核心素養(yǎng)下的中學物理探究式實驗教學創(chuàng)新策略

李 潤

（甘肅省武威第八中學，甘肅武威 733000）

實驗在中學物理中具有重要的地位，不僅能夠讓學生感知物理抽象概念、定理與具體現(xiàn)象之間的聯(lián)系，也能夠讓學生經(jīng)歷物理理論的發(fā)現(xiàn)和驗證過程。探究式實驗創(chuàng)新有助于幫助學生更好地理解抽象物理概念，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，強化知識點之間的邏輯關系，促進學生的實驗意識，培養(yǎng)學生學習能力、探究能力和創(chuàng)新能力。中學物理應順應核心素養(yǎng)理念，開發(fā)和利用實驗資源，豐富實驗類型和內(nèi)容，開展學生樂于參與的探究式實驗，體現(xiàn)學生的主體性。

一、中學物理探究式實驗教學現(xiàn)狀

（一）探究式實驗理念滯后

核心素養(yǎng)下，中學教師應引入先進的實驗理念，采取學生易于參與的實驗內(nèi)容，引導學生開展探究式實驗，讓學生在實驗中獲得更多的經(jīng)驗和知識。但是，就中學物理實驗教學而言，教師常常采取傳統(tǒng)的演示或分組實驗方法，實驗理念滯后，實驗內(nèi)容、實驗原理和實驗步驟都按照教材中的要求一步一步來，學生按照教材或是教師的要求進行操作即可，教師將自己的實驗知識灌輸給學生，束縛了學生的自主性，不能夠體現(xiàn)出實驗對學生的啟發(fā)、教育價值［1］。

（二）實驗資源和物品單一

在中學物理探究式實驗中，教師應該引入多樣化的資源和物品，引導學生通過不同的方法、思路開展物理實驗，釋放學生的活力，培養(yǎng)學生的探究能力。但是，在實際的中學物理實驗中，教師并沒有對實驗物品、資源進行拓展，而是嚴格按照教材實驗內(nèi)容選擇實驗物品，單一的實驗資源和物品不利于學生多樣化的探究，阻礙了學生實驗能力的發(fā)展，束縛了學生的思維，中學物理探究式實驗開展效果不佳，不及預期。

（三）學生自主探究意識不足

學生是探究式實驗的設計和實施者，這就需要學生有主動探究的意識，能夠依據(jù)實驗內(nèi)容科學利用現(xiàn)有資源和實驗物品，靈活設計物理實驗，通過參與和操作得出結論。然而，學生普遍自主探究的意識不強，在面對探究實驗時沒有明確的思路，只能照搬教材中的思路和步驟進行模仿，并沒有自主深入探究的意識，導致學生的實驗設計能力、操作能力不能夠明顯提升［2］。

（四）缺乏探究實驗科學指導

授人以魚不如授人以漁，對學生進行科學的實驗方法指導能夠激趣勵學，提高學生的探究效率。然而，在開展中學探究實驗的過程中，教師往往關注學生的實驗結果，不注重學生的實驗思路和實驗過程，缺乏對學生科學的實驗方法指導，學生只知其然而不知其所以然，參與實驗卻不得其法，參與探究實驗的目的性不強，沒有抓住實驗的關鍵步驟，實驗效果并不理想。

二、中學物理探究式實驗教學策略

（一）優(yōu)化理念，改進探究式實驗教學模式

核心素養(yǎng)帶來了全新的教學理念，革新了教學的育人模式，體現(xiàn)了學生的主動性。物理實驗是提高學生教學參與程度，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的載體，如何開展中學物理探究實驗成了教師關心的問題。以往中學實驗教學基本都是教師手口并用，一邊操作、一邊講解，學生并沒有親自參與，加上一些實驗步驟和現(xiàn)象學生看不清，理解不了，影響了學生的實驗體驗，降低了學生興趣。教師應立足中學物理實驗特點對現(xiàn)有實驗教學理念進行優(yōu)化，引入適合學生參與和探究的理念與方法，融入學生感興趣的素材與資源，契合學生實驗操作的實際需求，采取靈活多樣的實驗形式，與學生一同參與探究式實驗活動，觀察學生的表現(xiàn)，分析實驗效果，改進探究式實驗教學模式，給學生良好的實驗體驗。如在“流體壓強與流速關系”演示實驗中，教師可以將其改為探究實驗，讓學生動手參與：找一根飲料吸管，然后將一個空心的小球放到吸管上面，再將吸管豎直放到嘴上，小球在吸管上保持不動，然后通過吸管吹小球，猜想一下小球會不會掉下來。學生自主參與，通過實驗發(fā)現(xiàn)小球在氣流的作用下離開吸管，但是并沒有掉下來，而是懸浮在吸管上方。此時學生好奇心大增，教師因勢利導，讓學生探究實驗背后的物理規(guī)律，通過實驗現(xiàn)象分析流體壓強與流速的關系，在增強學生實驗體驗的同時，幫助學生深入理解流體壓強與流速關系，效果比教師給學生展示實驗更佳。在中學物理探究式實驗中引入易于學生參與的教學理念，采取與實驗內(nèi)容和學生興趣契合的教學方法，能夠增強學生的探究動機，在參與探究的過程中理解實驗的原理和操作要領，經(jīng)歷從具體現(xiàn)象到抽象規(guī)律的思維過程，深化學習內(nèi)容，提高探究能力，培養(yǎng)學生的實驗積極性和主動性［3］。

