利用物理演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)

●李東琦 王志民 趙厚科 孫薇薇

一、物理核心素養(yǎng)

我們的教育理念是經(jīng)過“雙基——三維目標(biāo)——核心素養(yǎng)”這一發(fā)展過程，每一次的改進(jìn)都是進(jìn)一步的完善。核心素養(yǎng)的根本理念就是培養(yǎng)能促進(jìn)社會發(fā)展的優(yōu)秀人才，核心素養(yǎng)主要從自主發(fā)展、社會參與、文化基礎(chǔ)三個方面來培養(yǎng)學(xué)生，使學(xué)生可以成為一個全面發(fā)展的人。新課標(biāo)對核心素養(yǎng)也提出相應(yīng)的要求，在強(qiáng)調(diào)知識的把握和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，更加關(guān)注科學(xué)思維的理解和運(yùn)用，希望學(xué)生能夠應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題和科學(xué)地掌握抽象物理方法，對模型建構(gòu)的思維方式和建構(gòu)過程有更深的要求，科學(xué)家和學(xué)識介紹的比重有明顯提高，希望可以提高學(xué)生的責(zé)任感。

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，各個國家和地區(qū)都根據(jù)自己的實(shí)際情況將核心素養(yǎng)融入到各個學(xué)科的課程教學(xué)中，畢竟脫離學(xué)科談核心素養(yǎng)，容易脫離實(shí)際，失去真正的含義。所以物理核心素養(yǎng)以此為指導(dǎo)，從物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任四個方面來實(shí)施。物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)也更加細(xì)化，主要是培養(yǎng)學(xué)生必備的品格和關(guān)鍵能力，來解決個人終身發(fā)展和社會發(fā)展時所面對的問題，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化所形成的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)和態(tài)度也是物理核心素養(yǎng)的一個重要體現(xiàn)。

二、演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要性

物理是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是得出概念和規(guī)律的主要途徑，也是物理教學(xué)的一個重要手段。而演示實(shí)驗(yàn)是教師培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)必不可少的教學(xué)形式。教師不僅要設(shè)計(jì)生動有趣的演示實(shí)驗(yàn)，還要發(fā)掘其中的內(nèi)在價(jià)值，讓學(xué)生通過演示實(shí)驗(yàn)獲得完善的核心素養(yǎng)。并在今后的學(xué)習(xí)、生活、工作中都可以得以體現(xiàn)，達(dá)到“立德樹人”的教育目標(biāo)?，F(xiàn)在農(nóng)村和小城鎮(zhèn)的高中生做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會寥寥無幾，因此需要他們在做物理實(shí)驗(yàn)時，他們通常都不了解實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識，對實(shí)驗(yàn)儀器的認(rèn)識也十分薄弱更不說如何使用。因?yàn)樵谌粘W(xué)習(xí)中并沒有過多地接觸實(shí)驗(yàn)，他們對做實(shí)驗(yàn)沒有很大的耐心，也不嚴(yán)謹(jǐn)，通常耗費(fèi)大量的時間都做不出正確的結(jié)果，更主要的是有一定的實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)。教師為了節(jié)省時間和學(xué)生安全，會采用直接告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)的授課方法，這正是一種惡性循環(huán)。演示實(shí)驗(yàn)就能在一定程度上改善這種情況，它是教師為實(shí)現(xiàn)一定教育目標(biāo)的工具，它能鍛煉學(xué)生的觀察能力、思維能力、總結(jié)能力，學(xué)生通過觀察演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芰私獾綄?shí)驗(yàn)操作的基本流程、注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)儀器，最重要地是培養(yǎng)出學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的熱情。教師通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象糾正學(xué)生認(rèn)知過程的薄弱環(huán)節(jié)和先驗(yàn)的錯誤，使學(xué)生有深刻的印象。而且演示實(shí)驗(yàn)也是教師對今后重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個過渡，教師可以在設(shè)計(jì)教學(xué)過程中慢慢地加入更多的實(shí)驗(yàn)，這對學(xué)生的接受和教師教學(xué)設(shè)計(jì)都是一個緩沖。讓今后教師不僅僅只是口頭講述實(shí)驗(yàn)。物理是理科，考試中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該是學(xué)生在理解的情況下得出答案，而不是學(xué)生為應(yīng)付考試背誦實(shí)驗(yàn)。學(xué)好一門課程，很大程度在于學(xué)生是否感興趣，而演示實(shí)驗(yàn)可以在很大程度上提高學(xué)生對物理的興趣，學(xué)生投入其中，也就不會感到物理難學(xué)，而是覺得物理很有趣。物理與其它學(xué)科一個最大的不同和優(yōu)點(diǎn)就是有很多有趣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師一定要牢牢把握住這個長處，使教學(xué)過程盡量以實(shí)驗(yàn)為主，可以使學(xué)生容易理解，對學(xué)生今后的發(fā)展也有很大的幫助，畢竟任何真理都是要靠實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。讓教師從現(xiàn)在開始，從演示實(shí)驗(yàn)開始，來真正有效地講解物理知識。

