基于物理學科核心素養的高中物理實驗教學研究

王璋

福建省閩侯第一中學（福建省福州市 350100）

1 引言

實驗教學是物理學科必不可缺的教學內容，在物理實驗中，學生可以通過實驗來檢驗所學習過的理論知識，也可以通過實驗更仔細地觀察和了解物理現象，學生也能夠通過實驗，更直觀的學習物理知識。物理實驗本就是學生探究和學習物理知識的過程，而整個過程需要學生自主參與，通過動手實踐來培養學生的科學精神。在參與實驗的過程中學生可以通過探索和質疑的方式，使自己能夠擁有追求真理，敢于質疑的科學精神。而且在實驗的過程中還能夠培養學生的創新意識，這是核心素養中極為重要的內容，也是理論教學難以實現的內容。

2 高中物理實驗教學現狀分析

2.1 實驗教學與理論教學脫節

高中物理的實驗教學對于學生而言，總是難以融合理論教學實現深度教學，這是由多方面原因所導致的。首先很多學生對于物理學科本身就有一定的抵觸心理，由于物理學科的難度相對較大，有很多學生在理論知識學習過程中便表現出較低的學習效率，這樣長此以往學生便會對物理學科失去興趣。在實驗教學過程中學生雖然有較大的積極性，但只是對實驗的流程、現象充滿好奇，并不會積極思考實驗現象背后的涉及的物理理論，這就會對實驗教學效果造成很大的影響，更是不利于學生綜合素養的培養。其次在傳統的教學模式下，學生無法對大部分物理實驗進行深入的探索和實踐，僅是參照課本提供的固定的實驗模式來完成預設的實驗流程，這就大大的限制了學生的思維發展。結合以上內容便使得實驗教學與理論教學脫節，無法實現學生核心素養的落實，學生在實驗教學中也只能學習到表皮內容。

2.2 教學模式單一

教學模式單一是物理學科實驗教學過程中所面臨的一項重要問題，大多數實驗教學所采取的教學模式都是千篇一律的，我們會發現無論是哪位教師或是在哪節課的實驗教學中，大多數的流程都是相同的。首先教師會在實驗課開展之前開設相關的理論教學課，在理論課堂上教師會把實驗教學的主要理論和背景進行詳細的講解。學生在進行實驗教學前已經有了比較完善的知識基礎，對每次的實驗教學原理有了比較深入的理解。這樣就演變成了學生是借助實驗來對理論知識進行檢驗和進一步完善。這樣的模式就會失去對學生思維和探索能力的鍛煉，學生只需要按照特定的實驗流程去進行試驗，便可以得到最終的實驗成果，也就無法通過實驗的方式去探索物理知識。然后在實驗課堂中，教師會利用五到十分鐘的時間，再次將實驗的規范流程進行闡述，這樣會大幅度提高學生實驗成功的概率，但同樣也會使學生的思維受到很大的局限。總之這樣單一的實驗教學模式，會對高中的物理實驗教學造成很大的影響，導致學生的思維能力受到很大的局限，無法發揮高中物理實驗教學的教學價值。

2.3 忽略對學生思維和品格的培養

在核心素養中培養學生的思維與品質是其中極為重要的內容。思維對于物理教學而言有很大的作用，學生擁有良好的思維能力，能夠促進物理學科更好的完成教學工作，在學習的過程中，學生也會實現事半功倍的效果。品質在素質教育的背景下有著極為重要的作用，在新時代下，我們必須要注重對學生品質和精神文化的培養工作，這在自然科學類的學科教學過程中面臨一定的困難，因此我們更應該對其進行深入挖掘。在借助物理實驗開展教學工作時，實驗流程模式的設計，可以通過自主探索的方式，對學生的思維能力進行良好的鍛煉，學生會因此擁有良好的思維能力，這對于以后的物理教學，甚至其他的學習工作都有很大的幫助。品質品格的落實，在實驗教學過程中也有很大的影響，科學精神是物理學科核心素養中極為重要的一項內容，但其落實途徑往往除了科學家的名人名事之外，就只能通過實驗的方式來進行提升，需要在教師的引導下滲透到實驗教學中。這些內容都是目前的實驗教學中所忽視的，需要教師對其引發重視，在后續的實驗教學工作中能夠發揮出實驗教學的獨特價值，為學生的思維能力提升和品質品格培養作出貢獻。

