淺析基于實驗設(shè)計的高中物理核心素養(yǎng)培育

黃紅泰

摘 要：核心素養(yǎng)是當(dāng)代教育改革的焦點，物理作為高中學(xué)習(xí)的重要組成部份，起到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和思維的作用。學(xué)生通過高中物理的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)其內(nèi)化物理學(xué)科必備的品質(zhì)和關(guān)鍵的能力，例如具備物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任等多個方面的素養(yǎng)。本文從高中物理的實驗設(shè)計入手，倡導(dǎo)教師根據(jù)物理核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)來開展實驗教學(xué)，通過自主探究實驗和創(chuàng)新實驗等方式，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，進而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：高中物理；核心素養(yǎng)；實驗教學(xué)；課程設(shè)計

引言

物理實驗在高中物理教學(xué)中的重要性不言而喻，但有些老師在實驗教學(xué)中，只重現(xiàn)象和結(jié)果卻輕視了方法和過程分析，急功近利，看似探究的各個環(huán)節(jié)都有，實則多為教師包辦，學(xué)生的核心素養(yǎng)沒有得到提升，教學(xué)會陷入“越教越難教”的困境。在全面培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的要求下，教師必須依據(jù)實際情況創(chuàng)新教學(xué)方式，特別是在實驗教學(xué)中挖掘并培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

1 高中物理核心素養(yǎng)的概念及內(nèi)涵

1.1 物理核心素養(yǎng)的意義

物理是一門理論與實踐緊密聯(lián)系的學(xué)科，物理學(xué)科的學(xué)習(xí)對提高學(xué)生的核心素養(yǎng)及學(xué)生科學(xué)觀和社會認(rèn)知的培養(yǎng)有極大幫助。高中物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)主要體現(xiàn)在：正確理解物理的基本內(nèi)涵；構(gòu)建物理知識系統(tǒng)和思維方法；提高學(xué)生能夠善于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和認(rèn)真負(fù)責(zé)的科學(xué)責(zé)任。

1.2 物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

從核心素養(yǎng)的角度理解物理實驗教學(xué)可以發(fā)現(xiàn)，通過物理實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，不但能夠為學(xué)生提供進行物理實驗的動力，還可以提高學(xué)生的求知欲望。求知欲望是學(xué)生學(xué)習(xí)的源動力，所以在實驗教學(xué)中重視物理核心素養(yǎng)的培育，能夠促進學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升，進而反哺于課堂教學(xué)，提高課堂教學(xué)效果。

2 實驗教學(xué)與物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)系

2.1 物理實驗中核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)

物理實驗教學(xué)的目標(biāo)設(shè)定關(guān)系到課堂教學(xué)的效果，因此在實驗教學(xué)中，實驗的目的、方法、現(xiàn)象及分析論證要有一個合理預(yù)設(shè)。教師在實驗設(shè)計過程中，一定要準(zhǔn)確把握本節(jié)課重點培養(yǎng)學(xué)生哪方面的物理核心素養(yǎng)，通過什么方式實現(xiàn)等。實驗時不僅要考慮到學(xué)生的具體學(xué)情，也要關(guān)注學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中有可能遇到的困難和阻礙，并及時提出解決的方案。例如在電學(xué)實驗中，以伏安法測電阻為實例引導(dǎo)學(xué)生要自己設(shè)計實驗提出可行性方案，再根據(jù)實驗室常用電表、電阻箱等實際情況，由學(xué)生自己選定研究方案，然后小組討論選出合理可行的方案來進行實驗。通過以上環(huán)節(jié)可有效克服學(xué)生對量程選擇、電學(xué)實驗基本原則和方法理解以及誤差分析上的認(rèn)知困難，從而樹立學(xué)生自信以及克服困難的優(yōu)秀品質(zhì)，達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生物理觀念與應(yīng)用方面的物理核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

2.2 物理實驗中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的優(yōu)勢

物理的許多概念、規(guī)律都是建立在實驗的基礎(chǔ)上，通過歸納、抽象和總結(jié)而得到的[1]。物理實驗教學(xué)，能夠有效促進學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解，并從中體會物理思想，感悟物理方法。在物理實驗的教學(xué)中，學(xué)生通過對實驗器材的認(rèn)識和使用、操作步驟的把握及實驗結(jié)果的評價等途徑來獲得知識與技能，同時領(lǐng)悟物理實驗的科學(xué)思維方法，所以可以說物理實驗的教學(xué)對物理核心素養(yǎng)的培育有著極大優(yōu)勢。

