核心素養下的高中物理實驗策略探究

祝層樣

（江西鷹潭田家炳中學 江西鷹潭 335000）

實驗是高中物理學科的教學重點，一節有探究價值、內容豐富、形式新穎的實驗課，不僅能激發高中生物理學習的熱情，也能幫助學生養成良好的物理學習觀念。隨著新課改的深入推行，培養學生的學科核心素養已然成為高中物理教學的主要任務。其中物理觀念、實驗探究、科學思維、科學態度與責任均為物理學科核心素養的重要組成，需要教師以實驗作為教學載體，將這些核心素養巧妙融入實驗課程當中。為了達成此目的，物理教師應當結合教學實踐，從中總結成功的授課經驗，為學生營造和諧、高效的實驗學習環境。

一、促進合作探究，實施實驗教學的關鍵

物理實驗教學可以將抽象知識點形象化，這有利于提高教學效率，“小組合作探究”是構建高效課堂的重要教學手段。因此，教師在實施實驗教學過程中要注重促進學生之間的合作探究，以此讓他們在共同交流的過程中解決學習問題、完成物理實驗，借此方式，課堂氛圍會變得更加活躍，學生的合作探究等學習能力可以得到鍛煉。由此可見，在高中物理實驗教學的過程中，靈活運用“小組合作學習模式”非常重要，這是保證實驗教學順利推進并且取得良好效果的關鍵因素。

二、實驗知識的“結構化”策略

在實驗教學中，一小部分學生并沒有真正弄清各個知識點之間的邏輯關系，對實驗知識結構的構建不全面，在知識越學越多、問題越來越復雜的情況下，會逐漸喪失對物理實驗操作和學習的興趣，影響物理學習能力的提升與學科核心素養的發展。因此，在高中物理教學中，教師要幫助學生構建物理知識體系，引導學生將新舊知識串聯起來，即在實驗教學中，教師應引導學生將實驗所涉及的知識串聯起來，讓學生在學習新知的同時將舊知納入其中，提升學生的認知能力和邏輯分析能力，讓學生領悟到實驗的物理本質，進而幫助學生在實驗操作中完成新知的遷移、內化和應用。筆者以高中物理中與紙帶相關的實驗加以說明。

三、基于問題，引導學生設計實驗

高中是學生學習的重要階段，也是學生身心發展的黃金時期，老師在這個階段應該加強對學生思維的引導、學習的引導，具體可以通過問題教學法在實驗課堂當中的應用，激發學生的求知欲、探索欲，讓學生在核心問題的引領之下，積極地參與到實驗設計中。其一，注重問題的切入。物理實驗的設計是展開物理實驗活動的基礎和前提。而在實驗設計環節，老師應該做到問題的切入，自然而然地導入課堂當中，立足于學生原有的知識儲備，引入新的知識內容，讓學生新舊知識之間產生激烈的碰撞。學生借助于新舊知識之間的矛盾點，結合教學當中的具體內容。基于問題定位實驗目標，然后結合自身的認知理解猜測預判積極地展開實驗設計。一定程度而言，實驗設計的第一步則是提出問題，通過發揮問題的導向價值，調動學生參與實驗的積極性和熱情。同時通過學生對物理實驗的設計，也能夠整體反映出學生對知識的把握理解程度。而老師則可以給予學生足夠的時間和空間，組織學生自主探索、自主挖掘，讓學生在這一環節當中不斷發現問題，進而對實驗設計做出調整，最終解決問題。比如教學《運動和力的關系》這一模塊知識時，老師可以積極地組織學生展開加速度與力、質量的關系這一實驗探究活動。首先，老師在課前導入環節，可以引導學生回顧加速度的概念，然后提出具體的問題切入課堂當中，激活學生的認知，讓學生進一步思考物體加速度的大小與什么樣的因素存在著密切的關聯。學生可以借助生活當中的事例進行分析。猜想小汽車加速到100km/h需要十幾秒，但是大貨車想要達到這一速度則需要更多的時間。賽車與小汽車質量相差不大，但是賽車有非常強大的發動機，所以賽車大概需要5秒就能夠加速到100km/h。基于這兩個生活當中的實際例子，學生可以展開大膽的猜測，加速度與質量有關、與物體受力有關，并且兩者是處于正比例關系。在這一基礎之上，學生可以討論如何通過實驗的設計印證自己的猜想。而老師則可以基于此，提出更高階的問題，為學生的實驗設計方案指明方向：如何確定加速度與力的關系、加速度與質量的關系？如何預測或者比較物體的加速度？怎樣測量物體所受恒力？在問題的引導之下，學生可以確立設計的基本思路，然后結合相關的數據分析，不斷優化實驗設計的方案，繼而為實驗的開展奠定堅實基礎。在這一過程當中，學生的思維品質得到有效的發展。其二，基于目標創建實驗模型。在立足于實驗設計的基礎之上，老師可以引導學生模擬生活當中的實際現象，借助生活當中的案例，基于實驗目標的導向，構建實驗模型。老師通過問題教學法的優勢，引導學生設計速度與力、質量的關系實驗方案。在實驗方案的依托之下，學生可以借助相關的實驗工具即小車模型，展開分組實驗。在小車質量一定的情況之下，研究小車加速度和力的關系，在小車受力一定的情況之下，研究小車加速度與質量的關系。學生在實驗過程當中，通過對實驗數據進行有效的記錄分析整合最終得出初步的結論。在這一過程當中，學生積極參與實驗，構建良好的多元獨特的關系，學生通過合作交流探討進一步探索物理實驗存在的規律。這一過程當中真正體現了學生的學習主體地位，不斷強化了學生的實踐動手能力、思考能力、探索能力，有助于學生養成嚴謹科學的實驗態度、實事求是的科學精神。

