淺談高中物理實驗教學中核心素養的培養

茍 冰

一、 引言

高效、科學的實驗可以全面推動高中學生物理綜合能力的發展，為其核心素養的形成奠定基礎。高中物理教師要結合學生的興趣、愛好，靈活選擇實驗教學方法，積極引入先進的教學技術，以全面提升高中物理實驗教學的有效性，并為學生物理學科核心素養的形成奠定根基。

二、 高中物理學科核心素養概述

物理學科核心素養包括幾個方面的內容，這幾個方面相互聯系、相互作用，共同促進高中學生物理綜合能力的提升。并且，物理學科核心素養在學生成長過程中發揮著不可忽視的作用，是學生成長過程中所表現出來的終身學習能力、專業知識、能力與態度等。從物理學科視角出發，核心素養具體可以分為物理觀念、科學思維、實驗探究能力、科學態度等四個方面。

(一)物理觀念

物理屬于一門自然學科，因此物理學知識基本都是反映人對自然世界屬性的一種抽象理解，人們在探究物理知識、分析物理的過程中，逐漸形成了物理學發展的基本規律，其中包括對運動觀念、能力觀念等的理解。高中生通過系統化的物理學習，對自然界的物理現象會產生清晰的認知，同時也開始對微觀世界產生研究興趣，這正是物理觀念形成的基礎。

(二)科學思維

物理科學思維包括很多內容，比如：科學建模、大膽求證、懷疑和創新精神等。高中生在學習物理的過程中，教師通過科學的引導和啟發，使學生一直保持一種科學的懷疑精神，尤其是教師與學生一同分析問題、解決問題，并對問題進行科學的預判，這所有的懷疑與邏輯推理行為，都在實踐中進行對結果的求證，這也是科學思維的形成過程。

(三)探究能力

實驗本身就是發現問題、分析問題、解決問題的過程，在高中物理實驗教學中，教師會利用小組合作、探究學習等方式針對提出的問題結合科學的猜想以及假設信息，對實驗結果進行求證，最終使結果得到驗證，而驗證和研究問題的過程中學生與教師需要交流、互動、反饋和評價，這就是一種探究問題的行為體現，不斷地開展實驗探究教學，學生實驗探究能力也會因此得到提高。

(四)科學態度

科學態度是學生揭露事物本質的心理狀態，在高中物理學習階段，學生在教師的引導下對物理學科本質進行探究和認知，能夠通過合作交流行為，對物理規律進行分析，并合理提出自己的想法，學生的物理知識學習以及探究行為是遵循著物理基本規律與價值觀的，在學習中也會將物理學科知識與其他學科知識進行聯系，在這個過程中學生的科學態度會逐漸形成，并實現自身與社會、自然的良性發展。

三、 核心素養視角下高中物理實驗教學策略

結合以上對物理學科核心素養內容的理解分析，下面對高中物理實驗教學中學生學科核心素養的培養策略進行研究：

(一)轉變教學模式，提升學生物理觀念

物理本身就具有科學嚴謹的特點，物理知識抽象復雜，物理內容豐富多樣，學生依靠單純的物理理論知識和教材無法完全掌握物理技能，必須要結合物理實驗進行學習和研究，教師也要通過開展多種物理實驗，利用物理實驗的現象進行輔助教學，更好地講解物理原理，鍛煉學生的物理能力，提高學生的物理水平。但是在實際物理實驗教學中，部分教師實驗教學開展的較為單一死板，教學思想和觀念還較為傳統和落后，很多物理實驗仍停留在書本的范圍上，不懂得改革和創新，也不進行拓展和深化，教師直接將書本上的物理實驗照搬到教學中，將書本實驗進行還原演示，雖然可以加深學生對書本物理原理和知識的理解，但是無法真正地使學生的物理觀念得到提升。其中很多物理實驗與學生實際生活存在一定差距，有些物理實驗過于淺顯無聊，教師沒有利用生活中常見的物理現象進行實驗，也無法通過物理實驗讓學生與實際生活相聯系，物理實驗過程枯燥乏味，學生對物理實驗缺乏興趣，使得物理實驗效果差強人意，學生的物理實驗能力難以提高。因此，想要提升學生物理觀念素養，有效地提高物理實驗的教學質量和效率，教師必須要轉變教學觀念，增強教學意識，在原有物理實驗的基礎上進行改革和創新，教師要根據物理教學內容以及實際情況對物理實驗進行深入的研究和設計，多設計一些與實際生活密切相關的物理實驗，并在原有物理實驗的基礎上進行深化和拓展，提升物理實驗的趣味性，激發學生的學習熱情和探究的興趣，通過多種物理實驗模式來提升學生對物理知識的認知和理解，提高學生的物理觀念，促進物理實驗教學質量的提高。

