基于培育學科核心素養的高中物理實驗教學探索

呂桂合

摘要：物理是理論和實驗并重的學科，物理實驗是物理教學中最直觀的手段和最重要的方法，在培育和發展物理學科核心素養的各個方面都發揮著重要作用。教師要不斷探索和嘗試，做好學生分組實驗，細處著手，從嚴要求；多挖掘體驗性實驗，針對學生，力求直觀；巧妙設計探究性實驗，鼓勵質疑，培養能力；重視開發課外實驗，師生激勵，大膽創新。

關鍵詞：實驗；創新；核心素養

實驗是物理的基礎，也是物理的靈魂，更是物理的重要組成部分。實驗教學是培育和發展學生物理學科核心素養的重要手段，尤其在強調探究式、發現式、體驗式學習的新課程改革的背景下，實驗教學更應該得到重視和加強。

一、物理實驗的分類與作用

（一）物理實驗的分類

物理實驗一般分為演示實驗、課內小實驗（邊講邊實驗）、學生分組實驗和課外實驗。演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范性實驗，通過演示物理現象，不僅生動直觀，還可以培養學生的觀察能力、分析能力、邏輯思維能力。課內小實驗是穿插在課堂教學過程中的，就某一原理或者問題，主要由學生操作的實驗。學生分組實驗一般在實驗室進行，是學生以實驗小組為單位，學生間相互配合，動手操作，經歷使用儀器—觀察測量—取得數據—處理數據—分析誤差—總結概括結論的過程。課外實驗是課內實驗和學生實驗的補充，可由師生共同完成，也可由學生自己單獨完成，所需器材，很多要由教師和學生自己去制作（自制教具）。

（二）物理實驗的作用

雖然實驗種類不一樣，但是物理實驗作為物理教學的最直觀手段和最重要方法，在培育和發展學生物理學科核心素養的各個方面都發揮著重要作用。

1.實驗能啟智增慧，形成物理觀念

實驗能使復雜變簡單，抽象變直觀，能幫助學生認識事物，建立模型，能激發學生的興趣和求知欲。大量有趣好玩的演示實驗，使學生深切感受到物理來源于生活，服務于生活，物理是有趣的、神奇的、有用的、好玩的、親切的。學生通過做實驗、觀察實驗，學會思考，了解物理現象和條件，就能更好地理解概念和規律，從而更容易形成“物理觀念”，為進一步認識自然、改造世界打開智慧之門。

2.實驗能抽絲剝繭，鍛煉科學思維

實驗能為學生學習物理提供符合認識規律的環境，使學生獲得一定感性認識的同時，也能學習規范化的操作技能和方法，為學生從物理學視角，為客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識提供平臺。只有通過大量的驗證性實驗，去偽存真，抽絲剝繭，學生才有機會去進行證據收集和科學推理，對不同觀點和結論提出質疑和批判，并進行檢驗和修正，進而形成創造性見解，提高科學思維能力。

3.實驗能曲徑通幽，引領科學探究

物理實驗是學生揭謎探秘、答疑解惑，進行科學猜想，完成科學探究的重要途徑。通過豐富多彩的巧妙實驗，學生觀察、體驗、感受、分析、研討，方可撥云見日，曲徑通幽。這些無疑也是在遵循認知規律，培養學生觀察能力、思維能力、自學能力以及發現問題、分析問題和解決問題的能力，還能鍛煉學生對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力，讓更多的學生踏上更久遠的科學探究之路。

4.實驗能判物析理，成就科學態度與責任

實驗能夠透過現象看本質，根據表象揭示規律，在尋幽探秘、判物析理的同時，更有利于培養學生良好的道德素養和科學嚴謹的學風。通過實驗教學，可以培養學生從事科學研究應當具備的科學態度和科學思維方法，讓學生在認識科學、技術、社會、環境關系的基礎上，逐漸形成探索自然的內在動力，養成嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度，以及遵守道德規范，保護環境并推動可持續發展的責任感，成就科學態度與責任。

二、開展物理實驗教學的設計思路

（一）貼近生活，真實高效

在物理實驗中，教師要根據課程進度和內容，科學謀劃，精心設計，突出實驗的生活性、實用性、趣味性、巧妙性、針對性，因課制宜，因地制宜。實踐證明，實驗越貼近學生的生活實際，越簡單易做接地氣，效果就越好，效率就越高。小實驗往往能解決大問題，教師要充分利用現有的實驗器材，并在生活中發掘可用之“材”。只要教師善于發現，善于收集，善于開發，就可以“廢物利用，簡材妙用，小材大用”。氣球、牙簽、硬幣、紙巾、火柴、皮筋、雞蛋、雪糕棍、塑料繩、礦泉水瓶等，這些不起眼的生活物資甚至是廢棄物，都可以加以利用，成為好的實驗素材。同時，只要教師潛心研究，就能設計出很多巧妙、高效的小實驗。