四、課前自主學習

對于學生課前自主學習的要求如同“實驗拆書包”的前言和課前自主學習目錄，讓學生在做實驗之前首先明確實驗的目標和步驟，復習所要用到的理論知識等。微課導學包含的內容比較多，通常涵蓋復雜儀器、大型設備的演示、動畫模擬實驗等，還有一部分無法演示和操作的實驗，這些都是包含在微課導學內的，從不同角度全方位地向學生展示實驗的全過程，當然高中物理還會涉及很多沒有辦法去演示的實驗，比如分子的熱運動，由于分子過于微觀，就必須借助網絡上的視頻來向學生展示。微課的形式有其獨有的優勢，它可以通過“情境”和“問題”的交互作用，讓學生關注到生活實踐中所遇到的一些問題，并且引導學生將這些生活問題轉化成物理問題，細心發現生活中所蘊含的知識。方案設計與預驗證的目的是引導學生在自主思考的基礎上構建自己的知識體系框架，在學習新內容之后，將新的內容與之前學習過的知識聯系起來。學生設計好實驗方案后，鼓勵學生就地取材，利用身邊物品自制實驗器材，就像真的解決生活中遇到的問題一樣，全程動腦思考，自主克服困難解決問題，這樣能有效鍛煉學生的問題解決能力和動手能力。一些難取得的器材也可向實驗室提出申請進行預驗證。這個環節十分考驗學生的自主性和自覺性，學生的個體差異和水平差異也會在這個環節體現出來，最終的目的是發揮學生想象力，在思考的基礎上學會自己解決問題。這個過程中每當遇到困難，也得想辦法自己解決，那么學生的思維能力和動手能力就能在解決一個個問題的過程中得到提高，這也是實驗預設性與生成性相融合的體現。實驗操作指南即實驗流程、注意事項及儀器使用的說明。實驗課程也有自己的教學目標，旨在讓學生掌握本節課最主要的實驗方法，掌握最重要的知識點，提升關鍵能力。此環節為實驗方案設計失敗的學生提供繼續探究、歸納總結的機會，學生嘗試實驗之后，或失敗或成功，在進行自主思考之后，再進入實驗操作指南環節，在適度引導下最終進入實驗室，相對而言就會順利很多，也大大降低了難度。延伸資料的提供可以是多種多樣的，比如網絡資料，也可以是書面的資料，甚至是將知識點編成口訣歌曲等，還可以是實驗精品課視頻、實驗創新案例等，讓學生可以根據自己的需要進行選擇。設置延伸資料查閱主要是為了拓展學生的知識，一些學生具有探究精神，喜歡刨根問底，對物理很感興趣，為了滿足學生探索欲、深化實驗知識、遷移實驗內容面設計，提供延伸資料也是十分有用的，但為了不增加學生的負擔，這部分設置為選學內容。

