核心素養(yǎng)視域下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新策略

鄒鳳華

摘 ? 要：新課程標(biāo)準(zhǔn)下如何在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，如何對(duì)教材中的物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行二次開發(fā)，以幫助學(xué)生形成清晰的物理觀念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，加深對(duì)物理概念和規(guī)律的本質(zhì)認(rèn)識(shí)，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器、完善實(shí)驗(yàn)原理、信息技術(shù)融合實(shí)驗(yàn)教學(xué)、合作學(xué)習(xí)優(yōu)化探究、利用趣味性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新拓展等方式闡述了核心素養(yǎng)下高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新必要因素及新高考背景下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新策略。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

《普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）明確指出：物理教學(xué)旨在落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，進(jìn)一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)[ 1 ]。物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。對(duì)高中物理教學(xué)進(jìn)行研究與開發(fā)，既要使其能夠符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，符合學(xué)生的能力發(fā)展水平，又能使學(xué)生的物理素養(yǎng)得以提升。但在目前的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，受“應(yīng)試思想”的影響，考試主要還是看應(yīng)試成績(jī)，導(dǎo)致高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中顯現(xiàn)比較突出的一些問題，如重視理論講授，實(shí)驗(yàn)課變成教師在黑板上“紙上談兵”，不注重物理實(shí)驗(yàn)的過程;實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式，對(duì)書本上的實(shí)驗(yàn)沒有引導(dǎo)學(xué)生如何去開發(fā)，去探究，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為目前高中物理教學(xué)的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。而且，由于忽視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使得物理實(shí)驗(yàn)與理論知識(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的脫節(jié)，學(xué)生不能在實(shí)際訓(xùn)練中熟練地應(yīng)用物理理論知識(shí)去建立模型解決問題。隨著新高考對(duì)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力要求的進(jìn)一步提高，很多教師都在積極探索和改進(jìn)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，本文就核心素養(yǎng)視域下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新策略加以探討。

1 ?核心素養(yǎng)下高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新因素

為使學(xué)生物理核心素養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到更為有效的培養(yǎng)，教師需要讓學(xué)生形成優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)品質(zhì)，以促進(jìn)學(xué)生的健康發(fā)展。

（1）要培養(yǎng)學(xué)生良好的批判性思維習(xí)慣。要引導(dǎo)學(xué)生敢于對(duì)物理實(shí)驗(yàn)或結(jié)論提出質(zhì)疑，運(yùn)用發(fā)散性思維，敢于猜想，大膽創(chuàng)新，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行二次開發(fā)，提出自己的實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)想，這是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

（2）要培養(yǎng)學(xué)生敏銳的實(shí)驗(yàn)洞察力和探究能力。并使其成為學(xué)生的良好行為習(xí)慣，成為學(xué)生的一種優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)品質(zhì)。這是培養(yǎng)學(xué)生物理素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，在探究過程中得出結(jié)論并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行分析。此外，良好的實(shí)驗(yàn)行為習(xí)慣可以養(yǎng)成學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力。因此培養(yǎng)敏銳的觀察力和探究能力以及優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)品質(zhì)，是物理核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的一個(gè)重要因素。

（3）要讓學(xué)生形成系統(tǒng)性的物理觀念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。物理知識(shí)是人們?cè)谖锢韺W(xué)研究中形成的關(guān)于物質(zhì)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、相互作用規(guī)律以及能量守恒規(guī)律等的基本認(rèn)識(shí)，是運(yùn)用物理概念和規(guī)律認(rèn)識(shí)自然、解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，分析和解決物理問題的能力，建立物理模型的能力。這是學(xué)生物理核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的核心環(huán)節(jié)。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，最為本質(zhì)的目的并不是教會(huì)學(xué)生解多少題，而是使學(xué)生能夠在物理實(shí)驗(yàn)過程中，運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從中得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的科學(xué)邏輯思維以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理進(jìn)行領(lǐng)悟。從而使學(xué)生能夠在理解物理實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，使自身的物理觀念得到有效的構(gòu)建，科學(xué)思維能力得以培養(yǎng)，核心素養(yǎng)得到發(fā)展。

