以核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

吳曉鋒

【摘 要】本文分析高中物理學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，闡明高中物理核心素養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的意義，論述以核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐，采用探究性的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式，讓高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)貼近生活，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具有主體地位的課堂氛圍，以培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高中物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 核心素養(yǎng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）03B-0045-02

就高中物理學(xué)科而言，其實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性較強(qiáng)，且教學(xué)過(guò)程中涉及大量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。但高中階段教學(xué)任務(wù)又非常重，大部分學(xué)校往往不太重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，出現(xiàn)一些學(xué)生嘗試少、老師講得多或者只是走過(guò)場(chǎng)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)象。在這樣的情況下，學(xué)生并沒(méi)有從實(shí)驗(yàn)中獲得相應(yīng)的物理知識(shí)，進(jìn)而對(duì)學(xué)校開(kāi)展實(shí)驗(yàn)拓展活動(dòng)造成一定的阻礙。近些年來(lái)，一些學(xué)校為了提升學(xué)生在物理學(xué)科方面的興趣，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探究以及科學(xué)思維的能力，利用課余時(shí)間開(kāi)展各類(lèi)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，并取得了一定的效果。就高中物理學(xué)科而言，主要的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力、自主思考能力、分析并解決問(wèn)題能力等素養(yǎng)。這對(duì)學(xué)生邏輯思維能力具有較高的要求，因此，在高中物理教學(xué)過(guò)程中，有時(shí)需要利用物理實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證物理理論，使學(xué)生更好地掌握知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，提升動(dòng)手實(shí)踐能力。要想培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)，需要改革創(chuàng)新高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）陳舊的教學(xué)模式。以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式過(guò)多地受到應(yīng)試教育以及教學(xué)任務(wù)重的影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較薄弱，不太重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使得演示實(shí)驗(yàn)缺乏吸引力。教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约氨∪醯牡胤揭膊粔蛄私?，在教學(xué)過(guò)程中為了趕進(jìn)度沒(méi)有辦法更加全面地利用實(shí)驗(yàn)分析物理原理。加之物理涉及的內(nèi)容多、習(xí)題量大，也給學(xué)生造成沉重的負(fù)擔(dān)，最終使其喪失對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。

（二）低質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。就以往傳統(tǒng)的教學(xué)方式而言，大多采用的是板書(shū)教學(xué)模式。一些教師為了趕教學(xué)進(jìn)度，而省去了分組實(shí)驗(yàn)或者是演示的部分。長(zhǎng)此以往學(xué)生得不到鍛煉，導(dǎo)致其缺乏創(chuàng)新以及動(dòng)手的能力。另外，部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量比較低，實(shí)驗(yàn)效果較差。一些實(shí)驗(yàn)老師在演示的過(guò)程中，因?yàn)榻虒W(xué)不嚴(yán)謹(jǐn)或者是水平能力問(wèn)題，致使實(shí)驗(yàn)演示過(guò)程中出現(xiàn)各種問(wèn)題，甚至出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠準(zhǔn)確的情況，致使學(xué)生對(duì)老師，甚至是對(duì)物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生懷疑。

（三）學(xué)生缺乏物理核心能力。教學(xué)的目的在于讓學(xué)生能夠理解知識(shí)，并將理論同實(shí)際相聯(lián)系，提高探究問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力，最終形成自己的知識(shí)體系框架，進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新。但對(duì)于學(xué)生而言，創(chuàng)新過(guò)程不是一蹴而就的，需要具備極強(qiáng)的轉(zhuǎn)化能力，而這種能力源自于對(duì)知識(shí)本身的透徹理解以及對(duì)科學(xué)原理不斷探尋的精神。若學(xué)生一味地只是學(xué)習(xí)知識(shí)，而不能將已有知識(shí)加以內(nèi)化，使之成為自身的素質(zhì)和能力，那么很難將所學(xué)的應(yīng)用到生活當(dāng)中發(fā)揮其作用。這種能力對(duì)于大部分學(xué)生而言，是比較缺乏的。