(二)創設問題情境，培養學生科學思維

實驗是高中物理教學的核心環節，通過物理實驗可以使學生對物理知識進行深入的學習和理解，并通過物理中的現象引發學生積極地思考和探究，鍛煉學生的科學思維。在教學中教師可以引入問題情境教學法，將物理實驗與生活實際內容相結合，組織學生觀察物理實驗現象，分析物理實驗過程，從而對實驗結果提出猜想和預判，在猜想的基礎上，帶著問題去分析、探究和解決，從而更好地鍛煉和提高學生的物理思維和水平。在物理實驗教學中，教師可以根據物理實驗內容，合理地進行問題的提問，問題的設置要由淺入深，符合學生的實際能力和水平，問題的方向和比例要合理和適當，問題中要有圍繞物理實驗現象所做出的提問，也要有引導學生對物理現象和物理實驗原理進行多角度思考的問題，問題和問題之間要環環相扣，相互聯系，并有一個遞進循環的過程，逐步引導學生進入更深層次的思考，充分鍛煉學生的物理科學思維。在學生對問題進行猜想、假設以及探究的過程中，教師要利用多種方法鼓勵和啟發學生，引導學生利用自己學習到的物理知識以及生活中的經驗，大膽提出假設，同時對學生提出的想法和創新不要急于評價或否定，要給予學生進行聯想和創新的機會和權利，鼓勵學生大膽假設，小心求證，培養學生的發散思維和創新意識，從而更加有利于學生科學思維的形成，更好地提升學生的物理素養，有效的提升物理實驗教學的效果。

(三)開展個性合作，培養學生探究能力

新課標倡導物理教學中教師要通過小組合作、探究活動等方式，激活學生的學習思維，促使學生自主學習。那么，在物理實驗教學中，教師也應該充分遵循新課標的要求，積極組織學生進行合作學習，合作中展現學生學習個性，在研究問題、總結問題的過程中培養學生科學探究精神和能力，強化學生對物理知識的理解和感悟。教師可以在物理實驗教學前，根據學生的不同情況和能力進行合理的分組。高中生受教育時間較長，相對來說學習能力和學習習慣已經養成，對知識的理解認知能力也已經具備，但是在學習能力和個性潛力方面仍存在一定的差異，教師要對學生之間的差異進行重視和關注，對學生進行仔細的觀察和了解，明確每一位學生不同的學習能力、學習方式以及學習習慣，并掌握學生的個性和特點，以及學生的潛力和不足，之后有針對性地對學生進行綜合考量，并進行小組的分配，讓學生進行小組合作實驗學習。教師在分組的過程中，要對小組內部成員的水平以及小組與小組之間的能力水平進行合理地調控，不能存在小組內部以及小組之間能力水平懸殊太大的情況，小組內部要根據學生性格和能力上的特點進行分配和調控，盡量做到小組內部成員能力性格的多樣性和互補性，從而鍛煉學生之間互相學習、互相幫助的意識和能力；對小組之間的能力和水平，教師要做到盡量均衡，小組之間的整體水平要相當，不能出現能力過高或過低的情況，從而更公平合理地開展小組之間的競爭。做好小組分配后，教師要給小組設置相應的物理實驗目標，讓學生以小組為單位進行物理實驗和探究，增強學生探究意識，提高探究能力，并強化小組成員的團結合作能力。教師還可以組織學生進行小組之間的競賽和比拼，調動學生好勝心和探究的欲望，從而提高學生物理實驗探究的能力和水平，既豐富了物理實驗的形式，增加物理實驗的趣味性，又可以有效地鍛煉學生物理實驗的技能和綜合素養，使物理實驗教學的效率事半功倍。