2 ?核心素養(yǎng)視域下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新策略

2.1 ?借助先進(jìn)儀器和方法，利用信息技術(shù)融合課堂教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行挖掘

隨著教育教學(xué)技術(shù)手段的不斷更新和發(fā)展，物理實(shí)驗(yàn)的載體也越來越多，而且還越來越精確和先進(jìn)。為使學(xué)生核心素養(yǎng)能夠在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到有效的培養(yǎng)，教師可以將原來教材的物理實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)進(jìn)行融合，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。如在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，教材采用的是利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)量小車的加速度和速度，實(shí)驗(yàn)中把砂和砂桶的重力當(dāng)成是小車所受的合外力，這樣做原理上存在系統(tǒng)誤差，而且學(xué)生還不理解為什么只有當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和桶的質(zhì)量時(shí)，才能將砂和砂桶的重力當(dāng)成是小車所受的合外力。在做完教材的實(shí)驗(yàn)之后，我們可以借助于其它先進(jìn)儀器改用更直觀更精確的方法來驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)：利用光電門測(cè)小車加速度和速度，力傳感器測(cè)小車所受合外力，改用氣墊導(dǎo)軌來減小小車所受摩擦阻力，這樣可以使實(shí)驗(yàn)更加精確，也更為便捷，學(xué)生更容易理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。此外信息技術(shù)融合課堂教學(xué)可以大大提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性和創(chuàng)新性，如使用DIS數(shù)字實(shí)驗(yàn)技術(shù)，利用傳感器、數(shù)據(jù)采集器等收集實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，再借助計(jì)算機(jī)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果等現(xiàn)代化教學(xué)手段。有的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不是很直觀，這時(shí)可以利用視頻動(dòng)畫或采用微小放大法來優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程，用慢鏡頭播放進(jìn)行輔助教學(xué)，從而使得這些技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中充分發(fā)揮，也能夠使學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)探究興趣有效激發(fā)，學(xué)習(xí)態(tài)度變得更加積極主動(dòng)，物理素養(yǎng)得到提升發(fā)展。

2.2 ?精心設(shè)置分組實(shí)驗(yàn)，合作學(xué)習(xí)優(yōu)化探究方式

學(xué)生個(gè)體之間具有一定的差異性，有些學(xué)生物理基礎(chǔ)知識(shí)掌握得比較扎實(shí)，而有的學(xué)生則具有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，還有的學(xué)生思維極為活躍，能夠帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，還有部分學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力方面有特長(zhǎng)。由此，“教學(xué)相長(zhǎng)”不失為一種好的教學(xué)方式。通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，讓他們分工協(xié)作，在合作過程中將自己的特長(zhǎng)充分發(fā)揮出來，從而使得學(xué)生的動(dòng)手操作、問題解決、數(shù)據(jù)處理以及反思評(píng)估能力得到培養(yǎng)。并且通過合作學(xué)習(xí)，感受集體的力量，增強(qiáng)集體觀念，在互相合作過程中，領(lǐng)會(huì)別人的思想觀點(diǎn)，觀察別人設(shè)計(jì)操作，大家取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同進(jìn)步。

