學科核心素養導向下高中物理實驗教學策略研究

李小鵬

【摘要】 物理學科核心素養是指滿足學生未來發展所需要的必備品格與關鍵能力.作為一門實驗學科，物理實驗是傳授知識的重要途徑，貫穿于學生的整個高中生涯，對于學生物理概念的養成、實驗與探究能力發展、創新思維培養等都有著重要意義，是培養學生物理核心素養的關鍵所在.從實際情況看，高中物理實驗教學中，學生雖然對教學內容有著很大的興趣，但親自進行實驗的機會較少，探究意識與能力也相對薄弱，嚴重影響學生核心素養的發展.本文從高中物理學生核心素養概念與內涵入手分析，探討物理實驗教學與核心素養培養的內容與關系，進而基于物理實驗提出培養學生核心素養的具體策略.

【關鍵詞】 高中物理;物理實驗;核心素養

2017 年教育部頒布的《普通高中物理課程標準》中明確提出要培養學生的物理核心素養，并強調在這個過程中物理實驗有著不可替代的作用，指出學生物理核心素養是學習過程中所形成的必備品格與關鍵能力.

在現有高中物理教學體系中，實驗往往是圍繞某個問題進行假設，然后探究得出結論.在素質教育背景下，教育部提出培養學生核心素養有利于促進高中物理教學改革的推進，為落實促進學生全面發展這一目標指明了方向.

1? 高中物理核心素養的內涵

2013 年我國著手進行發展學生核心素養的研究，并于 2016 年發布了相關成果，指出核心素養是學生的必備品格與關鍵能力.隨著各項政策的完善，進一步確立了以“核心素養”為目標的基礎教育改革.但在不同時期、不同社會階段，學生核心素養的內涵也在不斷豐富，目的即在于滿足學生個體的全面發展.

1.1? 核心素養的內涵

2014 年發布的《關于全面深化改革，落實立德樹人根本任務的意見》中指出發展學生核心素養是未來育人的重點，要求將核心素養培養與課程教學結合起來 .2016 年北師大研究結果認為，核心素養是學生必備品格與關鍵能力.對于“什么是核心素養”“如何進行培養”等問題給予了解答，明確地解釋了我國教育“教人成人”以及“全面發展的人”理念，它代表了每個學生都不能缺少的素養，是對教書育人成果的最低要求.隨后相關專家與學者進行了更深入的研究，將核心素養的概念、內涵等繼續研究，各類學校教學中也進行了積極的實踐.

1.2? 物理核心素養的外延

由于學科教學內容指向的不同，其核心素養具體內涵也存在一定差異.在教學中凸顯核心素養，即需要結合學科特點開展針對性的教學，才能將學科教學提升到促進學生發展的高度，體現獨特的育人價值.在高中物理中，其核心素養必然也需要強調物理學科的特有品質，具體內容可以歸結為以下四個方面，包括“物理觀念與應用”“科學思維與創新”“實驗探究與交流”“科學態度與責任”等.

一是“物理觀念與應用”素養.觀念是客觀事物、客觀世界在人腦中的反映，是感知世界的基礎.而物理學習過程中自然也會產生物理觀念，準確地說物理觀念是學生對物理知識的重現與反映，表現為對物理概念、規律的理解與應用，是學生使用物理知識解決生活中問題的基礎.

二是“科學思維與創新”素養.在經過初、高中階段的學習后，學生已經初步形成了科學思維能力，掌握了一定的科學思維方法，并能夠正確使用科學思維進行推理、找出結論.創新素養則是指運用科學思維解決問題的過程中具有批判性思維，有根據地質疑，并能夠從不同的角度對問題進行思考，進而提出創新性意見的能力.

三是具備“實驗探究與交流”素養.物理實驗是學習物理知識、探究物理現象的核心方式.因此高中物理教學中必須發揮實驗教學的價值與作用，在實驗中培養學生探究能力.同時對探究過程進行交流、反思，設計出更優秀的實驗方案.

四是應重點培養學生的“科學態度與責任”.促進學生的全面發展，關鍵在于落實“立德樹人”教育理念.高中階段不僅是學生智力快速發展的時期，更是學生養成良好品德、科學態度的關鍵時期.在培養“全面發展的人”理念指導下，更需要在實驗教學中強調實事求是、嚴謹治學等科學精神，以及愛國愛家、學以為民的社會責任心.

2? 物理實驗對學生核心素養培養的積極作用

前文中對物理學科核心素養的內涵與外延進行了深入分析.可以看出，物理實驗的探究性、思考性以及創新性極大契合核心素養的發展，教學中培養學生核心素養，需要給予物理實驗更多的關注.

