以核心素養為導向的高中物理實驗教學探究

陳麗俠

摘 要：實驗是高中物理教學中不可或缺的一部分，合理開展實驗教學對培養核心素養有著重要意義。在實驗教學中，教師要重視引導高中生進行觀察、分析和總結，并設計實踐操作環節，讓學生直接參與其中，不斷深化對知識的印象，進而有效鞏固對物理知識的記憶。本文從高中物理實驗教學中培養核心素養的重要性展開分析，并以核心素養為導向提出多點物理實驗教學策略，以供參考。

關鍵詞：核心素養;高中物理;實驗教學

核心素養的培養是近些年的教育重點，物理核心素養包含多個方面，主要是學生在學習物理時所必備的能力和品質。實驗教學是高中物理學習中的重要組成部分，也是培養學生核心素養的主要場所，但實際教學情況卻并不理想，部分實驗受條件限制，無法達到預期的效果，因此，創新物理實驗教學，對提高教學效率有著重要意義。

一、高中物理實驗教學培養核心素養的重要性

高中物理教材中包含豐富的知識，總體有難度大、不易學等特點，大部分學生在學習中都會感到費力。而實驗在物理教學中占據重要的地位，以核心素養為導向，重視物理實驗教學對培養學生的核心素養有著重要意義。首先，核心素養的培養能夠幫助學生樹立正確的物理觀念，對加深理解物理概念、公式及客觀規律等有較大助益，從而將物理知識應用在復雜的實際問題中，發揮出實際應用價值[1]。其次，實驗教學中學生需要根據物理現象進行分析和推導，對培養科學思維有較大的幫助，這一思維的形成能夠在物理實驗與知識間建立“溝通”的橋梁，有助于深度學習的開展。最后，在物理實驗教學中培養學生的核心素養，教師不僅要引導學生掌握理論知識，還要加強學生對知識運用能力的培養。

二、高中物理實驗教學中的常見問題探討

高中物理教師首先需要了解當前在實驗教學中的一些常見問題，這樣才可以在今后的教學中避免。通過整合以往經驗，能夠察覺到其中的常見問題有如下兩方面：一方面，只注重理論內容，忽視實驗的價值。在實驗教學中個別教師只是講解實驗的理論，并未讓同學們進行深入的實踐，致使實驗價值無法展現。另一方面，只注重實驗結果，缺乏問題挖掘意識。在實驗教學中，一些教師缺乏對于實驗過程和存在問題的挖掘，這會嚴重影響物理實驗的作用。

三、以核心素養為導向的高中物理實驗教學策略

（一）奠定基礎——明確物理概念

明確物理概念是培養學生物理核心素養的基礎，也是核心素養的第一層次，是教師在教學中最需要引導學生把握的。高中物理教材中有著豐富的概念，學生對物理知識概念的掌握情況直接關系到后續學習的效率。因此，在物理實驗教學中，教師應創新物理概念的教學方式，體現核心素養的同時，借助實驗直觀闡述出物理現象，從而激發學生的學習興趣，達到提高課堂教學效率的目的[2]。

例如：在學習“平拋運動”一課時，主要內容是讓學生了解拋體運動的概念，認識運動的合成和分解，為后續其他曲線運動的學習奠定良好的基礎，通過理論學習引導學生自主思考。首先，在課堂中教師不能直接告訴學生平拋運動的概念和特點，而是要借助多媒體設備導入新課：“同學們，大家知道‘柯受良飛越黃河’的壯舉嗎？請看下面這段視頻。”在學生觀看視頻的過程中，注意力高度集中，同時激發對新知識的求知欲。在學生的積極性被調動起來后，教師提出問題：“將一個小球以不同的方式拋出，拋出的小球有什么共同點和不同點呢？”學生要思考并列舉生活中的拋體運動來回答問題，教師聽到學生的回答后，不要著急說出對錯，而是準備一根粉筆和一個紙片，讓學生從不同的角度將紙片和粉筆拋出去，并提問：粉筆和紙片分別在做什么運動？根據教師的問題，學生展開積極討論，借助之前學習過的知識進行思考，這就是學生自主探究的過程。其次，為了加強學生對平拋運動的理解，強化對創造思維的培養，教師可以借助生活中常見的素材組織學生開展實驗教學，如準備日常中較為常見的小球、水粉筆等工具，讓學生親自動手完成實驗，實驗中借助平拋豎落儀和平拋水平儀來輔助驗證理論，認識到平拋運動可以分解為水平方向和豎直方向的運動，進而完成對理論的驗證并強化理解。實驗結束后，為了進一步強化學生思維，教師要鼓勵學生說一說對實驗的看法，并對所學知識進行總結和歸納：根據平拋物體的初速度及受力特點分析，可知平拋運動是勻變速曲線運動。在對平拋運動進行分解時，可以根據運動的合成與分解，將其簡化為兩個直線運動進行研究。由此，不僅可以激發學生學習物理的興趣，加深對平拋運動概念的理解，還能夠提高實驗教學的趣味性，顯著提升教學效率。