(四)規范實驗行為，培養學生科學態度

物理實驗是嚴謹的、科學的，在進行物理實驗的過程中，一定要拿出一絲不茍、嚴謹認真的態度，并嚴格規范物理實驗操作流程和步驟，才能得出正確的物理實驗結論。因此，在高中物理實驗教學中，教師應該提升學生物理實驗的觀念和態度，有效規范學生的實驗操作行為，避免學生實驗中出現不規范操作的情況，既可以保障實驗安全性、合理性，又可以在潛移默化中培養學生的科學精神，使其樹立嚴謹、嚴明的科學態度。物理本身就是一個科學嚴謹的學科，物理實驗更是在認真嚴謹的基礎上進行的，實驗中如果不夠認真仔細，輕則會得到錯誤的物理實驗結論，影響物理學習和探究；重則會造成嚴重的實驗后果，對實驗者的安全造成威脅。因此，物理實驗中科學嚴謹的態度是非常關鍵的，培養和提升學生的科學態度也是非常必要的。教師要在物理實驗前，對學生進行嚴格的物理實驗規則流程教學，并將不良的物理實驗后果告知學生，增強學生嚴肅認真的意識和態度。在物理實驗中，教師要對學生的物理實驗過程進行實時的觀察和監控，確保學生物理實驗過程的規范性和安全性。同時，教師要增強學生對物理實驗結果嚴謹求證的意識，不輕易得出結論，要引導學生對物理實驗結果進行多方面的求證，從而端正學生科學態度，提高學生物理素養和綜合水平。

(五)設計多樣教學，培養學生認知能力

物理本就是以實驗為主的學科，而高中物理的難度很高，學生難以理解和運用教材中知識點，這就需要學生進行物理實驗，驗證教材中的結論、公式等內容。在實驗教學中，教師重視學生核心素養的培養，需要設計多樣化的教學方法，提高學生實驗操作能力的同時，有效培養學生的認知能力。

高中是學生學習物理知識非常重要的奠基階段，在這個過程中，教師需要引導學生正確認識物理，不能讓學生產生物理很難學的想法，避免增加學生的學習負擔，使學生能夠保持積極的學習態度。對此，教師可以設計具有趣味性的教學環節，促使學生主動學習物理知識，并且對其產生正確的認識、理解學科知識，提升核心素養。例如：教師在布置作業時需要全面考慮作業的難度，將實驗劃分為不同等級，學生則按照等級逐一完成實驗，使學生就像在玩游戲闖關一樣，增加實驗教學的趣味性，促使學生積極完成實驗作業。同時，可以根據不同的實驗難度設置不同的獎勵，完成難度中等的實驗可以在日常活動加分，完成高難度實驗的學生可以得到一些實物小禮品，可進一步調動學生學習的積極性。例如，在布置關于機械能守恒定律的實驗作業時，對完成實驗、得出數據并且對結論進行驗證的學生，可以適當給予鼓勵；能夠通過實驗獲取更多物理知識、得出其他相關結論的學生，可以選擇學生喜歡的方式給予獎勵，使學生對物理產生濃厚的興趣，改變學生對物理的認知。