二、高中物理核心素養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的意義

（一）核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。首先，就物理觀念而言，若要基于核心素養(yǎng)進(jìn)行物理教學(xué)，就必須讓學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、概念和原理的認(rèn)知有所提高。其次，就實(shí)驗(yàn)探究而言，其作為教學(xué)過(guò)程中的核心部分，透過(guò)探究性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析及解決問(wèn)題的能力得以提高，同時(shí)在此過(guò)程中強(qiáng)化學(xué)生發(fā)散思維以及實(shí)踐操作的能力。第三，就責(zé)任和科學(xué)態(tài)度而言，物理作為一門(mén)較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，對(duì)于各種理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，全身地投入其中，這對(duì)于學(xué)生價(jià)值觀念的培養(yǎng)具有重要促進(jìn)作用。第四，就科學(xué)思維而言，學(xué)習(xí)物理學(xué)科的目的在于培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)能夠依據(jù)科學(xué)方法進(jìn)行理論的推理及驗(yàn)證，從而最終獲得科學(xué)創(chuàng)造的能力。

（二）實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的意義。開(kāi)展高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，目的在于讓學(xué)生通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的方式，最終形成解決問(wèn)題的能力，并將其應(yīng)用到生活中。解決問(wèn)題的能力也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的動(dòng)力。對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育，有利于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的求知欲，提升學(xué)習(xí)的積極性?？梢哉f(shuō)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)同物理教學(xué)二者是相互聯(lián)系且相互促進(jìn)的，因此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正確方向，應(yīng)該是基于核心素養(yǎng)下的教學(xué)。

三、以核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐

（一）采用探究性的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式。高中物理實(shí)驗(yàn)是為了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作以及創(chuàng)新思維能力等方面的綜合素養(yǎng)，因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師可以將課堂內(nèi)容進(jìn)行不同學(xué)習(xí)模式的設(shè)計(jì)，并采用探究性的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力。

比如，在學(xué)習(xí)“加速度和力、質(zhì)量之間的關(guān)系”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，首先，在測(cè)量方法上，使用數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）和速度傳感器來(lái)進(jìn)行。其次，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，采取分工合作的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分工內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)器材的安裝、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的記錄、誤差分析、結(jié)果分析并得出結(jié)論以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。這種分組并相互配合的方式，有利于實(shí)驗(yàn)效率的提高。第三，可以讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分組展示，而后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)。另外，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材和工具的自制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)器材的制作，加深對(duì)物理知識(shí)及規(guī)律的理解。

（二）讓高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)貼近生活。開(kāi)設(shè)物理課程的初衷，是為了讓學(xué)生通過(guò)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，能夠解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。就高中物理學(xué)科而言，它不同于初中簡(jiǎn)單入門(mén)級(jí)的物理知識(shí)，它涵蓋了許多深層次的科學(xué)思想和技術(shù)，也可以說(shuō)是初中物理學(xué)科知識(shí)的深入，且偏重于各類(lèi)物理原理，從而增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。因此，在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)盡量選擇貼近學(xué)生生活實(shí)際的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行演示，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生嘗試用他們學(xué)到的物理知識(shí)去解決生活當(dāng)中遇到的問(wèn)題，進(jìn)而讓他們感受到物理學(xué)科的重要作用。

