利用物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

尹強(qiáng)

摘? ?要：隨著課程改革的不斷深入，對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，受到前所未有的重視。在物理學(xué)科教學(xué)中如何有效利用物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)有著非常大的幫助，具有其他物理教學(xué)方式方法不可替代的作用。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則和途徑

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2019）7-0059-2

在2014年，教育部印發(fā)了《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》，在文件中明確指出，要研究每個(gè)學(xué)段學(xué)生的核心素養(yǎng)系統(tǒng)。2016年9月，“中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”正式發(fā)布。學(xué)生核心素養(yǎng)是指“學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)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”。

學(xué)生的核心素養(yǎng)關(guān)系著學(xué)生的終身發(fā)展，也關(guān)系著祖國(guó)和整個(gè)民族的將來(lái)。在物理教學(xué)實(shí)踐中，特別是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生不僅能弄懂課本中的實(shí)驗(yàn)，會(huì)做課本中要求的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，還要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，倡導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手、動(dòng)腦設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)解決一些生活中的實(shí)際問(wèn)題，這將大大推動(dòng)學(xué)生核心素養(yǎng)的提高[1]。

物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是運(yùn)用已掌握的理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法和手段等，來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)嶄新的解決問(wèn)題的方案。所以物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是對(duì)相關(guān)物理知識(shí)的掌握情況、實(shí)驗(yàn)原理的理解程度的一個(gè)集中檢驗(yàn)，對(duì)學(xué)生選擇相應(yīng)器材的能力，綜合分析實(shí)驗(yàn)方案的制定與優(yōu)化的能力，以及同學(xué)間的合作與配合，團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)與構(gòu)建的能力，都是極大的考驗(yàn)。同時(shí)，還可能需要查閱大量的文獻(xiàn)資料，對(duì)學(xué)生的研究能力的培養(yǎng)也大有幫助[2]。

1? ? 物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般程序

第一是提出要解決什么問(wèn)題;第二是梳理要解決這個(gè)問(wèn)題的物理思路;第三是根據(jù)物理思路建構(gòu)完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)情境;第四是進(jìn)一步優(yōu)化完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和文案;第五是審定解決這個(gè)物理問(wèn)題的程序，并著手進(jìn)行實(shí)驗(yàn);第六是處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行誤差分析，得出科學(xué)的結(jié)論。

設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需根據(jù)要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)方案，自行選擇相關(guān)的器材，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的步驟，確定數(shù)據(jù)處理的方法，得出被測(cè)定量的表達(dá)式或測(cè)量值，并分析誤差。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)優(yōu)選實(shí)驗(yàn)的原理和方案，加深對(duì)物理概念、物理規(guī)律和物理現(xiàn)象的深層次理解，促進(jìn)了學(xué)生建構(gòu)完整的物理知識(shí)系統(tǒng)，加深了對(duì)物理實(shí)驗(yàn)儀器工作原理的認(rèn)識(shí);有利于學(xué)生在不同的物理情境下，靈活運(yùn)用所學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和相關(guān)物理知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題。

2? ? 物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般原則

1.安全性：安全性是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的前提。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施要求必須是安全可靠的，確保不會(huì)對(duì)人造成傷害，不會(huì)對(duì)儀器及器材造成損害。

2.科學(xué)性：科學(xué)性是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的核心。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所用的實(shí)驗(yàn)原理與對(duì)應(yīng)學(xué)科的基本規(guī)律必須是相一致的，優(yōu)選誤差盡可能小的方案，保證實(shí)驗(yàn)誤差在允許的范圍之內(nèi)。

3.簡(jiǎn)易性：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易性是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)要便于操作，有利于采集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理。

4.低成本：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所選實(shí)驗(yàn)材料和器材在生活中應(yīng)該是物美價(jià)廉的，在完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那闆r下，注意節(jié)約費(fèi)用和能源。

3? ? 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一般方法

1.利用不同的原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

在達(dá)到相同實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那闆r下，選擇不同的實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)程序、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)器材，從而達(dá)到培養(yǎng)物理學(xué)科素養(yǎng)的目的。

2.利用不同的方法處理數(shù)據(jù)

為達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的目的，可以選擇不同的采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法和角度，在數(shù)據(jù)處理中，運(yùn)用列表法、圖像法、公式法、解析法等，使數(shù)據(jù)的處理變難為易、化繁為簡(jiǎn)、利用數(shù)據(jù)處理提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。

3.以解決實(shí)際問(wèn)題為目的的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在生活和生產(chǎn)中存在的有些實(shí)際問(wèn)題，課本中不一定出現(xiàn)，利用這種以解決實(shí)際問(wèn)題為目的來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生可以非常好地真切體會(huì)到物理實(shí)驗(yàn)的意義，由學(xué)習(xí)者和知識(shí)的接受者，轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者、設(shè)計(jì)者、發(fā)明者，從而體驗(yàn)到物理的樂(lè)趣和意義。

4.利用跨學(xué)科知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨著新課改的不斷深入，跨學(xué)科之間知識(shí)的交叉和滲透正逐漸得到老師們的重視，當(dāng)學(xué)生遇到某些綜合問(wèn)題涉及到跨學(xué)科知識(shí)時(shí)，教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)的綜合設(shè)計(jì)，可促進(jìn)學(xué)生掌握各門學(xué)科中的共性與差異，理解各個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系點(diǎn)，提高學(xué)生運(yùn)用各個(gè)學(xué)科知識(shí)的綜合能力[3]。

總之，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可促使學(xué)生鞏固學(xué)科知識(shí)，搭建學(xué)科知識(shí)框架，促進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通，培養(yǎng)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，養(yǎng)成求真務(wù)實(shí)的學(xué)科研究習(xí)慣，學(xué)習(xí)探究的一般方法和原則。這些都是學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和終身發(fā)展必備的品格和能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王標(biāo)藝.基于“學(xué)科核心素養(yǎng)”的高中物理教學(xué)思考[J].科學(xué)咨詢，2019（1）：17.

[2]韓延岳.核心素養(yǎng)背景下高中物理教學(xué)優(yōu)化策略[J].湖南中學(xué)物理，2019（1）：57-58.

[3]周昌鮮.開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 物理通報(bào)，2003（2）：29-30.

（欄目編輯? ? 羅琬華）