（二）自主設計，培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新能力

核心素養(yǎng)下，教師要發(fā)掘物理實驗的育人價值，結合教材中的演示和分組實驗內(nèi)容，因勢利導，依據(jù)學生的實際物理能力和實驗能力，關注學生實驗設計能力的發(fā)展，給學生更多的自主空間，釋放學生的活力，鼓勵學生在教材實驗的基礎上進行改進和拓展，開展探究實驗自主設計活動，創(chuàng)新實驗教學模式，體現(xiàn)學生在實驗中的思路和想法，培養(yǎng)學生的實驗設計能力，促進學生個性化發(fā)展。如在“測小鐵塊密度”實驗時，一般需要量筒、水、天平等實驗器材，通過天平測量小鐵塊質量，通過量筒測量小鐵塊體積，然后依據(jù)密度公式計算小鐵塊的密度。教師可以讓學生思考測物體密度實驗的原理，發(fā)揮學生的想象力，鼓勵學生進行創(chuàng)新，假如在“測小鐵塊密度”實驗中找不到天平，是否能夠自主設計探究實驗測量未知密度的物體。在沒有測量小鐵塊質量的情況下，學生采取不同的方法開展實驗探究活動。有的學生采取曹沖稱象的方法設計實驗：先將一個燒杯放入到水盆中，然后放入小鐵塊，等穩(wěn)定后在燒杯與水面的交界處標記一個記號，然后將小鐵塊取出來，緩慢地向燒杯中加水，直到水面達到標記處。測量倒入燒杯中水的體積V1，并記錄。此后，用量筒測量小鐵塊的體積V2，并記錄。因為倒入燒杯中的水和小鐵塊的質量相等，因此可以通過水的密度和體積求出小鐵塊的質量，就可以計算出小鐵塊的密度了。除此之外，還有的學生嘗試漂浮法、比較法等實驗方法，合理運用實驗器材通過密度公式進行小鐵塊密度的測量，并取得了良好的實驗效果。讓學生自主參與實驗設計和實施過程，能夠激活學生真實的想法，將自己對密度的理解付諸實驗，并通過實驗驗證想法的正確與否，在實驗過程中提高學生對物理知識的深入理解，提高學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生的探究能力和創(chuàng)新能力［4］。

（三）指導方法，培養(yǎng)實際問題的解決能力

物理實驗不僅能夠讓學生體驗發(fā)現(xiàn)和感受物理規(guī)律的過程，激發(fā)學生探究的動機，也能夠幫助學生掌握物理學習的方法，學會如何通過已知物理知識或是現(xiàn)象去探索未知的物理規(guī)律或結果，有效解決實際問題。核心素養(yǎng)下，教師要依據(jù)實驗的原理、步驟和內(nèi)容，對學生進行科學的方法指導，授學生以“漁”，掌握物理學習和實驗的方法，這樣學生才能夠在面對復雜實驗問題的時候冷靜思考，探索解決問題的方法，分析產(chǎn)生問題的原因，積極地分析和解決實際問題。在課堂教學中，一些實驗儀器操作和實驗問題通過教師口述的效果并不好，學生也不容易理解，有時還會產(chǎn)生誤解。而通過在實驗中教師的正確指導，能夠給學生提供糾錯的空間，為學生的實驗提供思路，解決課堂教學中不好理解的實驗難題。如，在實際的電路連接中，實驗中的器材連接起來的電路圖和學生實際繪制的電路圖往往具有差異，尤其是在電線等長的情況下，很容易讓學生不能夠正確分辨串聯(lián)、并聯(lián)電路。因此，教師可以對學生進行指導，在連接串聯(lián)電路時要順序連接，當有并聯(lián)電路時，可以將需要并聯(lián)的電器兩端分別連接在一起，然后按照串聯(lián)的順序進行連接，這樣既能夠直觀體現(xiàn)出串聯(lián)、并聯(lián)的特點，也不容易犯錯誤，實現(xiàn)實驗的高效性。同時，在物理教材中也有許多經(jīng)典的實驗方法，諸如測量電路中未知電阻所用的替代法、在研究物體熔沸點時用的圖像法、在測量比較細的物體直徑時用的累積法、在誤差較大的實驗中用的平均法等等，教師可以給學生演示，或是指導學生運用這些方法進行實驗，提高實驗的針對性，培養(yǎng)學生的具體問題具體分析、運用實驗解決實際問題的能力。