比如，在進(jìn)行“摩擦力”這一物理知識(shí)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生親自進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其原理自主加以驗(yàn)證。本節(jié)的一個(gè)教學(xué)重難點(diǎn)是，判斷靜摩擦力（如圖 1 所示）的方向。判斷靜摩擦力方向的方法，關(guān)鍵在于找準(zhǔn)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。教師可以讓學(xué)生通過(guò)觀察毛刷或者牙刷在受力之后的情況，觀察毛彎曲的方向，以此來(lái)觀察并找到物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，從而得出靜摩擦力的方向。此外，有關(guān)滑動(dòng)摩擦力的實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生采取雙手合十，然后進(jìn)行搓動(dòng)，以此來(lái)感受和體會(huì)滑動(dòng)摩擦力的概念;也可以讓學(xué)生列舉生活中關(guān)于摩擦力的例子，如帶領(lǐng)學(xué)生觀察自行車(chē)前后輪的摩擦現(xiàn)象等。運(yùn)用生活當(dāng)中一些常見(jiàn)的物體來(lái)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，會(huì)讓學(xué)生在獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果后留下深刻的印象，從而更加容易地理解并領(lǐng)悟深層次的物理知識(shí);使其在今后的生活中，若遇到類(lèi)似的問(wèn)題時(shí)，便可以馬上作出反應(yīng)，知道該用什么方法加以解決。生活中的物理現(xiàn)象無(wú)處不在，看似高深難懂的物理知識(shí)通常來(lái)源于生活。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)將實(shí)驗(yàn)與生活實(shí)際更加緊密地聯(lián)系起來(lái)，只有這樣才能更加有利于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培育。這對(duì)學(xué)生打好基礎(chǔ)以及未來(lái)進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新具有重要的促進(jìn)作用。

（三）為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具有主體地位的課堂氛圍。學(xué)生核心素養(yǎng)的培育，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生在課堂中的主體地位。鼓勵(lì)他們自主去探尋科學(xué)知識(shí)，最終將自己所學(xué)應(yīng)用到生活中去。這就需要教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具有主體地位的物理實(shí)驗(yàn)課堂氛圍，因?yàn)榱己玫膶W(xué)習(xí)氛圍對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果而言，具有巨大的促進(jìn)作用，使學(xué)生在輕松愉快且能動(dòng)性較強(qiáng)的學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)，加速他們對(duì)知識(shí)的理解和接收。

比如，在學(xué)習(xí)“自感現(xiàn)象”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，就以往教學(xué)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)說(shuō)，通常情況下，老師會(huì)在課堂上為學(xué)生演示斷電自感這一現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師會(huì)讓學(xué)生對(duì)小燈泡斷電過(guò)程進(jìn)行觀察。學(xué)生可以觀察到小燈泡在閃亮之后，會(huì)逐漸熄滅。然而這樣的實(shí)驗(yàn)方式，學(xué)生只是通過(guò)觀察的方法得到結(jié)果，整個(gè)過(guò)程并沒(méi)有得到親身體驗(yàn)。因此，教師在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不僅要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且要學(xué)會(huì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。具體來(lái)說(shuō)，可以選擇幾名學(xué)生采用手拉手的方式來(lái)替代小燈泡，讓學(xué)生在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，感受自感現(xiàn)象。因?yàn)閿嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)學(xué)生的掌上會(huì)有發(fā)麻的感覺(jué)，能夠感受到自感的現(xiàn)象。由此對(duì)“為什么斷電后還會(huì)觸電”這一深入性的問(wèn)題進(jìn)行探究，激發(fā)學(xué)生深入探索的興趣。又如，在學(xué)習(xí)“平拋運(yùn)動(dòng)”（如圖 2 所示）這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師可以利用基于 Flash 的“飛機(jī)投彈”動(dòng)態(tài)游戲課件來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，或者是利用物理實(shí)驗(yàn)演示法、視頻播放以及彈丸彈射器等輔助實(shí)驗(yàn)工具來(lái)為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)開(kāi)放式的教學(xué)情境，使學(xué)生通過(guò)動(dòng)態(tài)課件中的游戲按鈕，嘗試飛機(jī)投彈游戲，讓他們親自去感知平拋運(yùn)動(dòng)這一物理原理。這不僅有利于提升他們的學(xué)習(xí)興趣，而且能夠激發(fā)他們想象和創(chuàng)造力。

綜上所述，就高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，若要想提升教學(xué)質(zhì)量和效果，培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)，那么教師在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，就應(yīng)該采取科學(xué)、合理的教學(xué)方法，將高中物理理論同生活實(shí)際緊密相連，創(chuàng)新教學(xué)模式，將先進(jìn)的數(shù)字化、信息化技術(shù)作為輔助手段，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主探究和創(chuàng)新，讓學(xué)生通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)切實(shí)理解物理原理，并應(yīng)用到今后的生活中去，達(dá)到人才培育的最終目的。

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（責(zé)編 盧建龍）