核心素養下高中物理實驗教學探究

摘 要：物理屬于理科，最大的特點就是抽象，教師如果一味機械地講解，會讓學生覺得原本就抽象的知識變得更難懂，從而對物理學習喪失興趣。鑒于物理是一門基于實驗的學科，所以教師要將實驗重視起來，發揮物理實驗的核心素養作用，讓學生準確高效地理解知識、掌握知識。教師要了解核心素養的內涵，以此為基礎設計實驗內容，才能正確引導學生參與實驗，提高實驗教學效果。文章從意義、現狀、策略等方面入手，闡述了核心素養下高中物理實驗教學的探究。

關鍵詞：核心素養;高中物理;實驗教學

作者簡介：趙彥剛（1970—），男，甘肅省隴南市宕昌縣第一中學，高級教師，本科學歷。

引 言

核心素養作用的發揮可以有效地提高學生的實踐能力、動手操作能力。因為物理是一門抽象性很強的學科，需要學生具備一定的抽象思維和邏輯能力才能準確地理解知識、掌握知識。而高中階段的學生身心皆處于發展狀態，學生在學習過程中會遇到很多的困難，不知道要怎么去解決。針對這種情況，教師可以借助實驗教學來對學生進行有效的引導，引導學生的時候，教師要發揮核心素養的作用。只有這樣，才能讓學生深刻地理解知識、掌握知識，才能提高學生的學習效率。

一、高中物理核心素養的基本內容

學科的核心素養集中體現教育的育人價值，是學生經過學科的學習，逐漸具備的能力、品格、正確的價值觀念。教師只有明確物理學科核心素養的內涵，才能真正將教學過程與核心素養結合起來，提升物理教學的效果。

物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。

二、基于核心素養的高中物理實驗教學的意義

在高中物理的教學中，有針對性地對學生的核心素養加以培養，不僅能夠讓學生的物理學習效率有所提高，同時也能夠對學生的個人能力發展產生積極的引導作用。而實驗作為物理學科十分重要的一部分，更需要教師和學生給予更多的關注。教師基于學科的核心素養，選擇合理的教學方法，注重發揮實驗教學的作用，能夠凸顯物理學科的特色，能夠讓學生在課堂上獲得更加豐富的體驗。

（一）培養學生形成物理觀念

物理觀念是物理學科基本的核心素養，而高中物理學科包含了物質、運動、能量等多種多樣的內容。開展高中物理實驗教學，能夠讓學生通過實驗領悟物理觀念的內涵和思維邏輯，感受物理學科的魅力，進而培養學生形成和發展物理觀念，讓學生能從物理學科的角度解釋自然現象并且能應用基本的物理知識解決生活中遇到的問題。

（二）培養學生科學思維和創新

在物理實驗過程中，學生需要思考實驗的關鍵是什么、實驗出現的問題是什么、解決問題的思路是什么、應該怎樣分析實驗原理、怎樣操作實驗、怎樣處理實驗數據等問題。學生參與物理實驗，能夠獲得科學建構模型、科學推理論證、科學創新的能力，進而培養了科學的思維能力。

（三）培養學生科學探究和交流能力

借助高中物理實驗教學，學生能夠在合作探究中與他人進行交流互動，甚至進行思維的碰撞。這樣，學生在實驗中互相幫助、互相學習，能夠培養學生善于溝通、善于合作的能力，增強他們物理探究的主動性和對物理實驗的參與度。

（四）培養學生科學態度與責任

物理實驗需要嚴謹和認真，任何一個步驟的馬虎都有可能導致實驗的失敗。教師引導學生秉持實事求是的科學態度，嚴格遵守實驗的規范進行操作，能夠在一定程度上強化學生的責任感，讓學生養成嚴謹認真、實事求是、持之以恒的科學品質。

三、高中物理實驗教學的現狀

物理是一門與自然緊密相關的學科，高中階段的物理學習研究的主要內容是自然現象和自然界的運動規律，需要較強的抽象思維、推理能力以及創新能力。因為高中階段學生個人的思維能力發展尚未完善，在物理學習中難免會遇到各種各樣的問題。如果教師充分發揮物理實驗教學的作用，就能夠讓物理實驗為物理課堂教學服務，幫助學生解決物理問題，培養學生的學科核心素養。但是，物理實驗教學的應用現狀并不樂觀，體現在學生缺乏物理學習興趣，教師對物理實驗教學不重視，教師實驗教學的設計和組織存在問題等多個方面。

