創新高中物理實驗 提升學科核心素養

摘 要：學科核心素養的培養至關重要，它不僅是《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》背景下的教學任務，還是每位學科教師對學生有責任心的體現。教師有義務努力提高教育教學水平，致力于學生的全面發展和核心素養培養。文章分析了我國高中生物理學科核心素養培養現狀及存在的問題，對影響高中生學科素養提升的因素進行研究，并提出提高其學科核心素養等措施，以期促進和完善我國高中物理學科教育教學改革，促進高中生全面發展。

關鍵詞：高中物理;實驗教學;學科核心素養

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-9192（2022）12-0004-03

引? 言

在對物理創新教育現狀進行分析時可以發現，我國對學科核心素養培養方面的研究較少，且缺乏相應理論體系的支撐。在教學過程中，教師應將理論和實踐緊密結合，從物理學科核心素養出發，提升學生學習科學知識、技能等方面的能力。在科技迅速發展的今天，學科核心素養已經成為各領域研究與教學關注和探討的話題。物理是綜合性、抽象性很強且難以理解的自然科學[1]。本文從物理學科核心素養培養現狀、創新實驗設計角度出發，對《普通高中物理課程標準2017年版2020年修訂》（以下簡稱《課程標準》）背景下學生的學科核心素養培養策略進行深入探究。

一、高中物理實驗教學現狀

（一）實驗設備無法滿足教學所需

在現階段的高中物理實驗教學中，最突出的問題莫過于實驗設備的老化和缺失。這直接導致實驗中的可用儀器少，大部分不能使用或者不精確[2]。這種設備的老化及缺失現象導致物理實驗無法有效開展，學生對物理知識和理論的理解和吸收效果不佳。物理學科是一門實驗性學科，一旦設備層面的基本供給達不到，實驗教學的價值和作用就無法體現。

（二）教師實驗教學技能無法滿足教學所需

物理實驗教學的開展對教師提出了與實驗相關的能力要求，而現階段，一些教師仍然無法滿足實驗教學需求，不具備專業的實驗教學技能。教師實驗教學的技能水平不僅體現在其知識掌握的程度，還體現在教學模式、教學方法上。

1.過于限制學生的自主發揮

實驗教學一般是講授式教學，包括講授實驗原理、實驗過程、實驗目的、所用器材詳情、實驗注意事項，然后由教師進行實驗演示，再設置問題情境，實現啟發性教學，達到教學目的，這也是傳統的物理實驗教學模式。學生處于實驗教學的被動地位，不符合《課程標準》的要求，且缺乏主觀能動性，無法獲得全面發展。

2.教學模式不滿足《課程標準》要求

很多高中物理教師在進行實驗教學時，都采用講授式教學模式。直接講授可以讓學生接受最終的結論和明確實驗過程，投入較少的時間和精力。但是這種教學模式只是教師完成教學任務的途徑，嚴重忽視了學生的主體作用。實驗教學的目的不僅是促使學生對理論知識進行理解，還需要培養學生的動手能力，拓展學生的實驗思維[3]。

（三）學生物理觀念不成熟

受應試教育的影響，目前高中生動手能力普遍較弱，知識基礎也相對薄弱，對信息的收集、提取、運用能力也不強。物理知識晦澀難懂，很多學生學習態度不端正，根本原因也是物理實驗教學的開展缺乏有效性，學生缺少最重要的實驗認知過程。

二、學科核心素養的有效培養意義

基于物理實驗教學培養學生學科核心素養，首要體現就是教師教學效率的顯著提高。高效的教學，不僅需要教師對學生的創新意識進行培養，還需要教師激發學生的主觀能動性，引導式地幫助學生解決學習難題[4]。例如，教師可以采取小組合作學習模式，加強學生之間的交互，實現學科學習氛圍的營造;應打破傳統教學框架，成為實驗課堂的引導者，這不僅能實現課堂的高效開展，還為學生學科核心素養的培養提供了土壤。同時，學科核心素養的培養也為提高物理實驗教學質量提供了正向的推動力。

高效課堂的構建，激發了學生學習的源動力和學習熱情，真正實現了教學模式的優化。物理作為一門實驗性學科，對學生的核心能力要求遠大于知識儲備。教師應深刻理解其教學意義，實現對學生核心素養的有效培養。物理學科核心素養的培養是一個漫長而復雜的過程，在教學過程中教師應注重學生學習能力、科學思維和創新精神等方面的綜合發展。

三、創新開展演示實驗，提升物理學科核心素養

物理與其他自然科學有著本質區別，有自身獨特之處。物理基礎知識較為抽象復雜，且實踐性較強。物理創新實驗是培養學生自主學習能力及創新思維能力重要且有效的途徑之一。教師創新實驗設計，可以很好地促進學生物理觀念的形成和科學思維的發展，使對學生核心素養的培養在課堂落地生根，在學生的腦海中開花結果。學科核心素養是在學科發展過程中不斷形成的新觀點，其核心內涵和外延都與課程改革密切相關。物理創新實驗具有開放性、趣味性等特點，其教學不應只局限于課堂教學，教師還應積極開展家校聯合教學，實現學科教學生活化，積極挖掘生活化教育資源，全面促進學生物理學科核心素養的發展。

（一）創新設計實驗，培養創新能力

對物理而言，實驗是根本。物理的定義、定律、規律都建立在大量的實驗和實踐基礎上，是人腦對客觀事物的認識和理解，其發現過程具有一定的主觀能動性。學科核心素養是素質教育中重要的組成部分。培養學生物理實驗能力作為《課程標準》背景下高中物理教學改革的目標之一，在培養學生科學探究意識與創新精神方面有著不可替代的作用。