三、演示實(shí)驗(yàn)對學(xué)生物理核心素養(yǎng)的作用

（一）通過演示實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生自主建構(gòu)物理觀念

物理觀念不等于物理概念，它包括經(jīng)典物理、現(xiàn)代物理中的概念、規(guī)律以及運(yùn)用其解釋物理現(xiàn)象的能力，物理觀念的側(cè)重點(diǎn)是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下能自主進(jìn)行構(gòu)建。學(xué)生可以通過對演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的總結(jié)和概括來得出物理觀念。例如在講解自由落體運(yùn)動時，可以準(zhǔn)備大小相同的紙片和卡片，讓二者從同一高度同時落下，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。接下來在將紙片揉成球，重復(fù)上述操作，讓學(xué)生再次觀察，通過兩次演示現(xiàn)象的不同，學(xué)生能自我總結(jié)出自由落體運(yùn)動的概念。由演示實(shí)驗(yàn)得出的物理觀念，是學(xué)生自行構(gòu)建的，影響更加深刻，對其含義的理解也更加清晰，學(xué)生對概念、規(guī)律的記憶也不需要死記硬背，這在很大程度上避免概念混淆。

（二）設(shè)置演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)探究主要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力?？茖W(xué)思維是科學(xué)方法和科學(xué)思想。思想和方法相輔相成，有思想才能應(yīng)用方法，有方法才能思考問題，物理思想源于物理學(xué)的發(fā)展，但物理思想也推動物理學(xué)的發(fā)展。在如今的教學(xué)理念里，幫助學(xué)生完成知識目標(biāo)已經(jīng)不是首要目標(biāo)，最注重應(yīng)該是幫助學(xué)生掌握思想和方法，這樣在以后的個人發(fā)展和社會發(fā)展中，無論從事什么職業(yè)，都可以運(yùn)用物理學(xué)中的科學(xué)思維來解決問題。

高中物理有很多重要的物理思想和方法，比如極限方法、等效思想、守恒思想、類比方法等，物理教學(xué)中重要的是思想方法的滲透，演示實(shí)驗(yàn)就是一個良好的載體，演示實(shí)驗(yàn)不僅生動有趣，其中更是包含許多重要的思想，實(shí)驗(yàn)的演示，使學(xué)生掌握解決問題的方法和思維，擺脫題海戰(zhàn)術(shù)。教師在演示實(shí)驗(yàn)中可以采用相應(yīng)的思想和方法來進(jìn)行新課講解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。在講解“力的合成與分解”時，我們采取的演示實(shí)驗(yàn)就可以包含等效思想，用兩個彈簧測力計(jì)從一定的角度測量重物，好比平行四邊形的兩條臨邊，在用一個彈簧測力計(jì)從對角線測量重物，兩次現(xiàn)象顯示的示數(shù)是相同的，運(yùn)用等效的思想解釋力合成的本質(zhì)，使學(xué)生理解的更加透徹和深入。

