基于核心素養的高中物理實驗教學的創新與實踐研究

□甘肅省定西市岷縣第一中學 楊亞鵬

在教學理念持續優化更新的情況下，高中階段的學科教育開始將重點轉移到學生核心素養的培養方面。在傳統的高中物理實驗教學中存在一系列問題，學生在學習物理實驗相關內容的時候，學習熱情較低，實驗教學整體流于形式化。而在當前新高考改革的浪潮下，高考物理中實驗題目的考查比重也在增加。鑒于此，教師要全面重視物理實驗教學的重要性，要對教學模式和教學方法進行創新，重點強化學生的創造能力與獨立思考能力，讓學生通過物理實驗的學習，切實掌握物理學科的學習原理與方法。

一、高中物理核心素養培育的內涵與價值分析

（一）內涵分析

在現代化教育教學理念下，學生核心素養的培育是極其重要的教學目標。所謂的核心素養，指的是學生在學習過程中獲取到的具有價值的學科知識與技能方法，并在學生未來的學習與生活中發揮出關鍵性的作用。回歸到實驗教學的層面，以往的高中物理實驗教學主要以理論性的實驗步驟和實驗原理教學為主，但是在核心素養的培育理念下，學生需要具備實驗的實操能力，同時在實驗學習的過程中，深刻理解其中所蘊含的物理知識原理，實現學習能力的提升。

此外，在高中物理實驗教學的過程中，教師除了講授相關的知識之外，還要重點培育學生的學習能力與學習品格。從細化層面來看，物理學科的核心素養主要體現在思維、觀念、態度與責任四個層面。觀念指的是對物質、運動以及能量的觀念，可以幫助學生更加準確地理解物理定義，對生活當中出現的物理現象進行準確探究；思維指的是學生學習相關物理知識的過程中，利用建模思維構建物理模型，進行問題的分析，最終提升學生的論證、推理以及思考能力；創新指的是學生對某一方面的物理知識進行深度思考與探究，通過探究到的具體知識內容解決生活當中實際遇到的問題。態度和責任則要求學生在學習過程中要善于進行歸納總結，如對物理知識的本質規律進行歸納總結。教師使用科學合理的教學模式與教學方法，調動學生的學習積極性，激發學生的求知欲望，讓學生對物理知識有一個更加深刻的認識，進而學習到更加豐富、實用的物理知識。

（二）價值分析

從價值方面來看，高中物理核心素養的培育主要可以體現在兩個方面：一方面就是學習能力的提升。開展物理實驗的主要目的就是讓學生對實驗所產生的現象有一個清晰的認知，從而對實驗現象的原因進行探究。在核心素養的培育理念下，教師結合教學實際情況，使用合適的教學方法，可以切實提升學生的學習能力；另一方面則是實驗教學課程的變革。核心素養的培育理念為物理實驗教學的開展提供了全新的方向，傳統的物理實驗教學中，教師片面關注學生的學習成績，對學生學習能力的培養不夠重視，這與素質教育理念是明顯相悖的。通過核心素養理念的支持與引導，教師能夠主動進行教學模式與教學方法的創新，幫助學生提升物理學科的綜合能力，也能夠認識到物理實驗教學是對自己有用的一種學習方式，為未來物理教學的發展打下基礎。

二、核心素養理念下物理實驗教學的具體原則

（一）重點培養良好的學習習慣

一個良好的學習習慣，往往會讓學生終身受益。學習習慣的培養也是學科核心素養培育的重要前提。有關研究證實，學習習慣對于物理學習成績有著直接的影響。因此，教師在物理實驗教學中，需要對學生的學習習慣進行重點培養，讓學生養成一個良好的物理學習習慣。例如，在實驗過程中要求學生通過表格的形式將實驗數據進行詳細記錄，在實驗儀器的使用上首先閱讀操作指導說明，然后再進行規范化實驗操作。在實驗過程中也要與其他學生進行密切交流，共同克服學習過程中所遇到的困難。

例如，在楞次定律的實驗教學中，需要通過多次實驗進行深層次的探究，在每次實驗的過程中需要對實驗條件與實驗現象進行詳細記錄。實驗過程中的N極插入和S 極插入要做好明顯的區分。每一次的插入、停留、拔出，以及電流表的指向等問題，都是實驗過程中需要重點去關注的內容。教師要指導學生合理設計表格，使用表格將實驗數據信息進行詳實記錄，這對后面實驗現象的綜合分析有非常大的幫助，也更有利于得到精確的實驗結論。