3 通過生活化情境開展物理實驗教學

在目前的實驗教學工作中，我們很難喚醒學生的欲望和興趣，尤其是在構建自主探索型的實驗教學時，更是應當從學生的角度出發，如果學生擁有更多的積極性，那么實驗教學的效果也會提高很多。這就要考慮到在實驗教學構建的過程中，如何進行合理的導入，如果通過合理的方式對課堂教學內容進行導入，學生會在實驗教學工作中有更多的投入，這對于學生的成長而言便會有很大的幫助。最為直接和有效的方式便是借助生活化的情景來開展物理實驗教學，從學生周邊的生活出發是最貼近學生的方式。學生會從身邊一些容易吸引他們的物理現象著手，這些具有趣味性的生活化物理現象，就能夠激發學生探索的欲望，然后帶著學生的好奇心開展物理實驗教學工作，就能夠達到事半功倍的效果。事實上高中階段的物理教學工作大多都能夠在生活中找到一定的現實案例，通過案例中的問題剖析使學生產生濃厚的好奇心與興趣，愿意通過解決問題的方式，去將生活現象中所含的問題通過實驗的方式得以解決[1]。

例如在生活中學生對于發電站的工作原理總是很難理解，尤其很難理解火力發電廠如何通過燃煤來實現發電。即便在物理教學中，學生已經接觸過電磁感應，依然對該部分內容表示很不理解，為此我們便可以借助物理知識生活化情景來進行實驗教學的導入。為了更好的提升教學的效率，我們需要在教學過程中提前搜集有關的資料，一是從電廠的資料入手，將一些電廠的重要設備、工藝流程等信息進行收集并整理，第二個便是要了解學生在對電廠發電的流程中相對困惑的內容是哪些。當這些內容整理完整后，便可以通過相關引導的方式，使學生們將這一問題自主的提出并說出自己的疑慮所在，然后通過探討和實驗教學的方式，最終實現學生綜合能力的提升。這樣的教學模式更容易實現學生科學思維和實驗探究的提升，能夠有效的使物理學科核心素養融入到實驗教學中。

4 翻轉課堂模式提高實驗教學效率

翻轉課堂是近年來新提出的一項概念，其主要是指將課堂的結構進行翻轉。在其他學科中的應用主要是將學習的步驟轉移至課前學生自主學習環節，課堂的時間作為學生深入探索和完成作業訓練的環節。而在物理實驗學科的教學工作中，我們也可以借助翻轉課堂來進行課堂結構的轉換，構建出多樣化的教學模式，但是翻轉的具體方式要與其他學科的應用有所差距。翻轉課堂的方式能夠很好的使學生理解物理觀念，并在這一過程中提升學生的科學思維，對于學生思維能力的提升有很大的幫助。

在課堂翻轉的過程中，首先要考慮到實驗教學的目的與價值，實驗教學最大的優勢便是學生可以通過這樣的方式進行實踐探索，能夠有效的提高學生的思維能力。通過質疑和自主探索的方式來得到最終的成果，也能夠使學生在實踐中檢驗真理，從而將理論教學的效率也顯著提升。為此，我們可以發現實驗教學的整個過程便是學生從未知到已知的過程，我們何不將實驗教學作為理論教學的前置內容，在開展理論教學之前，先上一堂實驗教學課堂，學生在動手實踐的過程中進行摸索，逐漸朝著課堂中理論知識教學的方向出發。這樣的實踐過程不僅會給學生留下深刻的印象，更是給予了學生更多自主發揮的空間，對于學生的思維成長和后續的理論教學都有很大的幫助。

無論這樣的實驗教學是否成功，都會對后續的教學產生很大的積極影響，如果課堂教學是成功的，那么學生必然會在實驗的過程中掌握一些規律，在配合相關的理論教學策略，會使學生的思維成長一定的高度。如果實驗教學是失敗的，便可以在后續的理論教學中分析學生失敗的原因，然后配合相關的理論分析得出正確的實驗方法和理論，在課堂教學結束之后，在為學生們帶來一節實驗教學。這樣學生會對課堂教學的重點內容有更多的印象，也會在失敗中實現對學生思維的成長，真正意義上的通過實驗教學落實核心素養[2]。

例如在驗證牛頓第二定律的實驗教學工作中，我們便可以通過翻轉課堂的方式來開展實驗教學。牛頓第二定律所闡述的定律內容，事實上是相對基礎的，而學生經受過較為全面的教學內容在一定程度的引導下是能夠進行自主的探索的。我們所需要帶給學生的是一定的契機，只要學生能夠發現問題，便可以通過實驗的方式去解決問題，然后再解決問題的過程中實踐翻轉課堂。首先在翻轉課堂開始之前，我們需要告知學生一些基礎的問題引導如我們在給同一個物體力時，為什么物體的運動情況是各不相同的？學生會在這一問題中提出不同的答案，有的學生會說是由于物體的大小質量不同而導致的，有人會說物體在接受力的同時也會面臨摩擦力，由于物體所面臨的摩擦力不同，所以物體的運動情況是不相同的。然后我向學生提出了第二個問題，如果忽略對于物體摩擦力的影響，那么物體的質量、運動和所給物體的力之間是否有一定的關聯呢？當學生被提出這樣的問題之后，學生便有了解決問題的欲望，為此我們可以引導學生通過一定的實驗設計來解決該項問題，此時的學生最好是在自主探索的情況下，對于實驗進行設計。有大部分學生會據此設計出屬于自身的實驗，然后通過點評的方式對于學生的實驗流程進行討論，并通過實踐的方式對其進行檢驗。最后在總結學生實驗的情況下提出正確的實驗流程，最后學生在完成實驗后便會了解到這個三個物理量之間有著復雜的聯系，這對于后續的理論教學而言有很大的幫助。

