高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

北京師范大學(xué)平果附屬學(xué)校 黃麗春

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本是教師演示學(xué)生模仿，學(xué)生不明確為什么要做、為什么要這么做？這并不符合當(dāng)今素質(zhì)教育，教師需要根據(jù)新課改的要求，體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位，注重學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)，而這一切都要基于物理的核心素養(yǎng)。因此，教師需要發(fā)揮主導(dǎo)作用，尋找優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效方式，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中獲得學(xué)習(xí)物理的興趣和成功。

一、高中物理核心素養(yǎng)的基本概念

1. 概念

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包含物理觀念與應(yīng)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)探究與分析能力和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)順應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和實(shí)際生活運(yùn)用，不僅是理論知識(shí)，還包括科學(xué)實(shí)踐的過程，是學(xué)生綜合素質(zhì)提升的科學(xué)導(dǎo)向。由此可見，高中物理的核心素養(yǎng)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀和社會(huì)認(rèn)知的決定性條件。

2. 重要性

學(xué)生在學(xué)校教育形成的解決實(shí)際問題的能力才是進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力，而教師培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，將非常有利于學(xué)生的求知欲增長?，F(xiàn)在的高考實(shí)驗(yàn)考查的比例已經(jīng)提高到占14%，考查的方式也不再是簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在熟知實(shí)驗(yàn)原理的前提下會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和誤差等。因此，基于核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)，才是正確的物理教學(xué)方向。

二、基于核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

在核心素養(yǎng)背景下，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法如下：

1. 開展小組合作

正值青春期的高中生缺乏有力有效的方向引導(dǎo)，小組合作的教學(xué)方法適用于高中學(xué)生，也適用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如，在《電流表的改裝及內(nèi)接外接法》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是小組合作教學(xué)的，每組分一名學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生，要求這名同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中不動(dòng)手操作，而是指導(dǎo)小組其他成員親手操作；并要求小組成員之間相互交流探討電流表的改裝知識(shí)，以及內(nèi)接外接法等知識(shí)。這樣可以為學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，也可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)也提高了學(xué)生的素質(zhì)水平。

2. 結(jié)合生活實(shí)際

人類發(fā)展受到社會(huì)條件等框架的制約，并不影響學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提高，反而會(huì)使學(xué)生走向更加正確的道路。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是如此，基于核心素養(yǎng)的教學(xué)是有約束的，這為教師制定了教學(xué)思維的導(dǎo)向，教師需要將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得更加貼合實(shí)際生活，鼓勵(lì)學(xué)生從生活中探尋物理實(shí)驗(yàn)的蹤跡，引導(dǎo)學(xué)生的思想越來越適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。例如，在利用螺旋測微器和游標(biāo)卡尺進(jìn)行長度測量的實(shí)驗(yàn)中，教師可以引導(dǎo)測量生活中的實(shí)物，如礦泉水瓶瓶蓋的內(nèi)外徑、水杯的深度、筆蓋的內(nèi)外徑等，要讓學(xué)生知道物理來源于生活，生活中處處都存在物理知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)。

3. 凸顯學(xué)生的主體地位

新課改要求突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，教師要將這一內(nèi)容體現(xiàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，注重學(xué)生個(gè)體參與，加強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)認(rèn)知與學(xué)習(xí)，物理本就是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的抽象學(xué)科，學(xué)生參與將提升物理思維的建立能力，例如，在探究“單擺的周期與哪些因素有關(guān)”時(shí)，甲同學(xué)在同一高度同時(shí)放兩個(gè)擺長相等、質(zhì)量不同的單擺，經(jīng)過幾次實(shí)驗(yàn)兩個(gè)單擺擺動(dòng)都同步。因此得到結(jié)論“單擺的周期與質(zhì)量無關(guān)”。乙同學(xué)在不同高度同時(shí)放兩個(gè)相同的單擺，經(jīng)過幾次實(shí)驗(yàn)兩個(gè)單擺擺動(dòng)都同步。因此得到結(jié)論“單擺的周期與振幅無關(guān)”。丙同學(xué)在同一高度同時(shí)放兩個(gè)質(zhì)量相同、擺長不同的單擺，第一次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)單擺擺動(dòng)不同步。這位同學(xué)有點(diǎn)慌了，趕緊再做一次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果兩個(gè)單擺還是不同步。全班同學(xué)笑著說他實(shí)驗(yàn)操作能力太差了，他紅著臉回到座位上。此時(shí)，我說：“既然大家覺得剛才他的實(shí)驗(yàn)操作能力太差，那么我們就請(qǐng)一位“高手”上臺(tái)來給大家演示，怎樣？”同學(xué)們推薦一位實(shí)驗(yàn)操作能力較強(qiáng)的同學(xué)上臺(tái)重新做第三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，結(jié)果兩個(gè)單擺還是不同步。此時(shí)，課堂上安靜了許多，我接著說：“其實(shí)，不是丙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作能力差，而是單擺的周期與擺長有關(guān)?！币蓤F(tuán)徹底揭開了，上臺(tái)做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)得到了鼓勵(lì)，其他同學(xué)通過這次小小的“曲折”也明白了單擺的周期與擺長的關(guān)系，還學(xué)會(huì)了應(yīng)該更深入的看問題。

4. 鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新是基于核心素養(yǎng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要內(nèi)容。在實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，不僅能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，教會(huì)學(xué)生思考，又能幫助學(xué)生挖掘?qū)嶒?yàn)的精髓，展示實(shí)驗(yàn)的思想和魅力，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。例如，在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)時(shí)，我先花一節(jié)課時(shí)間講實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟等內(nèi)容，然后給學(xué)生一節(jié)課時(shí)間讓學(xué)生去操作。有學(xué)生按教材中的方案操作實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)誤差較大，學(xué)生覺得誤差較大的原因是小車質(zhì)量沒有辦法遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)室沒有質(zhì)量更大的小車，那怎么辦呢？這時(shí)，我提示可以對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行創(chuàng)新！幾個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^強(qiáng)的同學(xué)圍著實(shí)驗(yàn)桌進(jìn)行討論，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情也上來了……最終得出了一個(gè)不需要小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量這個(gè)前提條件的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案。核心素養(yǎng)是學(xué)生健康成長、順利學(xué)習(xí)的重要支持，而物理實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)學(xué)生物理能力提高的有效教學(xué)手段，因此，基于核心素養(yǎng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)全面發(fā)展的重要途徑。

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)中，實(shí)驗(yàn)探究、分析能力是最重要的幾個(gè)方面之一，它要求學(xué)生要具有提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、獲取和處理信息、得出結(jié)論并作出解釋以及對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。在高中階段，學(xué)生應(yīng)通過物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)掌握實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生明白了為什么要做實(shí)驗(yàn)、為什么這樣做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中獲得學(xué)習(xí)物理的興趣和成功。