此外，教師還可以通過引導學生思考知識點之間內在聯系的方式，加深學生對物理學科的認知，幫助學生構建完整的知識體系。教育改革對學生物理核心素養的要求不斷提高，良好的邏輯思維能力、完整的知識體系，都是核心素養的重要內容。因此，教師要在核心素養視角下開展物理實驗教學，需要教師注意培養學生的思考能力，使其能夠將知識點聯系起來。例如：在講解與牛頓定律相關的內容時，教師可以組織學生積極討論定律中有哪些知識點是以前學習過的內容，而學生在討論之后發現加速度等知識是以前學過的內容，這樣就將加速度等內容與牛頓定律聯系起來，構建知識之間的關聯性，從而建立完善且科學的物理知識體系。

多樣教學環節有利于教師培養學生的核心素養，能夠實現核心素養視角下高中物理教學目標，還能夠顯著提高教學水平。因此，教師可在教學中設計科學的多樣教學，培養學生對物理學科的認知能力。

(六)創新實驗教學，培養學生實踐能力

核心素養視角下的高中物理實驗教學，教師要將驗證性的實驗轉化為具有創新性的實驗，激活學生的創新意識和思維，挖掘學生的潛在能力。教師需要將教材中的實驗進行合理創新，并且可以結合學生的學習情況適當增加難度，但也需要注意把握好難易度，避免難度過大影響學生的興趣和積極性，并通過創新性的實驗教學培養學生的實踐能力。例如：“自由落體運動”的教學中，教材上是直接給出結論，影響學生自主探索的積極性和創新性思維發展，學生的實踐操作能力也會受到影響。對此，教師可以將生活中比較常見的物體高空墜落現象引入教學中，激發學生探索的欲望，同時引導學生將物理知識應用在實際生活中。

物理實驗的目的是利用知識解決現實問題，是理論與實踐進行結合的關鍵措施，能夠促使學生將知識內化、吸收。在實驗教學中，只要教師給予學生足夠的空間，引導學生運用知識，并且與生活進行結合，就能夠使學生充分認識到學習物理實驗知識不僅是為了在考試中獲得更高的分數，還具有極強的現實意義。例如：“探究影響摩擦力大小的因素”一課的實驗中，教師可以展示防滑鞋底的圖案、防滑輪胎的圖案等，利用生動、直觀的例子向學生介紹物理原理；隨后，教師提出問題，引導學生思考哪些因素能夠對摩擦力的大小造成影響。這樣學生實驗的積極性被調動起來，并且對物理學科的理解更加深入，能夠體會到物理的魅力，使學習動力進一步得到強化，且學生的實踐能力也能夠得到有效培養。

此外，教師在創新實驗教學，培養學生實踐能力的過程中，還可以設計小組合作實驗。物理實驗教學最為突出的特點就是實踐性，但是因為學生物理水平和實驗能力方面存在差異性，而教學時間又具有固定性，導致教師無法對每一位學生進行指導，不能反復進行實驗教學。設計小組合作實驗能夠改變這一劣勢問題，既能夠提高實驗教學效率，又能夠使學生學會分工合作，提高學生的合作能力，實踐能力也能夠得到提升，實現核心素養的教育目標。例如：“彈力與彈簧伸長關系”的實驗中，教師全面考慮學生的物理知識掌握情況，分析每位學生的優點和不足，根據實驗任務的難度和任務量劃分小組，保證每個小組的能力相當，而后開展小組合作實驗，分析彈簧拉伸不同長度時彈力的變化，并記錄相關數據。但也需要注意，教師需要在實驗過程中進行指導，保證學生對物理實驗內容有基本了解，而后利用實驗驗證，這樣的教學也與學生學習知識的基本規律相符，便于學生理解實驗。同時，學生的合作學習意識和能力也能夠得到良好的培養和發展，從而實現核心素養視角下實驗教學的目的，促進學生全面成長和發展。

四、 結語

實驗是高中物理教學的重點、難點，也是提高學生物理學科核心素養的有力平臺，高中物理教師要結合教學內容，以及學生實際情況，科學為學生組織實驗探究活動，潛移默化中促進學生物理學科核心素養的形成。