基于學科素養(yǎng)下高中物理教學案例分析

于子童

摘 要：實驗是培養(yǎng)學生物理學科素養(yǎng)的重要途徑，高考物理新方向偏向考查學生的實驗能力和科學探究能力.因此，高中物理實驗教學應在保證實驗活動順利進行的情況下，更要符合本學科的教學理念.目前物理實驗教學中還存在不足，教師需反思并總結(jié)以往的實驗教學經(jīng)驗，從遇到的問題入手并尋找針對性方法，制定合理的創(chuàng)新方案，確保實驗教學高效進行.本文結(jié)合“用單擺測量重力加速度”的案例教學，給出相關(guān)教學策略.

關(guān)鍵詞：實驗教學；核心素養(yǎng)；高中物理

中圖分類號：G632? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1008-0333（2023）27-0065-03

收稿日期：2023-06-25

作者簡介：于子童（1994.7-），吉林省舒蘭人，碩士，從事高中物理教學研究.

實驗教學幫助學生建立物理模型，并運用所學物理知識去提升學生解決實際問題的能力，促進學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展[1].在課堂實驗教學中，學生可以將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐知識，這不僅能加深學生對物理理論知識的理解，而且這也將提高學生課堂學習效率和學習素養(yǎng).在其課程的教學設計階段，教師應充分重視有教育意義的實驗教學.針對現(xiàn)階段實驗教學中存在的問題，教師還應尋找課程創(chuàng)新的有效途徑，以確保實驗教學在節(jié)能環(huán)境中順利進行，充分發(fā)揮對高中實驗教學的積極導向作用，引導教學重視實驗探究，引導學生自己動手做實驗，切實提升實驗能力.

1 高中物理實驗教學的意義

1.1 優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生學習物理的興趣

高中物理應試教育以教師在課堂上傳授理論應試知識為主，單一的教學方式導致學生對學習物理缺乏興趣.此外，枯燥的課程理論也大大降低了學生學習的興趣，從而導致物理課堂難以培養(yǎng)學生的情感.通過創(chuàng)新實驗教學，在課程中引入實驗活動可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，為枯燥無味的理論課程增添趣味性.

1.2 體會知識生成過程

高中物理課程相對來說比較難，因為它的內(nèi)容對學生來說是抽象的，尤其是在高中階段.因此，學生在理解過程中經(jīng)常會遇到很多問題，導致學習效率低下.通過設計課堂實驗活動，把理論知識在實驗中轉(zhuǎn)化為具體的表達；通過學生參與實驗活動，加強學生的主體性地位，教師進一步引導學生從物理實驗直接體驗知識的產(chǎn)生過程，從而加深學生對物理知識的理解，提高學習物理的效率.2 高中物理教學現(xiàn)狀

2.1 功利性強，設計不合理

由于高考的壓力，教師們逐漸把教學中心偏移到學生成績上來，針對高考題型給學生設計大量的題目，題海戰(zhàn)術(shù)對于學生短期內(nèi)提高物理成績是有效果的，但從長遠上看不利于學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)[2].我們應注意到實驗教學在教學中的重要性并應用于課堂實驗教學，從而推動傳統(tǒng)教學的創(chuàng)新，打造更高效的課程學習平臺.然而，在實際教學中，大多數(shù)物理教師缺乏專業(yè)知識，在具體的實驗教學過程中只表述知識點，看起來好像在促進課堂教學，但由于教師缺乏合理的設計，大大削弱了教育價值并且滿足不了學生學習物理的需求.

2.2 缺乏獨立經(jīng)驗，實驗過程主觀性不平衡

素質(zhì)教育理念強調(diào)教師應在課程設置上始終以學生為主體，學生是課堂學習活動的真正主人.高中物理實驗往往以教師的示范為主，教師盲目追求課程的進步，忽視了課程發(fā)展應引導學生主觀設計實驗活動，導致學生缺乏獨立實驗經(jīng)驗.這種不平衡性是教師過度的主觀偏見，使教師難以通過實驗教學提高學生的科學素養(yǎng)，大大降低實驗教學的意義.

3 高中物理實驗教學創(chuàng)新策略

3.1 創(chuàng)建物理情景，激發(fā)學生探究興趣

學生要對所學的內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣，才能積極參與后續(xù)的實驗過程并自主創(chuàng)新.通過物理情景培養(yǎng)學生的情感素養(yǎng)，注重科學素養(yǎng)，提倡學習方式多樣化是物理課程標準的基本理念之一.教師應在課前設計方面多花些心思，比如設計一個小游戲或放一個小短片等作為創(chuàng)新的方向，教師應該在新課前盡可能清晰地安排與物理知識直接相關(guān)的小設計，以激發(fā)學生對后續(xù)實驗活動的興趣.

例如，在用單擺測量重力加速度的教學中，首先肯定是要介紹測量重力加速度的重要意義，教師可以從學生感興趣的角度激發(fā)學生的學習興趣.學生們普遍對科幻電影有濃厚的興趣，并且能夠以此激發(fā)學生追求科學真理的精神.給學生播放《末日崩塌》影片中科學家預測地震時的片段，其一個重要指標是當?shù)刂亓铀俣鹊牟▌忧闆r，這跟我們的生活息息相關(guān).教師借此引出學會重力加速度的測量尤為重要，并引導學生思考測量重力加速度有哪些方法.學生很容易想到自由落體測量重力加速度，鼓勵學生說出自己的方法并在課后留一個開放性作業(yè).這節(jié)課我們主要探究用單擺測重力加速度的方法，惠更斯其實在提出單擺周期公式之后，已用單擺測出了他當時所在地巴黎的重力加速度，我們沿著前人的足跡再現(xiàn)惠更斯的實驗，激發(fā)學生的學習好奇心，充分利用了實驗活動中的興趣因素直接激發(fā)學生的探究欲望.

