核心素養(yǎng)下的高中物理實驗策略探究

祝層樣

（江西鷹潭田家炳中學(xué) 江西鷹潭 335000）

實驗是高中物理學(xué)科的教學(xué)重點，一節(jié)有探究價值、內(nèi)容豐富、形式新穎的實驗課，不僅能激發(fā)高中生物理學(xué)習(xí)的熱情，也能幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的物理學(xué)習(xí)觀念。隨著新課改的深入推行，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)已然成為高中物理教學(xué)的主要任務(wù)。其中物理觀念、實驗探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責任均為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成，需要教師以實驗作為教學(xué)載體，將這些核心素養(yǎng)巧妙融入實驗課程當中。為了達成此目的，物理教師應(yīng)當結(jié)合教學(xué)實踐，從中總結(jié)成功的授課經(jīng)驗，為學(xué)生營造和諧、高效的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境。

一、促進合作探究，實施實驗教學(xué)的關(guān)鍵

物理實驗教學(xué)可以將抽象知識點形象化，這有利于提高教學(xué)效率，“小組合作探究”是構(gòu)建高效課堂的重要教學(xué)手段。因此，教師在實施實驗教學(xué)過程中要注重促進學(xué)生之間的合作探究，以此讓他們在共同交流的過程中解決學(xué)習(xí)問題、完成物理實驗，借此方式，課堂氛圍會變得更加活躍，學(xué)生的合作探究等學(xué)習(xí)能力可以得到鍛煉。由此可見，在高中物理實驗教學(xué)的過程中，靈活運用“小組合作學(xué)習(xí)模式”非常重要，這是保證實驗教學(xué)順利推進并且取得良好效果的關(guān)鍵因素。

二、實驗知識的“結(jié)構(gòu)化”策略

在實驗教學(xué)中，一小部分學(xué)生并沒有真正弄清各個知識點之間的邏輯關(guān)系，對實驗知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建不全面，在知識越學(xué)越多、問題越來越復(fù)雜的情況下，會逐漸喪失對物理實驗操作和學(xué)習(xí)的興趣，影響物理學(xué)習(xí)能力的提升與學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，在高中物理教學(xué)中，教師要幫助學(xué)生構(gòu)建物理知識體系，引導(dǎo)學(xué)生將新舊知識串聯(lián)起來，即在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將實驗所涉及的知識串聯(lián)起來，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)新知的同時將舊知納入其中，提升學(xué)生的認知能力和邏輯分析能力，讓學(xué)生領(lǐng)悟到實驗的物理本質(zhì)，進而幫助學(xué)生在實驗操作中完成新知的遷移、內(nèi)化和應(yīng)用。筆者以高中物理中與紙帶相關(guān)的實驗加以說明。