2.3 物理核心素養(yǎng)促進物理實驗教學(xué)的開展

學(xué)生良好的物理核心素養(yǎng)，將有效促進物理實驗教學(xué)乃至物理教學(xué)的開展。從物理核心素養(yǎng)的概念可以知道，物理核心素養(yǎng)重在物理觀念與應(yīng)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這四個方面[2]。而這四個方面對于物理實驗教學(xué)都有著非常大的推進作用，例如我們很多物理實驗都是源自生活情境，通過一般物理現(xiàn)象揭示物理的原理。而物理觀念的形成和應(yīng)用這一物理核心素養(yǎng)能夠讓學(xué)生對源自生活情境的物理實驗更好的理解和探究。

3 基于物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課程設(shè)計

3.1 做好課本小實驗，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念

物理實驗中有很多是和我們生活息息相關(guān)的，無論是在力學(xué)領(lǐng)域還是在電學(xué)領(lǐng)域。所以我們可以通過生活中的實際情境、常識進行物理實驗器材的拓展，從而培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)中的物理觀念及應(yīng)用能力。物理教材中的“迷你實驗室”精選了許多可操作性強的小實驗，如力的分解、彈性勢能、電磁感應(yīng)的應(yīng)用等小實驗，都是利用生活中的物品作為實驗器材，取材容易，成本低，學(xué)生感覺親切，又能說明問題，教師應(yīng)盡可能的收集這些器材進行實驗，讓學(xué)生的物理觀念在實驗過程中得到沉淀和升華。

3.2 設(shè)計自主探究實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

實驗教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[3]。因為學(xué)生通過探究，思維和能力都會得到提升。自主探究實驗不但讓學(xué)生投入到實驗中主動發(fā)現(xiàn)問題并開展積極地探索，還讓學(xué)生在質(zhì)疑與探究過程中提高運用知識解決問題的能力。因此，我們可以有意識地設(shè)計較多的學(xué)生自主探究實驗。例如探究力與物體速度及速度改變的關(guān)系；觀測平拋運動的軌跡；感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的實驗改進探究等。通過自主探究實驗，學(xué)生不但互相啟發(fā)和幫助，還能調(diào)動思維潛能。例如在探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件的實驗中，我們可以通過磁場不動，讓閉合線路中的一部分導(dǎo)線“動”；磁場不動，讓閉合線路在磁場中的面積“變”；或僅讓線圈與磁場方向的夾角“變”；閉合線路不動，讓磁場“動”；磁場和閉合線圈不動，讓磁場“變”等多種方式展開實驗，從而探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。

3.3 鼓勵實驗創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和思維

實驗創(chuàng)新可以是器材的創(chuàng)新、方法的創(chuàng)新、以及實驗?zāi)繕?biāo)的創(chuàng)新等。例如有些實驗器材較為復(fù)雜昂貴、不能讓學(xué)生大量重復(fù)實驗；或者有些實驗過程過于復(fù)雜，需要簡單化；或者部分實驗演示性較差，需要改進等。遇到以上情況的時候，我們可以大膽進行實驗創(chuàng)新，不但提高了教學(xué)效果，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和思維，鞏固物理核心素養(yǎng)培育效果。例如在靜電學(xué)習(xí)過程中，我們可以啟發(fā)學(xué)生制作一個靜電除塵器，讓他們進一步深刻理解物理的概念和規(guī)律。首先我們可以在一個塑料瓶內(nèi)用螺絲和筆芯構(gòu)成兩級，在兩級分別連接到手搖發(fā)電機的兩端。當(dāng)手搖發(fā)電機以100轉(zhuǎn)/分鐘的速度轉(zhuǎn)動時，大約可產(chǎn)生2萬伏的高壓。在高壓場的作用下，瓶內(nèi)產(chǎn)生大量電子和離子，煙塵微粒帶電，在電場力的作用下被吸附到極板上，從而達(dá)到除塵效果。本實驗演示效果特別明顯，在實驗器材制作過程中，可以讓全班學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造熱情。通過實驗創(chuàng)新，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)倫理等要素，而且創(chuàng)新過程中學(xué)生不迷信權(quán)威，積極思考，大膽實踐，實事求是，創(chuàng)新能力得到提高。

總之，物理核心素養(yǎng)的培育，實際上就是在物理知識講授的過程中，形成物理觀念和科學(xué)精神。物理實驗教學(xué)過程中核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，需要教師不斷進行教學(xué)研究，選擇效果明顯、可操作性強的教學(xué)方式與方法，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的培育，提升學(xué)生終生學(xué)習(xí)的能力。

參考文獻：

[1]魏啟明.談如何學(xué)好中學(xué)物理[J].物理教學(xué)探討.2004（2）：1-2.

[2]林明華.高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)途徑[J].福建基礎(chǔ)教育研究.2016（2）：4-6.

[3]夷延武.淺談高中物理教學(xué)中的實驗教學(xué)[J].中學(xué)生數(shù)理化（學(xué)研版）2015（8）：12-12.