（一）學生缺乏物理學習興趣

學生對某一學科的學習興趣越濃厚，學習的積極性就越強，就越能獲得令人滿意的學習效果。高中物理學科內容多、難度大，對邏輯思維能力的要求高。如果學生缺乏對物理學習的興趣，就無法把握正確的學習節奏，無法建立清晰的知識結構。在目前的高中物理教學中，教師沒有將理論知識的教學與實驗教學有機結合起來，教學方式機械單一，加大了學生的學習難度，導致學生無法對物理學科產生學習興趣。

（二）教師對物理實驗教學不重視

一方面，在傳統教學觀念的影響下，很多教師沒有充分地認識實驗教學的重要性和必要性，只將教學的重點集中在理論知識的教授上;特別是在以往應試教育的影響下，實驗課程被教師忽視，實驗的課時被各科教師擠占甚至被取消。這樣造成的后果是學生的實踐探究、動手操作的機會少之又少，學生無法通過物理實驗形成良好的學科核心素養，物理學科的學習效果大打折扣。另一方面，有的教師自身缺乏足夠的實驗相關素養，實驗教學的能力達不到課堂教學的要求，無法駕馭物理實驗的課堂教學。又或者是有的教師在物理課堂上只以應試為目的，讓學生機械地記憶實驗的操作流程，學生的動手能力沒有得到充分鍛煉，實驗操作水平也沒有得到有效提升。

（三）實驗教學設計、組織存在問題

在當前的高中物理實驗教學中，實驗教學設計、組織存在一定的問題，很大程度上影響物理實驗教學的效果。教師在組織學生開展物理實驗時，過于形式化，只做表面文章，忽略了物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任的核心素養育人功能。實驗教學設計方面，一是教師在設計實驗內容和實驗過程的時候，沒有遵照課程標準的要求，沒有明確教學目標，造成實際實驗的內容和實際教材的理論之間脫節，無法真正實現理論與實驗的有機結合。二是在實驗教學的時間安排上，大部分教師時間分配不合理，主次安排不合理，教師進行講解的時間過多，學生動手操作的時間過少，不足以發揮實驗教學的真正作用，也無法凸顯實驗教學的科學性。實驗組織方面，一是部分教師對實驗教學的認識不到位，存在“怕麻煩”的思想。表現在教師在實驗前就把實驗的步驟、結果等要素完全告知學生，甚至還會提前幫學生把實驗的裝置都組裝、調節到位，而學生參與實驗的過程仿佛就是走個過場。學生在實驗中無法最大限度地動手操作、動腦思考。二是在具體的實驗過程中，教師的監管不到位，對學生在實驗過程中出現的問題沒有跟蹤到位，沒有及時提供指導幫助。當教師組織學生以小組合作的形式開展實驗時，有的學生當“甩手掌柜”，完全沒有參與到小組實驗中;有的學生比較調皮，擾亂小組的實驗秩序;有的小組分工不合理，使部分學生一節課下來都沒有動手操作的機會;有的小組操作不規范，遇到了問題無法解決，浪費了寶貴的實驗時間……上述教學設計、組織上存在的問題，造成學生實驗的效率不高、實驗的效果不佳，更不用說物理學科核心素養的提高了。

四、基于核心素養的高中物理實驗教學的策略

（一）基于物理觀念和應用能力，引入生活化實驗

物理來源于人類對自然界、對生活種種現象的觀察和研究，所以物理和學生的實際生活息息相關。因此，教師為了培養學生的物理觀念，使學生在以后的學習與生活中能夠更好地應用物理知識解決遇到的問題，就可以嘗試在教學中引入生活化的物理實驗，引導學生將實際生活經驗與物理知識有機融合。

例如，在學習“向心力”的相關知識時，教師就可以在原有實驗的基礎上進行生活化的拓展延伸。教師先提供一段背景資料：施工人員在修建公路的過程中，往往會在轉彎的地方對路面進行一定程度的增高，這樣車輛在轉彎的過程中就能有足夠的向心力，就能有效地避免車輛沖出路面的事故。根據這一生活化的背景資料，教師可以引導學生自主設計相應的對照實驗，實驗器材包括：一節平軌道、一節外部增高的軌道、小車、高臺、俯沖軌道。學生將實驗器材組裝好后，分別在不同的軌道將小車從高臺上開始做俯沖運動，觀察小車在哪條軌道上會沖出去。這樣，學生就能直觀地得出“外部增高的軌道能夠有效避免小車沖出去”的結論。通過這樣以生活現象為基礎的實驗教學，學生就能充分理解向心力的含義及特點，還能了解其在生活中的實際應用，有效地培養了學生的物理觀念和應用能力，讓學生真切體會到物理知識在生活、生產中的應用價值，培養學生觀察生活的意識和社會參與的責任感。