三、基于問題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗

高中是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要階段，也是學(xué)生身心發(fā)展的黃金時期，老師在這個階段應(yīng)該加強對學(xué)生思維的引導(dǎo)、學(xué)習(xí)的引導(dǎo)，具體可以通過問題教學(xué)法在實驗課堂當中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的求知欲、探索欲，讓學(xué)生在核心問題的引領(lǐng)之下，積極地參與到實驗設(shè)計中。其一，注重問題的切入。物理實驗的設(shè)計是展開物理實驗活動的基礎(chǔ)和前提。而在實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，老師應(yīng)該做到問題的切入，自然而然地導(dǎo)入課堂當中，立足于學(xué)生原有的知識儲備，引入新的知識內(nèi)容，讓學(xué)生新舊知識之間產(chǎn)生激烈的碰撞。學(xué)生借助于新舊知識之間的矛盾點，結(jié)合教學(xué)當中的具體內(nèi)容?；趩栴}定位實驗?zāi)繕?，然后結(jié)合自身的認知理解猜測預(yù)判積極地展開實驗設(shè)計。一定程度而言，實驗設(shè)計的第一步則是提出問題，通過發(fā)揮問題的導(dǎo)向價值，調(diào)動學(xué)生參與實驗的積極性和熱情。同時通過學(xué)生對物理實驗的設(shè)計，也能夠整體反映出學(xué)生對知識的把握理解程度。而老師則可以給予學(xué)生足夠的時間和空間，組織學(xué)生自主探索、自主挖掘，讓學(xué)生在這一環(huán)節(jié)當中不斷發(fā)現(xiàn)問題，進而對實驗設(shè)計做出調(diào)整，最終解決問題。比如教學(xué)《運動和力的關(guān)系》這一模塊知識時，老師可以積極地組織學(xué)生展開加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系這一實驗探究活動。首先，老師在課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)，可以引導(dǎo)學(xué)生回顧加速度的概念，然后提出具體的問題切入課堂當中，激活學(xué)生的認知，讓學(xué)生進一步思考物體加速度的大小與什么樣的因素存在著密切的關(guān)聯(lián)。學(xué)生可以借助生活當中的事例進行分析。猜想小汽車加速到100km/h需要十幾秒，但是大貨車想要達到這一速度則需要更多的時間。賽車與小汽車質(zhì)量相差不大，但是賽車有非常強大的發(fā)動機，所以賽車大概需要5秒就能夠加速到100km/h?；谶@兩個生活當中的實際例子，學(xué)生可以展開大膽的猜測，加速度與質(zhì)量有關(guān)、與物體受力有關(guān)，并且兩者是處于正比例關(guān)系。在這一基礎(chǔ)之上，學(xué)生可以討論如何通過實驗的設(shè)計印證自己的猜想。而老師則可以基于此，提出更高階的問題，為學(xué)生的實驗設(shè)計方案指明方向：如何確定加速度與力的關(guān)系、加速度與質(zhì)量的關(guān)系？如何預(yù)測或者比較物體的加速度？怎樣測量物體所受恒力？在問題的引導(dǎo)之下，學(xué)生可以確立設(shè)計的基本思路，然后結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，不斷優(yōu)化實驗設(shè)計的方案，繼而為實驗的開展奠定堅實基礎(chǔ)。在這一過程當中，學(xué)生的思維品質(zhì)得到有效的發(fā)展。其二，基于目標創(chuàng)建實驗?zāi)Ｐ?。在立足于實驗設(shè)計的基礎(chǔ)之上，老師可以引導(dǎo)學(xué)生模擬生活當中的實際現(xiàn)象，借助生活當中的案例，基于實驗?zāi)繕说膶?dǎo)向，構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ?。老師通過問題教學(xué)法的優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗方案。在實驗方案的依托之下，學(xué)生可以借助相關(guān)的實驗工具即小車模型，展開分組實驗。在小車質(zhì)量一定的情況之下，研究小車加速度和力的關(guān)系，在小車受力一定的情況之下，研究小車加速度與質(zhì)量的關(guān)系。學(xué)生在實驗過程當中，通過對實驗數(shù)據(jù)進行有效的記錄分析整合最終得出初步的結(jié)論。在這一過程當中，學(xué)生積極參與實驗，構(gòu)建良好的多元獨特的關(guān)系，學(xué)生通過合作交流探討進一步探索物理實驗存在的規(guī)律。這一過程當中真正體現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，不斷強化了學(xué)生的實踐動手能力、思考能力、探索能力，有助于學(xué)生養(yǎng)成嚴謹科學(xué)的實驗態(tài)度、實事求是的科學(xué)精神。

四、課前自主學(xué)習(xí)