3.2 強調(diào)學生的主體性，準備足夠的實驗材料

為了改善實驗教學中主體性失衡的狀況，教師應及時采取措施轉(zhuǎn)變教育觀念，實現(xiàn)學生在實驗過程中的主體地位.只有尊重學生的地位，才能通過實驗提高學生的物理素養(yǎng).為了真正增強學生在實驗環(huán)節(jié)中的主體性，而并不僅僅只是給學生演示實驗，教師應準備好充足的實驗材料和具體的實驗方法，提供學生參與課堂的條件，使學生能通過自己動手操作理解課堂內(nèi)容獲取知識.

學生根據(jù)所選擇的器材，動手操作實驗，給學生一段時間，4人為一小組，分工合作，完成實驗.觀察學生的操作過程，收集學生在實驗過程中出現(xiàn)的問題并展示，引導學生思考，讓他們自己去發(fā)現(xiàn)問題.例如在測重力加速度教學時，搜集到以下問題（1）擺動的α角度過大對實驗有何影響？（2）懸點沒有固定：提出學生做實驗時兩種不同的懸掛方式.應該選用哪種方式？為什么？（3）擺球不在同一豎直面內(nèi)擺動，而是圓錐擺，圓錐擺和單擺的周期相同嗎？通過實驗觀察并提出問題，學生可以更深刻學到本實驗應該注意的事項以及誤差分析的原因.學生以這種方式加深對物理的理解，最終達到提高學生學習效率的教學目標.

3.3 促進演示的數(shù)字化，并提供具體指導

高中生在實驗方面的經(jīng)驗相對較少，教師需要演示實際過程中的實驗步驟和具體實驗方法.這是一個重要的參考標準，指導學生更有效地進行實驗，規(guī)范學生的實驗操作，并獲得良好的實驗經(jīng)驗.在實驗教學創(chuàng)新方面，教師可以借助數(shù)字化多媒體進行實驗數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新，數(shù)字化儀器其內(nèi)部有傳感器和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)可以自動進行物理實驗數(shù)據(jù)的監(jiān)測和收集，并對數(shù)據(jù)進行簡單的統(tǒng)計分析和處理，防止學生在數(shù)據(jù)計算過程中出現(xiàn)失誤，保證整個物理實驗的準確性[3]，而學生也對數(shù)字化儀器充滿好奇和探究欲望.

教師可以利用數(shù)字化平臺測量當?shù)刂亓铀俣龋c學生實驗數(shù)據(jù)做對比.如圖所示，打開手機Phyphox軟件，建立單擺模型如圖1，測量擺長，在手機軟件中輸入擺長.然后拉起一個小角度，松手等穩(wěn)定后，暫停軟件記錄結(jié)果，重復做多次（得到以下數(shù)據(jù)如圖2）.三次結(jié)果取平均值為9.56 m/s2.

在新課程實驗教學理念的轉(zhuǎn)變下，傳統(tǒng)的實驗課與創(chuàng)新探究實驗課做對比，師生行為大有不同（表1）.

傳統(tǒng)模式弱化了課堂中師生的交流，使學生長期處在被動的學習狀態(tài)之下.所以在新時期的教育理念指導下，教師必須以新穎的教學思想設計有效的教學策略，使學生的學習狀態(tài)向主動轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學生的自主學習意識[4].從實驗理論上看，采集數(shù)據(jù)的過程僅僅是一種模仿形式，通過對比，利用數(shù)字化平臺大大縮減了數(shù)據(jù)采集時間，其優(yōu)勢就凸現(xiàn)出來.

3.4 提質(zhì)增效

“雙減”政策頒布之后，教師需要及時適應新政策，響應“減負增效”的具體要求，“減負增效”的前提是課堂提質(zhì)增效，達成教學目標.在課堂上設置優(yōu)質(zhì)精選題目，使學生當堂掌握，從而提高學習效率，減少課后題海作業(yè).大部分學生喜歡一定的挑戰(zhàn)性，在解決問題、克服困難的過程中獲得自信和成就感[5].因此把題海作業(yè)設置為開放性自主實驗作業(yè)，更能激發(fā)學生的興趣.例如：用所學知識設計它他方法測量重力加速度.

綜上所述，高中物理課堂實驗教學改革的目的是為了更好地開展實驗教學，通過這種方式，學生可以通過實驗真正形成體驗式學習.課堂實驗教學打破了傳統(tǒng)教學方法帶來的限制，從而提高學生的綜合素質(zhì).

參考文獻：

［1］ 馮彥成.初中化學實驗教學改革與創(chuàng)新研究[J].中學課程輔導，2017，11（20）：7.

[2] 倪杰.淺談高中物理概念轉(zhuǎn)變教學策略的探索與實踐[J].高考，2019（14）：1.

[3] 關(guān)存云.數(shù)字化儀器在教學中的應用[J].速讀（中旬），2019（05）：61.

[4] 張旭.信息技術(shù)在物理教學中的應用形式及利弊淺析[J].中小學電教（綜合），2005（10）：2.

[5] 王合英，孫文博，陳宜保，等.自主探究實驗對學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].實驗技術(shù)與管理，2018，35（12）：5.

［責任編輯：李 璟］