（二）科學嚴謹，勇于創新

實驗教學中，教師既要認真設計好、利用好教材中的成型實驗，又要不拘泥于教材，與時俱進，利用現代科技手段，敢于改進，善于整合，勇于創新，引領學生拓展思維、開發智力。如教學“重力勢能”一節課時，教師就改進、創新，制作了一個雙錐爬坡的教具：利用方鋼條做三角形支架，支撐腿可以調節高度，瓦工師傅用的重鉛錘兩個，中間用螺栓擰接上，正好做成了一個雙錐。在課堂上引入時，學生看不到三角形支架面，只能看到側視圖的斜坡，用圓柱棒可以從坡頂自動滾到坡底，而雙錐卻能從坡底自動滾到坡頂。學生頓覺神奇，所以認真學習。學完本課知識后，教師稍加引導，學生自己就能解釋現象（見圖1）。

三、實施物理實驗教學的策略

（一）做好學生分組實驗，細處著手

教材中的學生分組實驗，教師一定要重視并要做好。我們要求，每一節實驗課，每一名學生，都要認真去做，都要提前做好實驗的各項準備，實驗操作必須符合操作規程，每一個實驗都必須要有數據記錄、結論、誤差分析、總結反饋等，必須要有端正的實驗態度，懂原理、能操作、會分析。對于涉及讀數的實驗器材，如游標卡尺、螺旋測微器、電壓表、電流表、多功能電表等，教師適時下發到學生手中，做到人手一件。學生學會后，教師還要不定期地組織讀數比賽，讓學生自己制定比賽規則，推舉評委，監督評判。在這樣的氛圍和形式下，學生都愿意積極參與，在數次有趣的互相激勵中，自然就學會了實驗儀器的靈活應用及準確讀數。

（二）充分挖掘體驗性實驗，力求直觀

課堂上，學生是學習的主體。所有的實驗，只要條件允許，學生能做的教師必須讓學生親自操作，學生暫不能做的教師做演示實驗，暫時演示不了的再播放實驗視頻。學生只有親自體驗，才能更有趣、更直觀、更有說服力，效果才能更好，效率才能更高。如教學“動量定理”一課時，教師在學習新課前，先演示A4紙錐里的生雞蛋從高處下落沒有破裂，同時也給每一名學生準備了熟雞蛋（不浪費）。學完新知識理解其中的物理原理后，筆者讓所有學生都做這個實驗，學生興趣盎然，在實驗中產生滿滿的成就感和愉悅感。學生不能直接做的，教師演示時一定要注意演示效果，不能一做了之，也不能只顧前面的學生，要盡量走到學生中間去，讓每個學生都能看到。有些實驗如果不適合室內做，教師可帶領學生到室外做，如在做“水火箭”實驗時，在室內就很難達到驚艷的效果，還特別容易弄濕學生和物品，教師可以到室外實驗并拍成視頻，讓學生觀看。盡量不用網上視頻的原因是讓學生感覺到親切可信，下課后學生也可親自做。實驗視頻的最大好處是能更好地展示實驗的細節，增加物理知識的直觀性。

（三）巧妙設計探究性實驗，鼓勵質疑

探究性實驗是新課改的重要內容，其目的是培養學生敢于質疑、勇于探究和嚴謹的科學態度。所以，教學中除了要認真完成教材中的探究性實驗，我們還自己挖掘設計探究實驗來加強訓練。如教材中“電磁感應”一章中有這樣一道課后習題：磁鐵靠近支架上開口鋁環和閉口鋁環，分別會有怎樣的現象，為什么？關于這個題目，教參給的答案是：有缺口的不會動，無缺口的會動，因為電磁感應，來拒去留。但是，實際操作的時候，有缺口的也會動（見圖2），是答案錯了嗎？于是，教師就把這個題目設置成了一個學生探究實驗，讓學生分組探究，各組自己設計方案，并用實驗去驗證猜測和質疑，最后得出正確的結論。這種方式不但使學生加深理解了電磁感應的知識，也大大激發了學生的探究精神，培養了科學思維。

（四）重視開發課外實驗，大膽創新

課外實驗既是學以致用的過程，又是師生間相互激勵，拓寬視野，深入學習，培養創新思維，進行發明創造的好機會。當下，很多購物平臺上都查不到高中物理實驗現成的教具，這給教師留下了廣闊的創新天地。教師可以根據教學內容，與學生共同研究，再利用互聯網上的各種資源，不斷豐富課外實驗的內容。如在教學“安培力”時，我們引導學生制作最簡易的小電動機，讓學生親自動手，任意發揮，結果學生不只是讓線圈轉了起來，還能講解其中的原理，并能根據轉動方向，去驗證左手定則。為了更好地激發和培養學生的實驗熱情，我們各年級都成立了多種課外興趣實驗小組，師生一起互相學習，互相探討，彼此鼓勵，發明創新實驗作品不斷涌現。此外，我們每學期都會舉行趣味實驗展示和比賽，同時收集、積累實驗素材，充實多功能器材庫，隨時更新，循環利用。

物理是理論和實驗并重的學科，沒有實驗的物理是“瘸腿”的，是不可能高速、高效前進的。所以，教師一定要重視實驗，創新實驗，用好實驗，讓實驗在物理教學中大放異彩，為祖國多育人才，育好人才。

參考文獻：

［1］戴國成. 基于核心素養的物理實驗創新性探討［J］.物理教師，2016（12）.

［2］張麗霞.基于物理創新實驗提升學科核心素養［J］.中國農村教育，2018（7）.

（責任編輯：楊強）