（三）以演示實(shí)驗(yàn)為載體，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)既能解決問題，也能發(fā)現(xiàn)問題，沒有實(shí)驗(yàn)的支撐，物理學(xué)也就難以繼續(xù)發(fā)展，通過演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能參與實(shí)驗(yàn)探究的過程，理解理論形成的前因后果，同時增強(qiáng)學(xué)生對課堂的興趣，所以，無論是對于課堂品質(zhì)還是對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究，演示實(shí)驗(yàn)都具有重要的作用。實(shí)驗(yàn)探究主要是由發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析和評價(jià)組成。實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)思維是相互融合的，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過程中，涉及許多重要的思想和方法，只有掌握科學(xué)思維，學(xué)生才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，由此可見，科學(xué)思維是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)。演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)置要具有巧妙性，能引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生有興趣繼續(xù)探究，教師還要適當(dāng)進(jìn)行講解和引導(dǎo)，幫助學(xué)生正確建構(gòu)物理觀念。在“超重失重”的教學(xué)中，教師就可以通過演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，教師首先要為學(xué)生設(shè)置問題情境：在裝滿水瓶子的底部打一小孔，讓整個瓶子自由掉落到事先準(zhǔn)備好的小桶里，學(xué)生觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與想象的不同，從而有認(rèn)知沖突和一定的興趣，想要知道具體的原理。教師不要直接給出答案，而是要利用學(xué)生的好奇心思考問題，思考為什么在不松手只松開堵住小孔時有水流出，而在松手后反而沒有水流出，讓學(xué)生圍繞問題進(jìn)行接下來的實(shí)驗(yàn)，展開交流和討論。學(xué)生在得到知識的情況下，科學(xué)研究能力也得到一定的發(fā)展。

（四）通過演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任

科學(xué)態(tài)度和責(zé)任要求學(xué)生在掌握學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)上，要形成良好的品格和道德規(guī)范，具有很強(qiáng)的責(zé)任感，畢竟科學(xué)無國界，而科學(xué)家有祖國?？萍伎焖侔l(fā)展，科學(xué)可以造福人類，也可以傷害人類，我們要合理的使用科學(xué)，對環(huán)境和生態(tài)都應(yīng)該要有很強(qiáng)的責(zé)任感?？茖W(xué)態(tài)度和責(zé)任則正是要求我們明白什么是科學(xué)的本質(zhì)，在了解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上建立正確的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任心。對教師的教學(xué)要求是培養(yǎng)學(xué)生做一個真善美的人，所以在演示實(shí)驗(yàn)中也應(yīng)該貫徹對學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)。在演示實(shí)驗(yàn)中，教師可以通過多媒體向?qū)W生介紹在當(dāng)時惡劣的情況下，科學(xué)家是怎樣進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，體會科學(xué)探究的艱辛，培養(yǎng)學(xué)生執(zhí)著，永不言棄的品質(zhì)。還可以通過演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生交流合作和實(shí)驗(yàn)操作的能力，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。例如，在“加速度和力、質(zhì)量關(guān)系”的教學(xué)時，教師可以讓學(xué)生觀察小車速度的變化，學(xué)生相互配合，對數(shù)據(jù)的記錄、分析、總結(jié)有明確的分工。

四、結(jié)束語

培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)是物理教學(xué)中非常重要的任務(wù)之一，課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的主要陣地。物理核心素養(yǎng)是一個有點(diǎn)抽象的概念，因此，教師應(yīng)該具有更高的核心素養(yǎng)，在科學(xué)理念的支撐下將物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落在實(shí)處。學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)不是一蹴而就的，它需要一個漫長的過程，演示實(shí)驗(yàn)就是一個很好的實(shí)施載體，它不僅可以使課堂生動有趣，而且取材也十分廣泛，對物理核心素養(yǎng)的四個方面都能找到相應(yīng)的表達(dá)?？偠灾覀円ㄟ^演示實(shí)驗(yàn)等方法，使觀念和思維內(nèi)化成學(xué)生的能力，形成正確的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任心，具有終身學(xué)習(xí)的能力，全面發(fā)展的綜合素養(yǎng)。