淺談如何在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

張海燕 耿培娟 朱賀

摘要：當(dāng)前，學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)已成為教育教學(xué)首要任務(wù)，廣大教育工作者一直致力于探索教學(xué)過(guò)程中學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。對(duì)高中物理教學(xué)而言，其學(xué)科核心素養(yǎng)需經(jīng)歷“對(duì)提出的物理問(wèn)題進(jìn)行猜想和假設(shè)，根據(jù)猜想與假設(shè)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并將其有效完成， 之后需要就實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行交流及反思”這樣的一個(gè)過(guò)程， 學(xué)生親身經(jīng)歷這一過(guò)程，可以提高其物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與能力，這正是高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。本文以人教版高中物理教材中實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，淺談如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn);學(xué)生實(shí)驗(yàn);探究性實(shí)驗(yàn);模擬實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2021）29-0056

一、在演示實(shí)驗(yàn)中幫助學(xué)生構(gòu)建物理觀念

物理觀念是指學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)物理知識(shí)，逐漸形成能夠從物理角度分析和解釋一些現(xiàn)象的能力。教師可在教學(xué)中巧妙地設(shè)計(jì)一些演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成清晰和具體的物理觀念， 學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

比如在講授“伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究”一節(jié)中，教師可以這樣來(lái)設(shè)計(jì)：提前準(zhǔn)備好一張光盤和兩張與光盤形狀一模一樣的白紙。先拿出光盤和一張白紙展示給學(xué)生并提問(wèn)：“同一高度同時(shí)釋放，哪個(gè)先落地？”學(xué)生一看質(zhì)地不同重量不同， 當(dāng)然是光盤先落地啦。教師演示并得出結(jié)論：重的物體先落地，輕的物體后落地。接著老師再拿出那兩張白紙，展示給學(xué)生看：重量一樣。然后將其中一張揉成團(tuán)，再提問(wèn)學(xué)生：“還是同一高度同時(shí)釋放， 哪個(gè)先落地？”學(xué)生會(huì)思考片刻并回答“紙團(tuán)先落地?！苯處熢傺菔窘o學(xué)生看，并且馬上接著提問(wèn)：“為什么不是同時(shí)落地？”學(xué)生會(huì)想到兩者形狀不同了，教師再啟發(fā)“形狀不同會(huì)影響到什么？”學(xué)生或許會(huì)想到受到的阻力不同，形狀越大受到的阻力越大，形狀越小受到的阻力越小。那教師接著提問(wèn)：“如果阻力消失呢？哪個(gè)先落地哪個(gè)后落地？”學(xué)生會(huì)遲疑而不能立刻給出答案。此時(shí)教師就拿出牛頓管，向?qū)W生展示其中形狀一樣大小的羽毛和鐵片，先是演示有空氣的情況：兩者同時(shí)從管的一端落下，鐵片先落到另一端;再演示真空的情況：用抽氣泵將管中抽成真空，再將兩者同時(shí)從管的一端落下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者同時(shí)落到另一端。至此學(xué)生已經(jīng)建立了輕重物體在真空中下落一樣快的物理觀念， 同時(shí)也明白阻力是造成不能同時(shí)落地的原因。

物理教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)實(shí)物情景展開(kāi)教學(xué)，既能夠激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，又能夠使學(xué)生在體驗(yàn)與思考中形成科學(xué)觀念，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有效促進(jìn)知識(shí)向能力和素質(zhì)轉(zhuǎn)化。

二、在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生建立科學(xué)思維

科學(xué)思維也可稱為科學(xué)邏輯，遵從歷史性、方法性和邏輯性三原則，是通過(guò)對(duì)感性事物認(rèn)知和加工后所形成的一種抽象概括思維能力。高中物理教師在教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，首先要引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)角度觀察和認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)在聯(lián)系，然后通過(guò)事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理得出相應(yīng)結(jié)論，并將這種思維能力用于解決實(shí)際問(wèn)題，提出一些創(chuàng)造性見(jiàn)解。學(xué)生只有具備了科學(xué)思維，才能對(duì)簡(jiǎn)單物理現(xiàn)象進(jìn)行分析和推理，養(yǎng)成質(zhì)疑與創(chuàng)新意識(shí)。

例如教師在講授“滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”時(shí)，可以鼓勵(lì)學(xué)生在教室里利用教室的桌子和凳子進(jìn)行定性的研究。將桌子反過(guò)來(lái)，面朝下倒放在教室地面上，讓不同數(shù)量的學(xué)生站上去，請(qǐng)同一個(gè)同學(xué)去推桌子，體驗(yàn)站不同數(shù)量同學(xué)推桌子的難易程度，從而說(shuō)明滑動(dòng)摩擦力的大小與其表面的正壓力成正相關(guān);然后在地面上潑一盆水，改變桌面與地面間的粗糙程度，再來(lái)推一次，會(huì)感覺(jué)比之前輕松多了，進(jìn)而說(shuō)明滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面間動(dòng)摩擦因數(shù)成正相關(guān)。由此再來(lái)引入課本上關(guān)于滑動(dòng)摩擦力與正壓力、動(dòng)摩擦因數(shù)的定量關(guān)系式就自然而然地多了。