對于學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)的要求如同“實驗拆書包”的前言和課前自主學(xué)習(xí)目錄，讓學(xué)生在做實驗之前首先明確實驗的目標和步驟，復(fù)習(xí)所要用到的理論知識等。微課導(dǎo)學(xué)包含的內(nèi)容比較多，通常涵蓋復(fù)雜儀器、大型設(shè)備的演示、動畫模擬實驗等，還有一部分無法演示和操作的實驗，這些都是包含在微課導(dǎo)學(xué)內(nèi)的，從不同角度全方位地向?qū)W生展示實驗的全過程，當然高中物理還會涉及很多沒有辦法去演示的實驗，比如分子的熱運動，由于分子過于微觀，就必須借助網(wǎng)絡(luò)上的視頻來向?qū)W生展示。微課的形式有其獨有的優(yōu)勢，它可以通過“情境”和“問題”的交互作用，讓學(xué)生關(guān)注到生活實踐中所遇到的一些問題，并且引導(dǎo)學(xué)生將這些生活問題轉(zhuǎn)化成物理問題，細心發(fā)現(xiàn)生活中所蘊含的知識。方案設(shè)計與預(yù)驗證的目的是引導(dǎo)學(xué)生在自主思考的基礎(chǔ)上構(gòu)建自己的知識體系框架，在學(xué)習(xí)新內(nèi)容之后，將新的內(nèi)容與之前學(xué)習(xí)過的知識聯(lián)系起來。學(xué)生設(shè)計好實驗方案后，鼓勵學(xué)生就地取材，利用身邊物品自制實驗器材，就像真的解決生活中遇到的問題一樣，全程動腦思考，自主克服困難解決問題，這樣能有效鍛煉學(xué)生的問題解決能力和動手能力。一些難取得的器材也可向?qū)嶒炇姨岢錾暾堖M行預(yù)驗證。這個環(huán)節(jié)十分考驗學(xué)生的自主性和自覺性，學(xué)生的個體差異和水平差異也會在這個環(huán)節(jié)體現(xiàn)出來，最終的目的是發(fā)揮學(xué)生想象力，在思考的基礎(chǔ)上學(xué)會自己解決問題。這個過程中每當遇到困難，也得想辦法自己解決，那么學(xué)生的思維能力和動手能力就能在解決一個個問題的過程中得到提高，這也是實驗預(yù)設(shè)性與生成性相融合的體現(xiàn)。實驗操作指南即實驗流程、注意事項及儀器使用的說明。實驗課程也有自己的教學(xué)目標，旨在讓學(xué)生掌握本節(jié)課最主要的實驗方法，掌握最重要的知識點，提升關(guān)鍵能力。此環(huán)節(jié)為實驗方案設(shè)計失敗的學(xué)生提供繼續(xù)探究、歸納總結(jié)的機會，學(xué)生嘗試實驗之后，或失敗或成功，在進行自主思考之后，再進入實驗操作指南環(huán)節(jié)，在適度引導(dǎo)下最終進入實驗室，相對而言就會順利很多，也大大降低了難度。延伸資料的提供可以是多種多樣的，比如網(wǎng)絡(luò)資料，也可以是書面的資料，甚至是將知識點編成口訣歌曲等，還可以是實驗精品課視頻、實驗創(chuàng)新案例等，讓學(xué)生可以根據(jù)自己的需要進行選擇。設(shè)置延伸資料查閱主要是為了拓展學(xué)生的知識，一些學(xué)生具有探究精神，喜歡刨根問底，對物理很感興趣，為了滿足學(xué)生探索欲、深化實驗知識、遷移實驗內(nèi)容面設(shè)計，提供延伸資料也是十分有用的，但為了不增加學(xué)生的負擔，這部分設(shè)置為選學(xué)內(nèi)容。

