基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的高中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)探微

程和國(guó)

(江蘇省平潮高級(jí)中學(xué) 226361)

高中物理學(xué)科在學(xué)生心目中歷來(lái)是抽象和難學(xué)的代名詞，尤其對(duì)知識(shí)基礎(chǔ)比較薄弱的高中生而言，復(fù)雜的物理理論常常讓他們有種苦不堪言的學(xué)習(xí)感受.為了讓高中生能把握住物理學(xué)習(xí)的竅門(mén)，助力核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，物理教師需要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，將學(xué)生作為教學(xué)主體.通過(guò)融入理論、疑問(wèn)、實(shí)踐等多種學(xué)習(xí)元素，結(jié)合多元化的授課策略，讓物理實(shí)驗(yàn)課堂產(chǎn)生翻天覆地的變化，有效優(yōu)化培養(yǎng)高中生的物理思維、學(xué)習(xí)態(tài)度、操作能力.幫助高中生對(duì)物理學(xué)科激發(fā)濃厚的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而體會(huì)到自身的學(xué)習(xí)能力和物理素養(yǎng)不斷提升的滿(mǎn)足感.

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合理論鞏固，培養(yǎng)高中生的物理觀念

盡管高中物理學(xué)科的教學(xué)形式正在不斷發(fā)展進(jìn)步，但物理實(shí)驗(yàn)始終都是這個(gè)學(xué)科的教育根基.優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)課堂，就等于煥發(fā)了物理教學(xué)的內(nèi)在動(dòng)力.對(duì)于高中生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)計(jì)劃，教師首先要將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與鞏固知識(shí)理論相結(jié)合，端正學(xué)生的物理觀念.所謂物理觀念，是學(xué)生從物理學(xué)的視角將知識(shí)概念與物理規(guī)律在腦海中升華提煉，幫助學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)、能量、物質(zhì)、相互作用等物理現(xiàn)象產(chǎn)生基本的認(rèn)識(shí)，可以通過(guò)物理知識(shí)來(lái)解決生活中的問(wèn)題與解釋許多自然現(xiàn)象.而物理觀念的形成，沒(méi)有充足的知識(shí)積累將無(wú)法達(dá)成.物理教師需要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入生活背景，從多個(gè)角度構(gòu)建實(shí)驗(yàn)情境.將復(fù)雜的理論描述通過(guò)生動(dòng)的情景來(lái)直觀的展現(xiàn)，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)理解.

以“平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，其教材中對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的描述是：將物體水平拋出，讓物體保持一定的初速度，并且物體僅受到重力作用，是水平勻速直線(xiàn)與豎直自由落體的合運(yùn)動(dòng)表現(xiàn).而這種描述相對(duì)比較繁瑣，學(xué)生難以形象的理解平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行路線(xiàn).在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，高中物理教師可以通過(guò)多媒體播放有關(guān)平拋運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)內(nèi)容，比如轟炸機(jī)在高空投擲炸彈、士兵水平端槍射擊出的子彈軌跡等等，幫助學(xué)生鞏固平拋運(yùn)動(dòng)的理論認(rèn)知.在觀看完這一類(lèi)的視頻，讓學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了直觀的印象之后，教師再引入相關(guān)的實(shí)驗(yàn)流程.通過(guò)小球、方木板、鐵架臺(tái)、白紙、斜槽等實(shí)驗(yàn)用具按照固定的步驟設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在按部就班開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)聯(lián)想，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用物理觀念來(lái)看待物理實(shí)驗(yàn).

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合問(wèn)題引導(dǎo)，培養(yǎng)高中生的科學(xué)思維

如果說(shuō)物理觀念是核心素養(yǎng)教育的奠基石，那么科學(xué)思維就是提高學(xué)生物理能力的必須條件.所謂科學(xué)思維核心素養(yǎng)，是從物理學(xué)的視角來(lái)客觀認(rèn)識(shí)事物的內(nèi)在規(guī)律、相互關(guān)系與本質(zhì)屬性.通過(guò)科學(xué)思維，不僅能在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上抽象概括物理模型，也能依托科學(xué)推理與事實(shí)依據(jù)批判與質(zhì)疑不同的物理觀點(diǎn)，進(jìn)而提出具有創(chuàng)造性的理解論述.在傳統(tǒng)模式的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通常墨守成規(guī)的教導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)步驟，高中生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)十分被動(dòng).就如同牽線(xiàn)木偶一般，只知道按照教師的吩咐來(lái)進(jìn)行操作.除了掌握了各個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的操作流程以外，在思維能力上并未實(shí)現(xiàn)科學(xué)性的發(fā)展進(jìn)步，這也讓核心素養(yǎng)的培育要求落空.因此，教師需要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透問(wèn)題引導(dǎo)教學(xué)策略，來(lái)激活學(xué)生的思考學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)科學(xué)思維核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng).

以“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，教師可以從器材選擇、實(shí)驗(yàn)原理、誤差分析、數(shù)據(jù)處理四個(gè)角度來(lái)引入教學(xué)問(wèn)題，幫助學(xué)生探索分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在學(xué)習(xí)過(guò)程中形成良好的科學(xué)思維體系.比如，針對(duì)實(shí)驗(yàn)原理：E=U+Ir、E=Ir讓學(xué)生分析U和I所代表的具體含義.討論這個(gè)實(shí)驗(yàn)與“伏安法測(cè)電阻”有什么區(qū)別之處？在器材選擇上，教師也可以提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)中需要通過(guò)什么電學(xué)元件才能有效改變電流？學(xué)生通過(guò)聯(lián)系以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，不難想到“滑動(dòng)變阻器”.當(dāng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)誤差時(shí)，教師需要引入思考：如何將圖像與數(shù)學(xué)表達(dá)式相結(jié)合，來(lái)直觀體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)誤差的大?。孔寣W(xué)生在教師的帶領(lǐng)下做出整個(gè)實(shí)驗(yàn)的電路圖，并按照實(shí)驗(yàn)步驟處理數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)充分鍛煉學(xué)生的思維能力.