（二）構建正確的物理觀念

物理觀念的構建是物理學科核心素養培育的先決條件，通過物理實驗教學能夠幫助學生更好地構建物理觀念，這對學生物理學習的幫助是比較明顯的。通過物理實驗教學進行物理觀念的建構，并不一定要按照嚴格的實驗教學流程來進行，也可以通過一些趣味性的實驗來幫助學生進行建構。例如，教師可以組織學生在教學任務完成之后進行直尺下落測試反應時間的實驗，這種趣味性十足的小實驗能夠讓學生明確反應時間的具體表現，利用下降過程中所產生的位移情況，來計算具體的反應時間，學生對于自由落體運動的概念也會有一個比較清晰的認知。在這種趣味性的游戲實驗中，課堂氛圍也呈現出良好的狀態，這對于學生學習激情的激發也是極其重要的。可以將比較抽象、枯燥的物理概念變得更加生動有趣，讓學生們真正認識到物理的趣味性和實用性。在斷電自感的實驗過程中，隨著開關的斷開，一些燈泡是立即熄滅的，還有一些燈泡則是閃一下之后再慢慢熄滅，這個過程中燈泡的能量是從哪里傳來的，可以讓學生進行集中探討。

此外，模擬磁感線的演示實驗也是高中物理實驗教學的重要內容，通過磁鐵兩極與鐵砂模擬磁感線將磁感線進行可視化處理，這樣可以幫助學生加深對磁感線的理解。教師還能夠以此為基礎，全面引導學生將磁感線與電場線進行類比性的學習，明確兩者之間的具體區分，進而對電場的物理概念進行進一步鞏固。

（三）樹立思維創新和科學推理意識

以核心素養培育為基礎的物理實驗教學，教師要關注學生思維創新與科學推理意識的培育，從具體的實驗現象以及實驗數據當中找尋其中的本質，通過科學的推理與論證得到正確的分析結果，這對學生的邏輯推理能力和綜合分析能力都有著極其顯著的提升。教師盡量不要干預學生的實驗操作過程，讓學生在實驗操作的過程中實現科學圖例能力的強化。對于物理這種自然科學類學科來說，創新性是非常重要的，通過具體的物理實驗操作，學生的創新思維也會自然而然地形成。例如，在實驗教學過程中通過教師的引導，學生可以將已經掌握的牛頓第二定律知識進行受力分析與運動學分析，利用科學的推理論證解決相關問題。教師還可以在此基礎之上進行深入引導，在質量關系滿足的情況下，可以通過鉤碼的重力盡可能地去代替小車的重力，那么可以使用什么方法讓小車所受到的重力不存在理論誤差？學生按照實驗的具體內容進行深入思考，全面激活學生自身的知識儲備，實現創新意識與創新能力的培養。

三、基于核心素養的高中物理實驗教學具體策略分析

（一）教師精準演示實驗內容

教師在實驗的過程中，要對實驗內容進行精準、規范的演示，這樣學生才能夠對物理實驗內容產生清晰而全面的認識。例如，在起電方式的回顧學習中，學生基本都知道摩擦起電在生活當中比較常見，并且是非常容易理解的發電形式。教師在這種情況下就可以引導學生通過摩擦起電這個現象了解電荷的轉化與轉移的相關內容。之后教師可以帶領學生對這個實驗現象進行更深層次的分析：摩擦起電可以吸引比較細小的紙屑，但是卻不能讓金屬箔打開，這是什么原因所導致的呢？進而組織學生進行全班范圍內的討論，對學生的學習交流能力有著明顯提升，在交流學習的過程中可以發現并解決相關問題。在實驗內容演示完成后，教師可以指導學生親自進行相關實驗：有三個物體A、B、C，當物體C 帶著足夠量的點靠近A 和B 后，學生會發現金屬箔全部處于張開的狀態，拿走物體C 之后，金屬箔就會關閉。那么怎么樣在C 離開之后使A 和B 的金屬箔保持張開狀態呢？學生在探究的過程中就能夠很好地提升實驗的觀察能力與邏輯推理能力，全面激發學生自身的創新意識與想象能力。