5 借助項目式教學法培養學生思維與精神

在教育改革的過程中，項目式教學法被各學科的教師通過研究所指出，并分析得出項目式教學法對于學生的成長而言有很大的幫助，能在一定程度上顯著提升課堂教學的效率與質量。項目式教學法所注重的內容便是學生的自主探索，又考慮到學生解決問題的能力，是一項能夠提升學生綜合能力的教學方法。值得我們注意的是項目式教學方法本身就與實驗教學有著十分的契合度，在大學階段，項目式教學通常是以一項具有實驗性質的項目為核心的，那么我們何不將該教學方法引入到物理的實驗教學工作中呢。高中階段的學生本身具有很強的認知能力，在借助項目式教學方法對其進行提升時，明顯會發揮出更大的優勢。學生在完成項目的過程中完成實驗教學，將會對學生的成長實現綜合提升，尤其是對于學生思維與精神的培養。在項目式教學法開展的過程中借助項目的整體輪廓，學生需要完成收集分析信息、動手實踐和探索問題的關鍵，最終通過理論分析來實現問題的解決。整個過程必不可缺的內容，便是學生對于問題的思維與探索，這便能夠鍛煉學生的思維能力在教師的引導下，學生通過小組合作的方式便能夠在不斷互補學習的過程中完成項目，并提高自己的能力。當然項目式教學方法還能夠提高學生的科學精神，在完成項目的過程中，學生應當敢于質疑，敢于創新，并且在探索的過程中要堅持不懈才能夠實現項目的成功，這些都是科學精神中極為優秀的品質，也是需要在高中物理教學工作中落實和實現。除此之外，小組合作的項目式教學能夠讓學生們體驗到團隊的力量，使學生能夠更好地擁有團隊合作意識與精神，這對于學生日后的發展也有很大的幫助。

例如在電學的教學環節往往會涉及到多種電學儀器的應用，其中最為常見的電學儀器是電流表和電壓表。而這兩種儀器在電學中往往能夠發揮獨特的作用，對于各種實驗都有著很大的參與，而且還能夠測定各種的數據。為此在電學教學的整個學期我們便可以為學生帶來一定的項目教學，使學生圍繞電壓表和電流表的使用為核心進行項目式的探究。伴隨著教學工作的開展，學生在項目式探索的過程中，首先要搜集相關的資料，對電流表和電壓表的工作原理和其設計出的最初目的進行分析和探索，了解電壓表和電流表最基本的構造和實際的工作原理，并能夠簡單的應用該兩種儀器測定電流和電壓。

而伴隨著教學工作的不斷深入開展，學生在自主探索的過程中也會對這兩種儀器產生更多的興趣，會深入的分析這兩種儀器如何在電路中有更加出色的表現，用來測定電源的電動勢內阻以及用于后續的電學相關計算。通過項目的實踐，學生會在合作中逐漸探索并發掘這兩種儀器的實際使用，并結合相關的例題來進行分析。在電學的習題訓練中，大部分內容都是圍繞一些關于電流，電壓電阻等數據展開的計算，當學生能夠吃透電流表和電壓表時，學生也會對該部分的問題實現迎刃而解，而這些問題通過項目式教學的方式實現學生的自主探索，能夠很好的幫助學生，理解并提高學生的思維能力。如果學生遇到問題可以通過求助教師或者調查分析資料的方式來實現解決，學生會在不斷解決問題的過程中，既提高自己的解決問題能力，又提高自己的思維能力。

6 結束語

總的來說，在核心素養的背景下開展相關的物理實驗教學，必須要進一步發掘目前物理實驗教學所面臨的問題，盡可能的采取多樣化的教學方式和方法來激發學生的興趣，使學生能夠在探索和解決問題的過程中提高自己的綜合能力。為此我們可以借助生活化的情景導入并開展物理實驗教學，以此提高學生的積極性，也要將實驗教學的課堂模式進行翻轉，以此來提高課堂教學的效率。除此之外還可以借助項目式的教學方法來培養學生的思維與品質，這些都是落實物理學科核心素養的關鍵所在。