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合動(dòng)手操作，培養(yǎng)高中生的探究能力

既然是物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，高中生只有親自動(dòng)手操作，體會(huì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，才能有效激發(fā)自身的探究能力核心素養(yǎng).在新課改的背景下，學(xué)生需要具備的探究素養(yǎng)首先要具有尋根溯源的精神，能通過(guò)實(shí)驗(yàn)情境提出質(zhì)疑，學(xué)會(huì)用科學(xué)的方法處理并獲取信息.在形成結(jié)論的同時(shí)，懂得對(duì)整個(gè)探究過(guò)程進(jìn)一步反思與評(píng)估.這就需要高中生在實(shí)踐操作物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中能發(fā)掘出各種問(wèn)題，思考解決問(wèn)題的論點(diǎn)，并在交流的過(guò)程中獲取論據(jù)，推動(dòng)物理理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)的同步學(xué)習(xí).對(duì)此，高中物理教師可以組織學(xué)生以小組合作的模式來(lái)操作實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生在組內(nèi)分工合作、各司其職，有助于操作和交流等探究學(xué)習(xí)過(guò)程的施行.

比如在學(xué)習(xí)“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以將學(xué)生們按照個(gè)性特點(diǎn)、學(xué)習(xí)能力之間的差異性進(jìn)行分組，為各個(gè)小組下發(fā)“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、細(xì)線(xiàn)、砝碼、小車(chē)”等器材.讓高中生通過(guò)學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)原理與理論知識(shí)，以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，在動(dòng)手操作中探究每一樣實(shí)驗(yàn)道具的用處，讓學(xué)生們共同合作完成實(shí)驗(yàn)測(cè)定任務(wù).除了實(shí)驗(yàn)過(guò)程以外，學(xué)生還應(yīng)當(dāng)展開(kāi)組內(nèi)討論，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并書(shū)寫(xiě)成報(bào)告的形式，在完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后上交給教師.教師再根據(jù)學(xué)生的報(bào)告內(nèi)容，指出學(xué)生在動(dòng)手操作時(shí)有哪些不足之處.引領(lǐng)高中生展開(kāi)高效率的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生的物理知識(shí)基礎(chǔ)掌握的更為扎實(shí).

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合生活實(shí)踐，培養(yǎng)高中生的科學(xué)態(tài)度

通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，高中物理教師要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度.讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)的本質(zhì)，理解技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境、科學(xué)之間的關(guān)系，了解到物理學(xué)習(xí)需要富有創(chuàng)造思維.當(dāng)學(xué)生具備了科學(xué)態(tài)度，就能具備研究物理的求知欲與好奇心.在遇到問(wèn)題時(shí)，能通過(guò)推理和證據(jù)來(lái)闡述自己的見(jiàn)解.對(duì)此，教師需要讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生活實(shí)踐相結(jié)合，有效拓展高中生的學(xué)習(xí)視野.比如，開(kāi)展課外實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在課后的日常生活中嘗試進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，將掌握的理論知識(shí)創(chuàng)新應(yīng)用于生活實(shí)際.由此，可以引領(lǐng)高中生在物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中調(diào)動(dòng)起學(xué)習(xí)的積極性，萌發(fā)知識(shí)創(chuàng)新應(yīng)用的探索熱情.通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生活實(shí)踐的結(jié)合，高中生能將學(xué)習(xí)過(guò)的物理知識(shí)充分應(yīng)用.這種實(shí)驗(yàn)授課模式契合了高中時(shí)期學(xué)生的性格特點(diǎn)，將學(xué)生的探究欲望發(fā)揮到最大，有助于物理教學(xué)質(zhì)量的提升.

以“動(dòng)量守恒定律”的教學(xué)為例，高中物理教師可以將“反沖運(yùn)動(dòng)”作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，為學(xué)生們布置課外實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)主題.比如，讓高中生收集生活中常見(jiàn)的道具：透明膠、打氣筒、橡皮塞、飲料瓶、氣門(mén)芯等等.引導(dǎo)學(xué)生以“反沖運(yùn)動(dòng)”作為理論指導(dǎo)，設(shè)計(jì)“水火箭”實(shí)驗(yàn).通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索，高中生能對(duì)動(dòng)量守恒定律會(huì)產(chǎn)生更為深刻的學(xué)習(xí)理解.由于不同的學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路也會(huì)存在區(qū)別，教師要鼓勵(lì)學(xué)生積極交流，汲取他人的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn).在提升創(chuàng)新能力的同時(shí)，培養(yǎng)出實(shí)事求是的科學(xué)精神.

高中物理教師若想通過(guò)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)滲透核心素養(yǎng)教育，在提高課堂教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，兼顧達(dá)成新課程改革的教育目標(biāo).就要將傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的沉痼之處積極剔除，融入新穎的教學(xué)嘗試，通過(guò)鞏固理論、問(wèn)題引導(dǎo)、動(dòng)手操作、生活實(shí)踐等策略，構(gòu)建高效率的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境.帶領(lǐng)學(xué)生在深度學(xué)習(xí)狀態(tài)中感悟物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，品味知識(shí)的魅力，讓高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有力依托途徑.