（二）確定中心——發展科學思維

只有具備科學思維的學生，才能在物理學習中客觀地認識到事物的本質及內在規律。如何培養科學思維，教師應重視在實驗教學中對學生展開引導和幫助，指導學生從不同角度思考問題的同時，有效突顯學生主體地位。值得注意的是，教師要認識到核心素養的發展是培養核心素養的中心，引導學生正確運用科學思維解決物理問題，才能更好地促進課堂教學質量提升[3]。

例如：在學習“加速度”一課時，為了讓學生了解加速度的概念和意義并能夠用相關公式進行簡單的計算，教師應設計探究教學法為學生創設科學合理的情境，助力學生思維探究能力的發揮，進而提高學生的學習水平。首先，教師以生活中常見的案例導入新課：“同學們，我們經常坐的小汽車和摩托車，哪一個速度更快？”大部分學生脫口而出“汽車速度更快”。教師繼續提問：“假設一輛靜止的小汽車和一輛靜止的摩托車，同時發動，誰更容易達到速度呢？”學生有的說汽車，有的說摩托車。教師要做出總結告知學生：“一般情況下摩托車更容易達到速度，因為它的反應更快，今天我們就來探究一下其中的‘反應’到底是什么意思。”其次，教師為學生提供真實的兩組數據，讓學生根據教師所提供的數據進行計算和小組討論，比較汽車和摩托車速度及1秒內的速度變化量，過程中教師要減少干預，讓學生自行展開探究，并認識到1秒內汽車和摩托車的速度變化量就是“反應”的快慢。最后，教師做出總結：物理學中將這種量叫作“加速度”。由此可見，在物理課堂中通過列舉學生日常所能接觸到的案例，引導學生進行探究，不僅可以激發他們的好奇心，還有利于探究能力的培養和鍛煉，進而提高學生對知識的理解，強化學習效果。

（三）培養關鍵——開展實驗探究

實驗是物理學習中的基礎，高效開展實驗教學不僅可以強化學生對物理知識的印象，還能夠對所學知識產生更深刻的理解。實驗教學中，學生的有效參與，不僅能夠提高學生的動手與探究能力，還能達到培養其探究意識的目的。但在實際教學中，部分實驗教學采用的是傳統教學方法，教師通過演示實驗和多媒體模擬實驗來代替學生親身操作實驗，學生缺乏動手的機會，進而影響了探究素養的提升[4]。針對這一情況，教師要認識到學生主體在課堂中的重要性并重視講解實驗步驟，為學生營造良好的教學氛圍，以便加強對實驗知識的理解，深化對實驗知識的掌握。

例如：在學習“力的分解”一課時，由于學生的思維正處于形象到抽象的轉變關鍵期，各方面認知能力還有待提升，教師可以創設實驗情境，引導學生加強對“力的分解”相關知識的認知，進而加強對物理核心素養的培養。具體來說，教師可以請兩名力氣大的男生上臺進行拔河比賽，相持不下時，再請一位女生上臺將兩個男生拉動。很多學生認為這是一件很難的事情，教師可以對女生進行指導，讓她在繩子中間用力一拉，就將兩個男生都拉動了。這一現象可以有效激發學生的求知欲，使大部分學生沉浸在情境探究之中。教師則可以借此引入主題：為什么會出現這種情況呢？學習過今天的內容后就可以解決疑惑了。之后，教師設計實驗教學活動，為學生提供橡皮筋、繩子等材料，讓學生用一只手同時拉扯兩根繩子，將兩根繩子交匯的點設為O，之后用兩只手分別拉扯兩根繩子，讓橡皮筋仍達到點O處。讓學生仔細觀察實驗現象，學生可以認識到兩個力共同作用產生的效果與原來一個力作用時產生的效果相同，從而認識到“力的合成”。隨后，教師可以鼓勵學生仿照之前的教學方式，自行探究“力的分解”，讓學生運用彈簧秤將橡皮筋拉到點O，比較兩個力的大小和方向，通過整理和觀察實驗數據認識到：兩個拉力的大小和方向可以用多組不同的力達到相同的效果。最后再進行歸納和總結：“力的合成”是唯一的，但“力的分解”卻不是唯一的。由此，在高中物理實驗教學中，教師要重視情境對學生探究意識培養的重要性，并加強對此方面的重視程度，以便促進學生核心素養的發展。

（四）靈魂核心——培養科學態度與責任

科學的學習態度與責任是物理核心素養中的靈魂，合理培養科學態度與責任能夠幫助學生完成思維的轉化，在實驗教學課堂中，教師要有意識地引導學生形成這一素養。由此，教師要結合知識特點，從學生的角度出發，引導他們進一步認識其中的邏輯性與科學性，進而促進科學素養與品質的提升[5]。