五、創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

實驗是高中物理教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，通過物理實驗可以使學(xué)生對物理知識進行深入的學(xué)習(xí)和理解，并通過物理中的現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生積極地思考和探究，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。在教學(xué)中教師可以引入問題情境教學(xué)法，將物理實驗與生活實際內(nèi)容相結(jié)合，組織學(xué)生觀察物理實驗現(xiàn)象，分析物理實驗過程，從而對實驗結(jié)果提出猜想和預(yù)判，在猜想的基礎(chǔ)上，帶著問題去分析、探究和解決，從而更好地鍛煉和提高學(xué)生的物理思維和水平。在物理實驗教學(xué)中，教師可以根據(jù)物理實驗內(nèi)容，合理地進行問題的提問，問題的設(shè)置要由淺入深，符合學(xué)生的實際能力和水平。問題的方向和比例要合理和適當，問題中要有圍繞物理實驗現(xiàn)象所做出的提問，也要有引導(dǎo)學(xué)生對物理現(xiàn)象和物理實驗原理進行多角度思考的問題。問題和問題之間要環(huán)環(huán)相扣、相互聯(lián)系，并有一個遞進循環(huán)的過程，逐步引導(dǎo)學(xué)生進入更深層次的思考，充分鍛煉學(xué)生的物理科學(xué)思維。在學(xué)生對問題進行猜想、假設(shè)以及探究的過程中，教師要利用多種方法鼓勵和啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生利用自己學(xué)習(xí)到的物理知識以及生活中的經(jīng)驗，大膽提出假設(shè)，同時對學(xué)生提出的想法和創(chuàng)新不要急于評價或否定，要給予學(xué)生進行聯(lián)想和創(chuàng)新的機會和權(quán)利，鼓勵學(xué)生大膽假設(shè)、小心求證，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新意識，從而更加有利于學(xué)生科學(xué)思維的形成，更好地提升學(xué)生的物理素養(yǎng)，有效地提升物理實驗教學(xué)的效果。

六、強化學(xué)生實驗感受，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)

由于教學(xué)內(nèi)容的不同，高中物理實驗具有多種類型，而不同類型的實驗對學(xué)生探究素養(yǎng)都能夠起到促進作用，包括各種演示實驗、親歷性實驗等。一是在演示實驗教學(xué)中，一般情況下是由教師進行演示，在這個過程中學(xué)生只是簡單親歷，而無法進行實際操作，當然部分實驗也不允許學(xué)生親自操作。針對這一問題，在演示實驗時教師要進行充分的設(shè)計，以實驗問題為導(dǎo)向?qū)⑦^程完整地展示出來。同時借助問題來引導(dǎo)學(xué)生物理思維的發(fā)展，讓學(xué)生充分地參與到實驗過程當中，達到親歷實驗的目的。二是在學(xué)生進行實驗中時，由于學(xué)生個體基礎(chǔ)知識、實驗設(shè)計能力等方面的差異，很可能存在實驗不能滿足要求的情況，甚至出現(xiàn)失敗的實驗。在這個過程中培養(yǎng)學(xué)生探究素養(yǎng)即需要讓學(xué)生對于可能出現(xiàn)的問題有充分的認識，或者對失敗結(jié)果進行預(yù)設(shè)，盡量提高實驗結(jié)果的準確性。而對于出現(xiàn)的問題則要引導(dǎo)學(xué)生進行反思、總結(jié)，最終得到正確的實驗結(jié)果。提出問題、解決問題的過程即是學(xué)生探究的過程，有效懷疑才能更好促進學(xué)生實驗操作能力的提升。三是各類課外小實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。課外小實驗較為簡單，但是對學(xué)生自主探究能力有著較大的促進作用。例如，摩擦生電，感受電；在水杯中倒?jié)M清水而不溢出，感受水的張力；等等。這些力所能及或者隨處可進行的小實驗，不僅有利于學(xué)生探究能力的發(fā)展，而且也能夠提高學(xué)生的物理實驗興趣。

結(jié)語

在高中物理課堂中組織實驗教學(xué)，可以有效促進學(xué)生自主探究、合作交流，這是形成物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵因素。為了有效增強實驗教學(xué)的效果，教師要靈活運用信息技術(shù)，并且及時組織學(xué)生總結(jié)反思實驗步驟?？偠灾處熞鞔_學(xué)生在課堂中的地位，然后圍繞學(xué)生展開教學(xué)，這才有利于推動實驗教學(xué)并且取得良好效果。