（二）基于科學思維和創新能力，鼓勵學生創新實驗

教師需要轉變傳統的教學觀念，要將實驗教學重視起來，并根據新課改的要求，將教學方式、教學觀念進行調整、更新。因此，為了培養學生的科學思維和創新能力，教師就要在原有實驗的基礎上引導學生敢于質疑、大膽創新，提升學生的學習效果。

例如，在進行“加速度和力、質量的關系”這一實驗時，由于實驗難度較大，教師要提前在課堂上讓學生充分了解該實驗的目的、原理、步驟等內容，再進行實驗操作。從具體的實驗過程來看，雖然有的學生已經按照教材的步驟進行操作，但是得出的實驗結果存在較大的誤差。為了鍛煉學生的科學思維與創新能力，教師不要直接給出答案，要引導學生進行深入的思考分析。一番思考后，學生就能發現實驗結果存在較大誤差是因為實驗室所提供的小車質量無法滿足遠大于鉤碼的質量。在學生得出這一結論后，教師還要積極地鼓勵學生對實驗進行創新：實驗室有質量更大的小車嗎？如果沒有，要怎樣改進實驗才能降低實驗結果的誤差呢？這樣的問題能有針對性地引導學生對實驗進行優化創新，學生通過交流討論、查閱資料或者不斷嘗試，就能找到不需要小車質量遠大于鉤碼質量的實驗方案。利用這樣的實驗教學方式，不僅能夠幫助學生掌握實驗內容，還能有效地鍛煉學生的科學思維和創新能力，實現物理核心素養的培養要求。

（三）基于科學探究和交流能力，鼓勵學生合作實驗

在日常的教學中，教師需要采用多元化的教學方式去培養學生的探究能力。在學習活動中，學生對合作的態度越積極，他們解決問題的能力就越強。因此，教師要以發展學生科學探究和交流能力為目標，鼓勵學生用合作的方式完成物理實驗。

例如，在引導學生進行“加速度和力、質量的關系”的相關實驗時，教師就可以結合核心素養的具體要求，讓學生自主分工，合作完成實驗器材的安裝、實驗數據的記錄、實驗誤差的分析、實驗結果的分析等內容。這樣，學生小組成員間的相互配合不僅可以提高學生的實驗效率，還能鍛煉學生的探究交流能力，讓他們在探究交流的過程中享受合作的成果，取長補短，共同進步。

（四）基于科學態度與責任，提高學生的責任意識

物理是一門十分嚴謹的學科，學生只有在學習的過程中秉持認真、負責的態度進行學習，才能深入了解、掌握物理知識。因此，教師在開展實驗教學時，要嚴格要求學生。比如實驗開始之前要開展實驗安全培訓、明確實驗注意事項;實驗過程中要提醒學生遵守課堂紀律、遵守操作流程;實驗結束后要對實驗結果進行實事求是、嚴謹認真的分析總結等。

例如，在引導學生進行“測量電源的電動勢和內阻”這一實驗的過程中，一般會用到電阻、電表等相關實驗儀器，尤其是滑動變阻器。但教師要讓學生注意調節滑動變阻器的這一操作，不能使其電阻過低，否則會造成電流表的損害。學生在物理實驗過程中如果不能秉持嚴謹、負責的態度，不僅可能損壞物理實驗儀器，還可能導致實驗以失敗告終，甚至可能引發實驗安全事故。幫助學生樹立科學的態度和高度的責任意識，有助于深化他們對物理學科的認識，掌握物理實驗的科學方法，培養嚴謹求真的科學素養，促進社會責任感的提升。

結 語

核心素養下的高中物理實驗教學，值得教師充分理解其內涵，高度重視其作用。教師要積極轉變教育教學觀念和方式，重視物理學科的實驗教學，引入生活化的實驗、鼓勵學生創新實驗、鼓勵學生合作實驗、增強學生的科學態度與責任意識，從而幫助學生更好地學習物理，滿足學生終身發展的需求，為學生應對現代社會的發展和未來社會的挑戰打下基礎。

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