例如：在學習“牛頓第一運動定律”一課時，為了加強學生對知識點的認識，了解知識發現和研究過程中的艱難，并對科學家的探索精神產生敬佩感，教師在教學中可以合理運用多媒體設備播放宇航員在太空艙中的生活，讓學生對這一現象產生較強的好奇心，并向學生介紹“牛頓第一定律”的結論。之后，以故事的形式向學生講述牛頓獲得這一結論的過程及相關實驗。再設計實驗教學環節，要求學生探究摩擦力對物體運動的影響，先引導學生思考實驗中應保持哪些條件不變，用什么方法進行控制？學生在思考后發現，為了保證實驗的科學性和嚴謹性，要控制小車進入水平面時的速度大小和方向保持不變，而為了實現這一目的，在實驗中要保證三個“同一”，分別是“同一”小車、“同一”斜面、“同一”高度滑下。接著，繼續引導學生思維：學生為了實現探究目標，哪些條件需要變化，用什么方法來實現這種變化呢？學生需要進行小組討論，認識到小車在水平面受到的摩擦力大小需要改變，而改變的方法也較為簡單，為其提供粗糙程度不同的物體即可，如為學生提供小車、斜面、毛巾、棉布等實驗材料，學生在實驗中要自行組成探究小組，通過對比實驗觀察小車從相同高度滑下后在水平面上的運動狀態，要認真記錄小車每一次實驗中的滑動距離及運動時間，交流不同情況下小車運動變化情況，并通過分析數據找出其中的變化規律。

（五）合作學習——認清科學本質

高中生有著自己的思維方式，盡管還不夠縝密，但在教師的引導下仍可以有效進入探究的狀態，這為實驗教學的順利開展奠定有效基礎。在高中物理教學中，教師要從學生的身心特征出發開展針對性教學，采用小組合作的方式進行物理實驗，教師要為學生明確實驗探究目標，引導學生在組內互相探討交流，確定實驗方案，進而完成實驗步驟，通過觀察實驗現象和動手操作，認清物理知識的本質，實現共同進步。同時，實驗后教師應為學生營造良好的學習氛圍，讓學生針對合作學習中出現的問題繼續展開探討，通過交流和互動強化學生對知識點的理解，進而促進核心素養的培養和發展。

例如：在學習“速度變化規律”一課時，運用公式法和圖像法研究勻變速直線運動特點是物理學習中的一大難點，教師可以借助合作學習的方式展開教學。首先，利用多媒體展示蘋果下落運動的圖片，讓學生認識到蘋果在下落過程中速度是有變化的，之后，用多媒體展示汽車沿直線運動時速度隨時間變化的數據，并提問：汽車的速度在如何變化？汽車在不同的時間段內速度變化快慢相同嗎？學生則需要以小組為單位展開探究，先根據教師提供的數據隨機選擇6段時間，利用加速度公式計算這6段時間內的加速度，通過對比分析得出結論：小汽車在行駛時加速度保持不變。接著借助例題創設情境，引導學生推導出速度規律，先用多媒體以圖片的形式展示汽車的運動軌跡，并提問：汽車以2m/s的初速度，做加速度1m/s2的勻加速直線運動，問2秒時汽車的速度能夠達到多少？小車做什么運動？學生在小組內展開積極探討，并逐一討論不同情況，加以實驗驗證。通過小組合作為學生營造更好的學習氛圍，提高學生之間的合作能力，為進一步提升核心素養奠定良好基礎。

結束語

在今后的學習中，教師應重視提高自身素養，對物理實驗教學展開深入探究。以核心素養為導向，從學生的真實情況出發，不斷創新教學手段，通過摸索、實踐和改進，激發學生主動探究物理知識的興趣，以達到預想中的學習效果，為未來更高層次的物理學習，培養高素質的物理人才奠定基礎。

參考文獻

[1]曾桂花.信息技術在高中物理實驗教學中的應用[J].知識窗（教師版），2020（12）：37.

[2]任厚寶.基于核心素養的高中物理實驗教學設計與思考[J].考試周刊，2020（A5）：131-132.

[3]王春勝.構建高中物理高效課堂的策略探析[J].知識窗（教師版），2020（12）：120.

[4]蔣禮波.“物理核心素養”在高中物理教學中的實現思考[J].高中數理化，2020（S1）：51-52.

[5]倪新冬.基于學科核心素養的高中物理教學思考[J].新智慧，2020（36）：49-50.

本文系晉江市教育科學“十四五”規劃（第一批）研究課題“核心素養下科學探究在物理教學中的落實途徑探究”（課題編號：JG1451-023）的研究成果。