教師應根據物理的特性及教育教學實際，尊重學生的個性化發展需求和主體性，進行趣味性的物理實驗教學設計。教師可以通過課前備案、教學計劃設計、具體教學情境設計、問題情境的創設及完善教學反饋機制，實現對學生物理實驗興趣的激發，讓學生主動學習。如此教師便可以使學生對學科核心素養的內涵、基本構成有清晰的認識，為培養全面發展型人才貢獻力量。

物理實驗教學不應局限于課堂及教材范圍，還要積極拓展生活中的實驗教學資源。基于此，教師應積極利用微信、QQ等平臺構建家校溝通的橋梁，布置相應的實驗任務，由家長輔助和監督學生完成。課內外結合能夠激發學生的創新意識，為其學科核心素養的培養提供強勁推動力。

例如，在“重力與重心”一課中，課堂上，教師可以通過對實驗教學進行創新設計，自制教具及利用實驗器材的輔助，引導學生深刻理解重力的相關知識。教師還可以鼓勵學生進行課外自主實驗探究，開展基于控制變量法制作重力演示器的活動，由家長輔助監督，并在班級設立展示墻，評比最優者，激發學生的創新能力、動手能力及學習內驅力。有的學生利用常見的胡蘿卜和塑料瓶蓋開展相關實驗，在瓶蓋上插一根一端插著半根胡蘿卜的竹簽，當胡蘿卜下移到瓶口這端，則整體穩定，反之，離瓶口越遠，越不穩定。由此就可以得出當支持面固定，則物體穩定度和重心的高度成反比的結論。當更換更大的瓶蓋或支持面，學生得出結論：在重心高度保持不變的情況下，支持面和物體穩定性成正比。如此學生再展開對自身走路重心變化的拓展分析，便可得出圖1結論。

（二）課內外結合，培養科學思維能力

科學思維在物理學中的定義是基于物理學的視角，對客觀物質的本質及其屬性、內在規律、相關關系的認知模式。而這種科學思維模式的培養也是物理實驗教學的目標之一。在以往的傳統實驗教學模式中，學生沒有經歷實驗過程，缺少學習體驗，導致實驗教學的目標也無法有效實現。現階段的教師應積極開展教學改革，鼓勵學生進行多角度和多樣化的實驗實踐，通過實驗的優化來實現科學思維能力的提升。

例如，在自由落體運動一課中，學生以小組為單位進行優化實驗方案的討論，每個小組選取一人上臺講解小組優化方案的細節和緣由，由教師進行客觀評價。一個小組利用生活中常見的物理現象來發現和探索物體自由落體運動規律，實驗如圖2所示。

學生利用生活中的木板、小球搭設道具，通過觀察不同角度下不同質量或相同質量小球的運動規律來推導物理原理。在這一過程中，學生實踐能力、探索能力和科學思維得到不斷發展。最后，教師評比最優秀方案，并進行相關實驗展示。通過實驗教學的直觀性展示，學生對該實驗教學的知識吸收度提高，科學思維也得以培養。在進行實驗教學動手操作前，教師可以給予學生一定時間思考實驗的優化方案，讓學生進行小組討論，探究出一套可行性方案。然后，教師進行可行性評價，并給出改進意見，讓學生進行優化后的實驗實踐。這樣可以培養學生的求異性思維，讓學生大膽假設、小心求證，注重對實驗的比較和分析，進而實現對學生核心素養的培養。

（三）創新實驗設計，根植物理觀念

物理實驗課程的開展，重要的是培養學生知識感悟能力、探索能力及動手能力等學科核心素養所體現的能力，而絕不僅僅是知識理解和內化。教師應深刻理解《課程標準》的要求，積極開展實驗課程教學改革，尊重學生的主體地位，基于對學生物理學科核心素養的培養去開展高中物理實驗課程，使學生獲得全面發展。而在相應的教學實踐中，根植物理觀念可以為學生學科核心素養的培養打下基礎。

例如，教師在講授完“力的合成”一課后，可以布置實驗任務，讓學生利用課余時間構建實驗過程，自制實驗用具，挖掘生活資源，引導學生將家中常見的物體受力情況做出圖示，并分析物體的受力情況。例如，有學生分析了吊燈受到重力和向上的拉力等。學生可以觀察生活中物體運動的受力情況，并展開分析，熟練掌握課程知識。

這種思維的發散與問題的深入挖掘能讓學生感受到物理實驗教學的魅力。學生在課堂上展示實驗過程，是動手能力、實踐能力、探索能力、知識運用能力的體現。教師可以在展示之后鼓勵學生質疑，并積極反饋與評價，推動實驗教學的正向發展，使學生的物理學習能力得到增強，實現對學生學科核心素養的有效培養[5]。

結? 語

綜上所述，開展物理實驗教學能夠有效提升學生的創新能力和學科核心素養。本文通過對相關資料和數據的分析，對高中物理創新實驗的教學現狀進行簡要闡述，并在此基礎上，提出在物理教學中，培養學生核心素養的現實意義。教師應牢記物理學科核心素養的培養目標，關注學生在學習過程中所要掌握的基本技能、科學精神及方法。

[參考文獻]

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孫子彪.高中物理教學核心素養：演示實驗創新[J].學周刊，2018（15）：108-109.

王雷.創新開展演示實驗，提升物理學科素養[J].學子（理論版），2017（20）：4.

基金項目：本文系晉江市2021年度課題“基于物理學科核心素養的實驗教學創新設計研究”（課題編號：JG1451-052）的階段性研究成果。

作者簡介：潘祖芳（1974.5-），女，湖北松滋人，任教于福建省晉江市第二中學，一級教師，本科學歷。