（四）聯(lián)系生活，連接物理實驗與生活現(xiàn)象

物理是一門綜合性非常強的學科，其理論與實踐聯(lián)系密切。這門學科不僅僅考察學生的理論知識，更多的是考察學生的觀察能力、思維能力以及動手能力。物理實驗并非一定要在標準的實驗室開展，生活之中也有著豐富的物理資源和素材，聯(lián)系生活，體現(xiàn)物理與生活生產(chǎn)相關聯(lián)的一面，更能夠激發(fā)學生探究的熱情，感受身邊的物理知識，從而運用身邊的材料和資源開展探究活動，強化學習效果，提高實踐能力。但是，在傳統(tǒng)教學觀念的影響下，教師往往更重視學生理論基礎知識的理解和掌握，課堂教學也總是以教師為主，向學生灌輸物理公式和規(guī)律定理，長此下去，學生就很難對物理學習產(chǎn)生興趣。在核心素養(yǎng)下，教師可利用身邊的事物組織學生進行物理實驗，提高學生的實驗探究興趣，一方面提高學生的動手實踐能力，將物理規(guī)律與生活內(nèi)容聯(lián)系起來，培養(yǎng)學生學以致用的能力；另一方面，能夠讓學生體驗物理知識的價值，通過實驗幫助學生更深入地理解物理理論知識。例如，在學習“摩擦力”這一內(nèi)容時，教師就可以引導學生選擇生活中的物品——木塊、海綿、模板等來進行實驗，將木塊平穩(wěn)地放在不同材質的平面上，然后觀察同樣大小拉力下木塊的運動情況，或是觀察木塊開始運動時拉力的大小，分析影響摩擦力的因素，增強學生的實驗體驗，培養(yǎng)學生的個性化、自主化實驗能力。在這一過程中，教師也可以鼓勵學生運用不同的生活資源開展實驗探究。學生在親自動手實驗后，對物理知識的理解就會更加深刻，從而不斷提高學生的動手能力，提升物理教學的效果和質量。在核心素養(yǎng)理念下，教師要鼓勵學生在生活中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，運用生活素材和物品開展物理探究活動，理解日常生活中存在的物理現(xiàn)象和規(guī)律，增強學生的探究積極性，將物理抽象和生活現(xiàn)象融合起來，促進學生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（五）革新模式，培養(yǎng)學生的實驗探究能力

在以往的中學物理實驗中，學生常常按部就班，依據(jù)教材中的步驟和方法開展實驗，學生的實際體驗不強，沒有對實驗內(nèi)容進行深入的思考和探究，不能夠發(fā)揮實驗的育人價值。核心素養(yǎng)下，教師要革新實驗模式，豐富實驗形式，采取易于學生思考和探究的實驗方式，引導學生在實驗中觀察、比較、分析和總結，深入思考具體實驗現(xiàn)象背后的物理學規(guī)律，貫通物理抽象知識與具體實驗現(xiàn)象之間的關系，有效提高學生的實驗觀察能力、分析能力和探究能力。學生參與實驗觀察、分析和探索是學習物理的基本要求，也是深入學習物理知識的基礎，通過優(yōu)化和革新物理探究實驗模式，改變物理知識的呈現(xiàn)模式，讓學生經(jīng)歷物理知識呈現(xiàn)的過程，有利于培養(yǎng)學生的思維，提高探究能力。如“凸透鏡成像”實驗，一般實驗前會給出物體的距離和凸透鏡焦點等基本數(shù)據(jù)，學生按照這些數(shù)據(jù)開展實驗，觀察實驗結果是否與教材描述一樣即可，這樣學生總是被動參與實驗，對于實驗結論和物理規(guī)律之間的關系并沒有深刻的認識。教師可以改進探究實驗模式，體現(xiàn)學生在實驗中的探究作用，引導學生多操作、多觀察和多思考，讓學生探索物體和成像之間的關系。因此，在“凸透鏡成像”探究實驗中，教師可通過問題引導學生，讓學生運用實驗的方法先測出凸透鏡的焦距，然后從比較遠的地方將物體逐漸向凸透鏡方向移動，觀察不同物距成像的特點，觀察物距大于2 倍焦距、物距在1 倍焦距與2 倍焦距之間、物距小于1 倍焦距區(qū)間的成像形狀，在記錄實驗現(xiàn)象的時候思考出現(xiàn)這種情況的原因，通過學生的操作感受物距和焦距與成像的關系，試著表示出焦距、物距和像距之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，既有利于強化學生的印象，也能夠培養(yǎng)學生的探究能力。

三、結語

總之，核心素養(yǎng)下，中學物理教師要注重探究式物理實驗的育人價值，基于教材內(nèi)容進行實驗資源和素材的開發(fā)，豐富實驗內(nèi)容，激發(fā)學生的探究熱情，引導學生運用生活素材開展個性化、自主化實驗探究活動，感受物理知識與生活的聯(lián)系，體驗物理規(guī)律在具體現(xiàn)象中的作用，激趣勵學，培養(yǎng)學生的觀察能力、操作能力和探究能力，提高物理核心素養(yǎng)。