以自主創新實驗塑造學生物理思維

必須關注學生物理核心素養

《物理課程標準修訂稿》提出：物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生物理核心素養的關鍵成分，主要由“物理觀念”“科學思維”“實驗探究”“科學態度與責任”等四個方面的要素構成。物理觀念代表知識的內化，是其他核心素養的基礎，科學思維和實驗探究是關鍵能力，科學態度和責任是必備品格，四個方面相互依賴、共同發展。

從國家層面看，從本質上來講，關注學生發展核心素養，就是關注“面向未來教育要培養怎樣的人”這一問題。從世界視野看，隨著全球化與信息化時代的來臨，各國綜合國力的競爭逐漸由表層的生產力水平競爭轉換為深層的以人才為核心的競爭。致力于兒童青少年核心素養的提升，逐漸成為世界各國發展的共同主題，很多國家甚至把培養具備21世紀核心素養的人上升到國家戰略的高度。

沒有物理實驗教學，一切都是空中樓閣

物理學家丁肇中認為：“實驗可以推翻理論，而理論永遠無法推翻實驗?！蔽锢韺W從誕生至今一直是一門以觀察和實驗為基礎的科學，其內容由“實驗（事實）、物理思想、數學（表達）”構成，實驗是物理學和物理課堂教學的重要基礎。可以說沒有實驗，就沒有物理學，課堂學習中若沒有實驗就沒有發生真正的物理學習。所以我們要培養學生的物理學科核心素養，必須在課堂教學中，把握物理教學的特質，以實驗為基，以探究為本，基于“探究行為”設計和實施課堂教學，以評價促進學習，通過物理實驗教學落實物理核心素養，否則一切都是空中樓閣。作為物理教師，應該盡一切可能用實驗在課堂上為學生展現出豐富多彩的物理現象和物理情景，幫助學生直觀、形象地理解物理現象的變化規律，形成物理概念。

改變常規實驗教學方法，提倡自主創新實驗

開發探究實驗，提升學生科學探究能力

科學探究是人們探索和了解自然、獲得科學知識的主要方法，高中階段的學生，具有科學探究意識，能在學習和日常生活中發現問題、提出合理猜測與假設;具有設計探究方案和獲取證據的能力，能正確實施探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息;具有分析論證的能力，會使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋探究結果和變化趨勢，基于證據得出合理的結論;具有交流與合作的意愿與能力，能準確表述、評估和反思探究過程與結果。

基于中學生具有的以上這些特點和能力，我們在物理實驗教學中可以有針對性地改變過去的常規實驗教學方法。以前，許多教師習慣講授實驗，將實驗過程、注意點、數據處理方法事無巨細地傳授給學生，學生只需按照教師指定的操作步驟即可完成實驗。這種實驗方式將實驗當成知識點傳授，無法培養學生能力。而物理核心素養更加關注的是品質和能力，這些僅僅依靠教師講授是無法獲得的。所以，高中物理實驗教學宜用探究實驗代替講授實驗，還原實驗教學本質。實驗探究過程將實驗主動權交還給學生，學生在實驗操作過程中可以形成實驗探究能力和實事求是的科學品質。

例如，進行“探究加速度、力和質量的關系”實驗教學時，可以讓學生先閱讀教材，了解實驗的目的、原理、方案等。在教師不作講授的情況下，讓學生分組自主實驗。學生在實驗過程中，首先發現涉及三個物理量，必須采用控制變量法，以方便進行研究。然后學生會發現實驗得到的數據非常多，無法從如此紛繁的數據中直觀看出物理規律，他們就會討論利用圖象法處理數據。作出加速度和力的圖象后，他們又會發現圖象沒有過原點，和實驗原理不符。經過討論和思考后，發現原來是阻力影響的原因。接著學生們又會研究排除阻力影響的方法。排除了阻力影響后，再進行實驗并繪圖。這次學生發現作出來的圖線是曲線，此時教師可以告知學生只有鉤碼的質量遠小于小車質量的情況下，才能認為細線的拉力近似等于鉤碼的重力，并要求學生記錄下這個知識點，以便以后專門研究。學生通過探究實驗，其分析能力、實驗能力、實驗態度、科學精神等都能得到有效培養。

提倡自主創新實驗，塑造學生的物理思維

物理理論是以實驗為基礎建立的，理論知識通常是概括、簡潔、規范的，實驗過程則往往是具體、豐富、靈活的物理教學，引導學生進行自主創新實驗，可以有效地開發學生的智力，挖掘學生的潛力，豐富學生的智慧，同時也促進教學相長。

以學生的自主創新實驗來引領物理教學，教師需要具有豐富的知識和技能儲備、靈活的教學機智、適時引導啟發的教學藝術，才能在充滿靈性、活力和變化的學生面前游刃有余，實現和學生的共同發展。

利用日常用品改進實驗或開發新實驗。利用日常用品和材料來替代實驗材料，使實驗現象更明顯、直觀;利用這些材料創新物理實驗，開發出低成本、高質量的物理實驗;使學生有更多動手做實驗的機會，更多地親歷實驗演示的機會，更好的培養和發展實驗技能、創新實踐能力，例如自制浮沉子。

重視數字實驗，創新實驗方式。利用數字實驗室系統使很多難以測量或難以控制的實驗得以順利進行，也使很多實驗的測量精度大大提升。創設數字化實驗室或引進教師演示用的數字實驗室系統，研究數字化實驗系統的教學方式，促進教學手段與方式的現代化，例如自制計數器裝置。

組織科技制作比賽，培養學生的科學態度和責任感

激發興趣。通過學校舉行科技節、科技實驗比賽可以激發廣大中學生學科學、愛科學、用科學的熱情，培養學生的創新精神和實踐能力，把學習的主動權還給學生，創造機會讓學生獨立自主地去分析、解決新的問題，激發學生學習物理的興趣。

解決問題。舉辦中學生物理科技實驗大賽，可以給學生和物理教師搭建非常好的機會和平臺，轉變教師教育教學觀念，從生活走進物理，從物理走向社會，提升學生物理核心素養等方面起到一定的積極作用。

對實驗教學進行有效的評價，落實物理核心素養

建立與物理實驗教學活動相適應的評價體系，樹立正確的評價觀，有利于通過實驗教學落實物理核心素養，具有很強的導向和監控作用，對增加學生學習的自信心、學習興趣、學習能力具有積極的意義。與傳統的筆試測驗相比較，物理實驗教學評價具有針對性較強、重視過程評價、評價方法多樣、注重綜合評價、培養合作精神等方面的特點，所以通過物理實驗教學進行有效評價，是落實物理核心素養的重要方式。

名師簡介

沈典俊

大家眼中的“書生校長”。任職于湖北省黃石市第九中學，系黃石名師、黃石市學科帶頭人、省市名師工作室主持人、國培專家、湖北師范大學碩導、中國教育學會會員、核心期刊《中學物理》和《理科考試研究》編委。曾獲“湖北省優秀物理教師”“湖北省優質課一等獎”“全國論文展評一等獎”等獎項。主持或參與國家級、省級課題研究項目多項。主編教輔、專著數十部，如《勤學早》《新動力》《新領程》《學練優》《初升高銜接教程》《滲透教材》《中考指南》《1課3練》《課時訓練》《實驗班》等。在國家核心期刊發表論文數十篇。精通初、高中物理教學，對信息技術、數學知識在物理中的運用有很深的研究，其教學影響力輻射全國各地同行。