淺談在物理實驗中培養學生的物理核心素養

摘 要：新時期的高中物理教學在不停地發展，作為高中課程體系中重要的一門課程，它的建設發展，就應該突出學生物理核心素養的培養，使學生具備順應其畢生發展的能力，具備社會需求的品質與本領。但是很多老師的物理實驗教學使我們過分聚焦在對學科知識的評價上，而忽視了實驗教學對學生核心素養培養的重要性。因此筆者一直在思考如何去轉變現有的實驗教學與評價方式，并且結合自身實踐給出一些可以參考的思路。

關鍵詞：實驗教學；核心素養；科學探索；創新思維

一、 開展小組合作

高中的學生雖然在邏輯思維方面有所欠缺，但有著成人缺乏的青春活力。這一個階段的學生需要的不是強硬，刻板的糾正，而是對其學習方法有效，有力的引導。在小組合作的模式中，同組之間的學生可以互相幫助，展開頭腦風暴，這比老師督促更加的有效。在分組的時候，教師要注意學生的層次搭配要均勻，合理。這樣在遇到困難和疑問時，絕大部分的小組都可以通過自行討論，提出方案，實踐論證的方法來解決問題。例如，在《磁感應強度》一節教學中，可以把原先的教師演示實驗改成學生分組實驗。教師可以提供鐵架臺，帶導線線圈，學生電源、滑動變阻器、開關，導線若干。然后讓學生分組討論，先猜想通電導線受力的影響因素有哪些，然后自行設計實驗方案進行驗證，最后得出結論。

二、 研發創新實驗

在高中階段的物理實驗都是在歷史上由某個人或某個組織設計出來的，礙于當時時代的局限性，設計出來的實驗有些時候現象不夠明顯，結果也不夠直觀。我們新時期的高中物理實驗教學，除了要讓學生掌握基本的實驗方法與技術，還必須摸索出一條培育他們質疑，創新思維的道路。

（一） 基于生活實際的低成本物理創新實驗

在低成本物理實驗器材的研制上，我們教師可以稍作指導，但是主要還是要靠學生來完成。基于物理原理，實驗原則，加上教師的指導，學生的創新思維得到了最大程度的釋放。低成本物理實驗并不一定要舍去原有教材上的實驗，可以對書本上實驗進行改進，完善和再開發，使得實驗的結果更加的具有說服力。也可以基于書本上的某一個知識點，重新設計實驗。在這整個過程中，由于學生親身參與了實驗器材的設計，制作以及驗證，必定對于物理現象所蘊含的內在科學原理有更加深刻的認識。這既讓學生對于物理實驗中基本的操作方法有所掌握，又對學生的合作能力，操作能力有很好的提升。

例如，在《磁感應強度》一節中，由于課本上的實驗裝置在實驗原理及取材上的不足，導致實驗的結果不夠直觀，學生并不能清晰的認識通電導線在磁場中受到的力與其影響因素的量化關系。因此，我提供了一些生活中常見的材料以及工具，與學生一起研發實驗器材。

如圖我們選用了木制的支架，放置同一型號馬蹄形永磁鐵來保證磁感應強度大小不變，磁鐵的數目變化可以用來改變通電導線在磁場中的長度，可以通過改變滑動變阻器的阻值來改變電流大小。在研發過程中，同學們先是做了鐵質的支架，但是磁鐵會對其有力的作用，因此改變設計方案，換成鋁制支架。支架放置在一個精確為0.1g的家用天平上，這樣通電導線受到垂直的力作用，可以被精確測定出來，通過軟件自動轉化為單匝導線受到的力的作用。在開發過程中，同學們學會了利用身邊的器材去開發出低成本物理實驗教具，更好的培養了學生的創新思維。

（二） 基于現代教育技術開發創新實驗

物理實驗可以結合工程，技術，計算機等領域進行跨學科的實驗器材與方法的開發。教師可以在課內開展一些關于電子技術，3D打印，人工智能方面的講座，學生也可以自己在課下查閱相關論文或者材料。這要求學生能在多元化的學習環境中獲得靈感，會設計方案，能解決問題。例如：我校開展創客空間項目，已有一批同學投身其中，結合前沿的技術以及基礎的原理。從制定目標，到進行頭腦風暴，實驗探究，最后形成一個具有可行性的解決方案。我校已有一批創意小制作成功獲得了市級以上獎勵。

三、 感知探索過程

物理學的發展是通過一代又一代科學家辛勤工作的結果。尤其在近代物理中，無論是力熱光電哪一部分的成就，都有著科學家無數的汗水。在這個過程中，科學家們犯過錯誤，走過彎路，最后才能獲得成功。我們高中階段的物理實驗教學也要著眼于學生科學探索的教育，但由于書本容量有限，往往只寫出最后正確的定律和結論，對于期間科學家艱難的探索過程很少提及。

眾所周知，在課堂上想要復原整個探索過程基本不能實現，因此教師可以特意設置一些“意外”或者“錯誤”，讓學生去感受到科學探索的曲折。例如1820年丹麥科學家奧斯特發現了電流的磁效應，法拉第考慮也許磁也可以產生電，這是一次逆向的探索歷程。法拉第展開了一次又一次的實驗，但是都沒有成功。因為實驗的一開始他在直導線上施加變化的磁場，結果都沒有電流產生。于是他不停變化導線的形狀，最后改平直導線為圓形的線圈，終于使得實驗成功。在本節課的實驗教學中，我們老師可以截取漫長探索中的一些片段或者節點，讓學生去犯一些錯誤，體會法拉第探索的歷程。

高中物理實驗教學是培養學生核心素養的主要陣地，我們在教學的過程中，要把兩種寶貴的東西交給學生，一是基本的知識，二是科學家們為了人類文明的進步勇于探索的精神，這對于學生未來的人生發展有著很好的促進作用。

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作者簡介：

代龍，安徽省淮北市，安徽省濉溪中學。