在此過(guò)程中學(xué)生不僅親自參與科學(xué)探究，更重要的是他們也體驗(yàn)到了一種重要的科學(xué)思維和方法：控制變量法。相信參與過(guò)的學(xué)生在后繼學(xué)習(xí)中對(duì)于控制變量法會(huì)有更靈活的應(yīng)用和創(chuàng)新。

三、在探究性實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和提升其探究能力

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科 ，教師在教學(xué)過(guò)程中不僅要將物理知識(shí)傳授給學(xué)生 ，還要培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)與能力，使他們?cè)谌粘W(xué)習(xí)與生活中做到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后能夠提出合理猜測(cè)與假設(shè)， 進(jìn)而通過(guò)獲取和處理相關(guān)信息對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解釋。

比如在進(jìn)行“探究線圈的互感和自感現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中，鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)探究方案。教師引導(dǎo)知識(shí)：奧斯特告訴我們電能生磁，法拉第告訴我們磁能生電，我們?cè)鯓釉O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?shí)現(xiàn)這兩個(gè)過(guò)程呢？給學(xué)生提供器材：電磁爐、手機(jī)以及充電器、電線十米。經(jīng)過(guò)小組同學(xué)思考與討論，設(shè)計(jì)了手機(jī)無(wú)線充電實(shí)驗(yàn)：將十米長(zhǎng)電線繞成直徑約為三十公分的一盤線圈， 電線兩端與手機(jī)充電器的兩個(gè)金屬片用絕緣膠布固定好。將線圈放在電磁爐面板上，打開(kāi)電源接通電磁爐，將充電器另一端插入手機(jī)充電端，會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)手機(jī)顯示正在充電中。學(xué)生驚呼好神奇，線圈“沒(méi)有連”任何電源居然能給手機(jī)充電，那么究竟是哪里給手機(jī)提供能量呢？設(shè)計(jì)者給同學(xué)們解釋：說(shuō)沒(méi)有電源不準(zhǔn)確，電源正是來(lái)自那盤線圈。電磁爐里的線圈通入的是交流電，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)就讓我們繞的線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而向手機(jī)中充入了電流。

通過(guò)教師給學(xué)生提供器材，學(xué)生分小組合作完成實(shí)驗(yàn)，既能夠提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)合作意識(shí)，也能夠激發(fā)探究意識(shí)和創(chuàng)新能力， 同時(shí)也提高了其動(dòng)手操作能力。

四、在模擬實(shí)驗(yàn)中錘煉學(xué)生科學(xué)研究態(tài)度與責(zé)任

高中物理因?qū)W科特點(diǎn)將科學(xué)態(tài)度與責(zé)任作為核心素養(yǎng)之一 ， 要求物理教師在教學(xué)中能帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)本質(zhì)，理解 STSE ， 養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，遵從科學(xué)倫理，為國(guó)家科技發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)要逐漸認(rèn)識(shí)到學(xué)科知識(shí)隨著時(shí)代進(jìn)步和科學(xué)發(fā)展一直在不斷更新， 只有樹(shù)立正確的科學(xué)態(tài)度，具備科學(xué)責(zé)任感，不迷信權(quán)威，做事情、搞科研做到實(shí)事求是，才能推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展，具備保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感，進(jìn)而改善人類生活。

例如，教師在講授“反沖運(yùn)動(dòng)與火箭”一節(jié)時(shí)，可以給學(xué)生播放我國(guó)研發(fā)火箭的艱難歷程視頻以及多級(jí)火箭的構(gòu)造和設(shè)計(jì)原理模擬視頻，讓學(xué)生在掌握反沖原理的同時(shí)感受到我國(guó)科研人員精益求精一絲不茍的工匠精神和獻(xiàn)身精神，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和責(zé)任心，立大志科技報(bào)國(guó)。

筆者認(rèn)為：高中物理課堂都可以上成各種實(shí)驗(yàn)課，主要依靠教師的用心設(shè)計(jì)，不僅要?jiǎng)?chuàng)設(shè)精彩的教學(xué)情境吸引學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)生興趣，還要通過(guò)巧妙的教學(xué)設(shè)計(jì)和方法，打造高效教學(xué)課堂，使其在物理學(xué)史、物理實(shí)驗(yàn)、生活物理、多媒體教學(xué)中形成物理觀念、建立科學(xué)思維、提升實(shí)驗(yàn)探究能力、錘煉科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，成為新時(shí)代學(xué)科本領(lǐng)強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的新青年和接班人。

參考文獻(xiàn)：

1陳麗珊.基于高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的物理教學(xué)探究[J]基礎(chǔ)教育研究2016（20）：7-8

2李富忠.高中物理課程教學(xué)中核心素養(yǎng)教學(xué)策略探究[J]考試周刊2018（14）：167-167

（作者單位：洛陽(yáng)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校河南471000）