此外，通過電流傳感器進行電流變化規律實驗，也是比較重要的一個高中物理實驗。這個實驗的操作比較精細，學生很難獨立完成。因此，教師就需要為學生進行實驗演示。實驗過程中需要應用電流傳感器和計算機設備，可以全面拓展學生自身的知識眼界，讓學生認識到物理知識所推動的技術發展對于我們日常的生產與生活所產生的重要影響。斷電自感的過程中，學生可以觀察燈泡熄滅過程中的區別，而在電流傳感器的實驗中，學生可以詳細了解電流的實際變化情況，進一步加深了對電流、電荷相關知識的認識。

（二）通過分組合作的方式開展實驗教學

學生通過小組合作的形式完成物理實驗，可以有效強化學生的團隊協作意識，提升團隊合作能力與水平，在實驗過程中可以針對相關問題和實驗內容進行深度的溝通與交流。在教師的指導下，學生以小組為單位親自動手操作完成實驗，對學生實際操作能力、科學論證能力和綜合分析能力的提升都有著極其重要的作用。針對實驗結果出現的不同，通過積極的探究與反思對實驗過程中的每個環節，使學生建立實事求是、尊重科學事實的意識，樹立嚴謹的科學態度。

油酸分子直徑的預估測量是高中物理實驗教學中比較重要的一部分，這個實驗需要進行油酸酒精溶液的配制，這個過程中教師要指導學生親自完成。具體的實驗內容是測算一滴油酸酒精溶液當中純油酸所占的體積，計算的過程中需要將油酸分子以球形模型的計算模式進行計算。這個實驗過程能夠幫助學生建立初步的建模思維，認識到物理建模對物理學科學習所帶來的切實幫助。實驗過程中的各種影響因素也比較多，教師要指導學生把握實驗中主要因素與次要因素的具體情況，在精確把握影響因素的情況下，更好地完成相關的實驗內容。另外，該實驗在實際操作的過程中可能會出現一些突發性的情況，這時教師要第一時間出面幫助學生解決相關問題，師生與生生之間可以進行深層次的互動與交流，強化解決實際問題的能力。教師在實驗的過程中，可以為學生提供一個油酸分子直徑的具體數量級，很多學生會發現自己在實驗的過程中會出現計算數量級不對的情況，這就會引發學生進行自我反思，進而塑造實事求是的科學態度。

（三）巧妙利用課后探究性實驗提升學生的知識掌握程度

課后探究性實驗對學生的學習要求往往更高，可以全面提升學生自身的知識儲備量，實現核心素養的提升。在探究性實驗當中，學生先提出問題，并進行假設，之后再進行實驗設計，并對實驗結果進行觀測和分析。如何通過深入性的思考，結合自身的知識能力，利用分析和推理獲取事物的本質規律，對學生個人能力的提升是極其重要的。探究性實驗需要的時間比較長，往往需要幾天甚至是十幾天的時間，因此，探究性實驗都需要安排到課后時間來進行。學生在進行探究性實驗的過程中，需要密切關注實驗的具體進程，教師提供實驗課題之后，學生要按照具體的課題要求，進行實驗方案的設計，通過綜合性的分析獲取實驗結論，并對實驗結論的可靠性進行評價。在這個過程中，教師始終扮演的都是一個引導者的角色，在學生探究性實驗遇到困難時要及時幫助學生進行解決，并給出相應的評價。

教師可以在教學過程中布置一個與稱量器發展和工作機理相關的探究性實驗，讓學生先進行資料內容的收集與整理，分析稱量器的實際工作原理，很大限度上提升了信息的收集與整理能力以及邏輯推理能力。教師針對探究性實驗的具體要求，可以針對稱量器的仿制與研發層面，為學生布置一些實驗任務，這也在本質上提升了學生動手操作的能力，強化了創新思維意識，增加了學生的知識儲備量。除此之外，在探究性實驗的過程中，教師可以在班級內組織學生進行實驗成果的分享，學生通過多日的實驗，在班級內將自己通過探究實驗所得到的成果向大家進行展示，在交流與分享的過程中，很多學生都能夠從其他同學的分享過程中找到自身的不足，從而實現學習能力的提升。

四、結語

綜上所述，物理實驗可以將物理知識通過一種直觀的方式為學生進行展現，這對于物理學科核心素養的培育有著至關重要的作用。為了讓物理實驗教學的作用與價值最大限度地發揮出來，實現學科核心素養的階段性提升，教師要靈活地運用相關教學方法，從形式上進行物理實驗教學的全面創新，利用更加多樣的教學方法全面調動學生自身的學習積極性，讓學生從物理實驗的操作中感受到物理學習的樂趣，從而將物理知識轉化為對實際學習和生活有幫助的知識，推動學生的身心全面成長。