首先，物理實驗可以加強學生“物理觀念”的理解.許多物理概念都是抽象的，需要在物理實驗中進行探究.物理實驗即是通過借助過程讓學生對所學的概念、規律進行全面、深入的理解.例如，運動觀、能量觀等.

其次，物理實驗設計過程能夠培養學生的“科學思維”.實驗設計是學生對物理現象進行解釋并進行驗證的過程，在實驗過程中難免會出現各種問題，使學生產生新的想法.例如，在測量電動勢實驗時目的在于讓學生掌握研究電路學的思想與方法.在實驗設計時可采用的方法較多，不同設計方案所產生的結果誤差也不同.所以，通過物理設計實驗能夠幫助學生養成科學思維，根據結論對實驗設計提出質疑，也有利于學生分析推理與創新思維的發展.

再次，物理實驗數據收集、現象分析能夠提升學生“探究能力”.物理實驗對學生動手能力、結果分析能力要求較高，即使實驗過程中遇到問題后也能夠主動探究，不斷地質疑、探究是科學探究能力的基本素養.例如，高中物理很多實驗都是在教師指導下完成的，學生只是簡單地重復，毫無探究性可言.在培養其核心素養過程中需要讓學生親歷，開展創造性教學，促進學生探究能力的養成.

最后，物理實驗有利于學生“科學態度”的養成.物理學科歷史上有很多著名的實驗，其中演示光子運動的“雙縫干涉實驗”尤為著名，其證實了光子具有波動性和粒子性的特點，推翻了以往實驗結論.

教師在教學中演示該實驗，能夠讓學生形成科學態度，認識到任何物理規律必須通過實驗才能證實其真實性，而不能依靠簡單地推理和想象，要樹立嚴謹的科學態度，養成尊重事實、嚴肅對待實驗結果的思想.

3? 物理實驗中培養學生核心素養的具體路徑

正如前文所述，物理實驗與學生核心素養發展有著很高的契合度，能夠極大促進學生核心素養的發展.但是高中物理知識、概念較多，對于不同類型的實驗，在實驗開展與教學過程中需要有針對性地進行，從實驗內容、開展方式、合作交流以及實驗評價等多個方面，圍繞核心素養發展開展物理實驗教學工作.具體可以從以下幾個角度進行.

3.1? 合理設計實驗，引導物理觀念的養成

物理觀念是指物理基本規律、概念等，這是物理核心素養的基礎，更是學生需要掌握的基礎性知識.而有些物理現象或者物理規律是看不到、摸不著的，要培養學生物理觀念就需要教師對實驗進行合理的設計，引導學生對物理概念進行深入的理解.

3.2? 實驗中突出物理思維，促進科學思維養成

科學思維的養成需要學生在實驗中將物理實驗與物理思維結合，引導學生觀察進而發展科學思維能力.當然，由于學生之間探究能力、知識基礎等方面的差異，物理實驗教學也會產生不同的結果.例如，同一個物理實驗，學習成績好的學生能夠發現背后的物理規律，思考更深層次的問題;成績一般的學生或許只能感受物理現象.所以，在物理實驗教學中教師要突出實驗的目的，才能更好促進學生科學思維的養成.

3.3? 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達到滿足條件的情況，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.

3.4? 實驗中嚴謹治學，傳遞正確科學態度

科學態度是物理核心素養的重要組成，所以在物理實驗教學中不僅要關注學生學到了什么，更要注重感情的升華.

很多物理現象需要在反復的實驗、多次的觀察后才能發現規律、得出結論.學生進行實驗時教師要積極地傳遞這一態度，嚴謹治學、實事求是.如世界著名的物理學家法拉第在發現“電磁感應”時，前前后后進行了 400 多次實驗才對電磁感應有了充分的了解.那么在學生進行電磁感應實驗時教師即可以通過法拉第的故事讓學生體會不屈不撓、永不放棄的物理精神.

又如在物理發展歷史上，我國也出現了許多心系祖國、報效國家的物理學家，如鄧稼先、錢學森、楊振寧等，他們堅持不懈地進行各種實驗，演算各種數據，淡泊名利且熱愛祖國.我國現代史上物理學的每一次成就都離不開他們的無私奉獻.在進行原子結構等演示實驗時，教師即可以引入這些先輩的奮斗故事，激發學生積極學習，報效祖國的熱情，傳遞正確的科學態度與社會責任感.

4? 結語

高中物理課程修訂工作進一步優化了課程結構，同時也為如何落實立德樹人指明了方向.物理作為高中階段的重要科目，其教學的重要特征即是要堅持實驗為基礎，通過實驗讓學生親歷物理概念與規律的產生過程;在過程中鍛煉學生實驗設計能力、數據收集與分析能力以及探究與創新精神，這對于學生未來發展有著重要價值.一線教師教學中，需要給予物理實驗更多的重視，才能更好完成教書育人，培養學生核心素養的目標.

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