例如，物理必修Ⅰ“探究做功與速度變化的關(guān)系”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)過程中建議先對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)合理的分組，然后再提出一系列具有探究?jī)r(jià)值的問題，如“應(yīng)該如何對(duì)測(cè)量功進(jìn)行設(shè)計(jì)，功的數(shù)值是否一定要測(cè)出”“為什么每根橡皮筋都要相同，怎樣保證每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋伸長(zhǎng)量相同”“如何對(duì)實(shí)驗(yàn)中小車的速度變化加以測(cè)量，小車的質(zhì)量是否一定要測(cè)出”“本次實(shí)驗(yàn)探究要得到什么結(jié)論”等，學(xué)生在參與小組合作的時(shí)候，首先需要大家共同討論，明確實(shí)驗(yàn)原理，制訂實(shí)驗(yàn)方案，協(xié)作完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。如關(guān)于平衡摩擦力這步，大家討論“可以采用何種方式來平衡小車受到的摩擦力”以及“應(yīng)該如何判斷是否已經(jīng)平衡摩擦力”，每位同學(xué)都可以提出自己的設(shè)計(jì)方案并加以分析，再根據(jù)所提供的器材制定最佳方案。還有關(guān)于如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)這步，可以啟發(fā)學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有哪些方法，圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有什么優(yōu)點(diǎn)，除了課本講的實(shí)驗(yàn)外，本實(shí)驗(yàn)還有哪些方法可以對(duì)本實(shí)驗(yàn)加以創(chuàng)新，等等。在這一過程中，教師應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，做到師生互動(dòng)，讓他們體會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論的過程，這個(gè)交流、評(píng)估、反思的過程就是學(xué)生能力和素養(yǎng)不斷提高的過程，當(dāng)然，在探究過程中教師需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中存在的問題并加以糾正以提高實(shí)驗(yàn)的精確性和科學(xué)性。

2.3 ?有效利用課后趣味性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新拓展

探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其本質(zhì)的目的是對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)進(jìn)行科學(xué)培養(yǎng)。而且，在開展探究性實(shí)驗(yàn)過程中，還能夠?qū)W(xué)生的主動(dòng)性積極性充分地調(diào)動(dòng)起來，進(jìn)而使得學(xué)生的創(chuàng)造性思維、問題解決能力得到有效的提升。由此，對(duì)課后的趣味性實(shí)驗(yàn)加以利用，也可以達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新的目的。

開展課外探究實(shí)驗(yàn)主要有如下兩種策略：一是將與生活聯(lián)系密切的內(nèi)容設(shè)計(jì)為校本課題，讓學(xué)生在課后進(jìn)行課題研究和實(shí)驗(yàn)制作。例如學(xué)習(xí)完必修Ⅰ之后，可以讓學(xué)生開展以橋梁設(shè)計(jì)為內(nèi)容的課題研究，利用所學(xué)物理知識(shí)及閱讀科普讀物設(shè)計(jì)橋梁的材料及性能，自己親自制作一個(gè)橋梁模型等。還可以進(jìn)行如“菜刀上的力學(xué)”“剎車時(shí)車輪抱死的利與弊”等課題的研究，在課題研究與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，既加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，又培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感。二是將日常生活與物理探究實(shí)驗(yàn)有機(jī)融合。例如“水火箭”這個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，要探究瓶中所裝的水量與發(fā)射高度的關(guān)系，水量多反沖力作用時(shí)間長(zhǎng)，但瓶和水的重力也增加了，可以利用這一探究性實(shí)驗(yàn)的趣味性，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?？梢詫⑦@個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)當(dāng)作是課后作業(yè)布置給學(xué)生，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)探究過程中，主要目的并不是要借助多么先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材，而是在這一過程中使學(xué)生獨(dú)立思考的能力、動(dòng)手操作能力以及溝通協(xié)作的能力得到鍛煉。而在經(jīng)過自身親自設(shè)計(jì)與參與之后，學(xué)生的模型建構(gòu)能力、解決問題能力便可以得到培養(yǎng)，學(xué)生的核心素養(yǎng)也可以得到提升。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

總的來說，核心素養(yǎng)視域下對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)，需要從核心素養(yǎng)的四個(gè)維度出發(fā)，進(jìn)行全面科學(xué)的培養(yǎng)。要靈活采用不同的教學(xué)措施，如借助先進(jìn)儀器和方法挖掘?qū)嶒?yàn)教材、精心設(shè)置學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)優(yōu)化教學(xué)方式以及有效利用課后趣味性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新拓展等，從而使學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)能夠在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新過程中得到提升，同時(shí)也及大地提高了高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.