之后，學生針對實驗方案，展開具體的行動，完成探究的目標。這樣，通過讓學生針對任務和問題來展開具體的探索，可以有效地挖掘出學生的實驗探究能力，讓學生在課堂上進行積極的思考，發現物理學習的有效方法，從而極大地發展了學生的科學素養。

再比如，在“自感現象·渦流”的實驗教學中，因為對學生的實驗素養要求比較高，因此，在學生實際展開實驗探究之前，我首先給學生提供了相關的導學單，讓學生利用導學單去進行預習，熟悉電路圖的搭建方法，掌握基本的實驗原理，從而使學生取得更好的實驗探究效果。

另外，在學生合作探究的過程中，由于高中階段的學生實驗技能掌握還不夠扎實，因此，教師要在這個過程中起到引導的作用，在學生需要時提供必要的幫助，讓學生可以高效率地進行實驗探索，獲得科學素養上的成長。

四、 引導學生展開多元化的課后探究實驗

物理知識在現實生活中有著十分廣泛的應用，對于啟發學生的智慧思維有很大的幫助，因此，將實驗教學還原到學生的現實生活中去，對于發展學生的科學素養有很大的幫助。在高中物理教學中，教師要根據教學內容的特點和學生的認知規律，引導學生展開多元化的課后探究實驗，激發出學生的實驗創造能力，讓學生可以將抽象的物理知識和現實生活中的現象聯系在一起，從而促進學生的知識遷移，全面地提升學生的科學素養。

比如，在教學“牛頓運動定律”的過程中，我給學生布置了一項在課下進行實驗探究的學習任務，讓學生以“雞蛋撞地球”為主題，設計一個保護雞蛋的裝置，讓雞蛋在距離地面高度為10米的地方下落之后無損。這樣的任務在提出之后就引起了學生的質疑，學生都認為這樣的活動不可能完成。于是，我讓學生首先將任務放下，在學習中去思考到底有沒有可能做到。當學生在學習了牛頓第二定律的知識之后，學生可以總結出雞蛋落到海綿墊或者其他物體上的運動變化情況，也找到了解決這個問題的思路。就這樣，學生利用自己學到的知識，使用各種材料來設計相關的保護裝置，讓課后學習生活變得繽紛多彩。

當然，讓學生在課后去進行實驗探索，教師絕不能形成功利性的觀念，而是要鼓勵學生大膽地發散自己的思維，享受開放性實驗的過程，從而激發出學生的創造性思維。同時，教師也要肯定學生的課下學習成果，展開積極的課后評價，為學生的創意實施提供理論上的支持，從而讓學生養成良好的課下探究習慣，培養學生積極的物理學習興趣。

五、 改善高中物理實驗探究評價機制

實驗教學要強調過程而不是結論，如果教師一味地強調結論，會導致學生也形成功利心理，在實驗中放棄探索，只注重驗證，從而失去了實驗教學的初衷。因此，教師要針對實驗評價的機制進行改善，使用主體多元、內容多元的評價機制來優化學生對實驗的認識，使學生可以對實驗學習產生深層次的思考，發展學生良好的科學素養。

實驗教學評價的內容要集中在學生的探究過程中，教師要對學生在實驗中的表現進行充分的觀察，了解學生的合作意識、實驗設計能力、動手操作能力等的具體情況，從而給出合理的評價。此外，教師還可以使用主體多元的評價手段，讓學生通過自我評價、學生間評價、小組間評價等來形成廣闊的視野，發現自己容易忽視的問題，使學生可以更好地認識到自己的缺漏。同時，教師還可以使用檔案袋評價的方式，將學生在實驗過程中的實驗數據、實驗裝置設計等裝入到檔案袋中，從而方便教師和學生系統地整理某一段時間內的實驗學習過程，體現學生的成長。

在高中物理實驗教學中，教師要堅持以德樹人的教育觀念，站在學生的角度上思考問題，了解學生在物理實驗探究中存在著的缺漏，采取有效的對策去完善學生的物理探究經歷，促使學生掌握有效的物理學習方法，感受物理文化的魅力，促使學生的科學素養可以在實驗探究過程中得到不斷的成長。

參考文獻：

[1]王宇辰.新課程標準下高中物理實驗教學現狀的調查研究[D].華中師范大學，2015.

[2]劉芬.基于微課的高中物理探究性實驗有效教學的研究[D].南京師范大學，2014.

作者簡介：

于忠，山東省威海市，乳山市銀灘高級中學。