五、創設問題情境，培養學生科學思維

實驗是高中物理教學的核心環節，通過物理實驗可以使學生對物理知識進行深入的學習和理解，并通過物理中的現象引發學生積極地思考和探究，鍛煉學生的科學思維。在教學中教師可以引入問題情境教學法，將物理實驗與生活實際內容相結合，組織學生觀察物理實驗現象，分析物理實驗過程，從而對實驗結果提出猜想和預判，在猜想的基礎上，帶著問題去分析、探究和解決，從而更好地鍛煉和提高學生的物理思維和水平。在物理實驗教學中，教師可以根據物理實驗內容，合理地進行問題的提問，問題的設置要由淺入深，符合學生的實際能力和水平。問題的方向和比例要合理和適當，問題中要有圍繞物理實驗現象所做出的提問，也要有引導學生對物理現象和物理實驗原理進行多角度思考的問題。問題和問題之間要環環相扣、相互聯系，并有一個遞進循環的過程，逐步引導學生進入更深層次的思考，充分鍛煉學生的物理科學思維。在學生對問題進行猜想、假設以及探究的過程中，教師要利用多種方法鼓勵和啟發學生，引導學生利用自己學習到的物理知識以及生活中的經驗，大膽提出假設，同時對學生提出的想法和創新不要急于評價或否定，要給予學生進行聯想和創新的機會和權利，鼓勵學生大膽假設、小心求證，培養學生的發散思維和創新意識，從而更加有利于學生科學思維的形成，更好地提升學生的物理素養，有效地提升物理實驗教學的效果。

六、強化學生實驗感受，培養科學探究素養

由于教學內容的不同，高中物理實驗具有多種類型，而不同類型的實驗對學生探究素養都能夠起到促進作用，包括各種演示實驗、親歷性實驗等。一是在演示實驗教學中，一般情況下是由教師進行演示，在這個過程中學生只是簡單親歷，而無法進行實際操作，當然部分實驗也不允許學生親自操作。針對這一問題，在演示實驗時教師要進行充分的設計，以實驗問題為導向將過程完整地展示出來。同時借助問題來引導學生物理思維的發展，讓學生充分地參與到實驗過程當中，達到親歷實驗的目的。二是在學生進行實驗中時，由于學生個體基礎知識、實驗設計能力等方面的差異，很可能存在實驗不能滿足要求的情況，甚至出現失敗的實驗。在這個過程中培養學生探究素養即需要讓學生對于可能出現的問題有充分的認識，或者對失敗結果進行預設，盡量提高實驗結果的準確性。而對于出現的問題則要引導學生進行反思、總結，最終得到正確的實驗結果。提出問題、解決問題的過程即是學生探究的過程，有效懷疑才能更好促進學生實驗操作能力的提升。三是各類課外小實驗教學中培養學生的探究能力。課外小實驗較為簡單，但是對學生自主探究能力有著較大的促進作用。例如，摩擦生電，感受電；在水杯中倒滿清水而不溢出，感受水的張力；等等。這些力所能及或者隨處可進行的小實驗，不僅有利于學生探究能力的發展，而且也能夠提高學生的物理實驗興趣。

結語

在高中物理課堂中組織實驗教學，可以有效促進學生自主探究、合作交流，這是形成物理核心素養的關鍵因素。為了有效增強實驗教學的效果，教師要靈活運用信息技術，并且及時組織學生總結反思實驗步驟。總而言之，教師要明確學生在課堂中的地位，然后圍繞學生展開教學，這才有利于推動實驗教學并且取得良好效果。