以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中物理實驗教學

梁膠華

摘 要：高中階段是學生能力提升和與社會接觸的關(guān)鍵時期，教師要在理順學生發(fā)展規(guī)律以及具體狀況的基礎(chǔ)上，優(yōu)化物理教學方式，提升其物理思維深度，逐步向核心素養(yǎng)的要求靠近。就目前綜合性科學素養(yǎng)的培養(yǎng)情況來看，教師沒能重視實驗教學階段，僅采用演示或者語言講解的方式細化實驗流程和步驟，對于學生技能掌握起到抑制的作用。本文將以此為背景，研究以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中物理實驗教學的提升策略。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;實驗教學

引言：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高中教學呈現(xiàn)出盤一派喜人的景象，為提升學生能力，教師在開展教學活動的過程中逐漸引入先進的技術(shù)和模式增加關(guān)于核心素養(yǎng)方面的內(nèi)容，保證課堂效率的基礎(chǔ)上，完善實驗流程，豐富教學內(nèi)容，使得物理思維在動手操作間逐漸形成。

一、目前高中物理實驗教學在核心素養(yǎng)滲透方面的基本情況

（一）意識方面

教師受到高中教學壓力的影響，更為注重將課堂時間留給知識點細化和夯實的活動，認為物理實驗的開展需要耗費大量的時間，對于知識理論掌握是種浪費，因而表現(xiàn)出不重視實驗和降低實驗開展頻率的現(xiàn)實情形。一些教師沒能深度研究核心素養(yǎng)指導(dǎo)下，物理教學與傳統(tǒng)教學之間的差別，仍然沿用過去依靠文字和物理語言演示的方式，學生僅能夠了解到物理實驗的基本流程，卻難以細化實驗流程對于此理論探究的重要性，對接課程開展的現(xiàn)實作用。

（二）實驗設(shè)計方面

一些教師雖然已經(jīng)認識到過去教學方式的弊端，從意識上轉(zhuǎn)而重視實驗過程開展和設(shè)計環(huán)節(jié)，但在經(jīng)驗和個人素養(yǎng)的限制下，有些物理實驗的設(shè)計過于簡單，學生只需要按照步驟一步步操作，即可完成讀數(shù)、得出結(jié)論的目的，缺少分析的步驟。說明教師沒能立足于教材內(nèi)容，對物理實驗的作用認識不清，缺乏創(chuàng)新思維，整體流程不符合科學探究的基本原則，僅注重數(shù)據(jù)獲取的辦法。有些教師為節(jié)約操作時間，直接給出分析的結(jié)果以及誤差降低的辦法，實驗停留在依靠教師理順計算和解讀原理的層面上，不利于學生能力和興趣的激發(fā)[1]。

（三）與其他教學聯(lián)系方面

物理是一門依靠實驗的學科，其整個實驗涉及到條件分析和數(shù)據(jù)處理的過程，需要練習數(shù)學知識以及閱讀能力，但教師在與其他學科相互融合方面仍有可提升的空間[2]。整體表現(xiàn)出獨立的研究狀態(tài)，與其他知識連接不緊密，不利于學生準確把控實驗的意義，并且物理知識對于生產(chǎn)生活的作用不容小覷，教師沒能利用科學工具為學生搭建起與實際生活的橋梁。尤其是在學生可理解的范圍內(nèi)，對于直觀物理構(gòu)象闡釋不清。

（四）學生能力培養(yǎng)方面

高中階段利用物理教學可提升學生的邏輯、抽象、空間思維水平，但反觀現(xiàn)實情況，教師對于此方面的解讀程度需要在后續(xù)的教學中繼續(xù)深化。一些物理理論知識要求學生能夠及時調(diào)取之前的學習內(nèi)容，而理論框架的建立需要學生具備一定的總結(jié)和分析能力。利用實驗將在科學探究的環(huán)節(jié)中，從發(fā)現(xiàn)問題、提出問題再到解決問題的出發(fā)，逐漸增加與物理能力提升相關(guān)的辦法，潛移默化間滲透核心素養(yǎng)內(nèi)容。但教師缺少完備的能力培養(yǎng)計劃，對于實驗的具體作用了解不清，采用單一的實驗方式，難以提升學生興趣，對于學習積極性的產(chǎn)出起到抑制作用[3]。

二、基于核心素養(yǎng)滲透要求提升高中物理實驗教學效果的策略

（一）提升教師與學生重視物理實驗的程度

教師意識水平的提升將直接促進其行為的轉(zhuǎn)變，因此要深度分析實驗對于學生能力和水平提升的作用，提升對實驗的重視程度，本著嚴謹治學的原則，逐漸滲透實事求是和科學探究的重要性。為保證學生對于物理實驗的重視程度，教師可以物理發(fā)展史為導(dǎo)入內(nèi)容，簡要分析科學家在完善實驗流程和步驟方面所做的努力，學生結(jié)合探究過程，反觀自身在此方面所需要做出的努力，有助于順應(yīng)社會發(fā)展狀態(tài)，提升實驗探究的深度。教師要從實驗本身的作用出發(fā)，從情感層面突破，利用哥白尼、布魯諾、開普勒、法拉第等學生較為熟悉的科學家，播放研究視頻或者音頻，講述其如何解釋的物理原理，學生在刻苦鉆研和堅韌不拔的精神熏陶下，將嚴謹?shù)目茖W精神在心中深植[4]。因此，要求教師立足于物理學史，將學生引入物理情境中，轉(zhuǎn)變其冰冷的特征，使教學和實驗過程更具生命力。

在講解有關(guān)磁生電的知識時，教師可在課程開始前，為學生播放奧斯特、法拉第如何從假設(shè)“電能生磁”到“磁能生電”的過程，重點強調(diào)其中經(jīng)過數(shù)百次的實驗，但依舊沒有放棄，最終帶領(lǐng)全世界人民進入到電氣化時代，開啟一頁發(fā)展新篇章。利用此種精神引導(dǎo)和啟發(fā)學生重視物理實驗相較于直白的語言更具有沖擊力，有助于幫助學生理解科學探究的本質(zhì)?；蛘咴趯嶒為_始前，為學生展示我國應(yīng)用此種理論所研究的成果，結(jié)合社會熱點事件，為學生展示物理學習的現(xiàn)實意義[5]。例如，在講解有關(guān)萬有引力的相關(guān)知識時，可為學生播放運載火箭、衛(wèi)星等發(fā)射的過程，對比其他國家的研究現(xiàn)狀，提醒學生依照社會的發(fā)展情況，完善個人能力。在情感教育的熏陶下，激勵學生面對困難要勇于接受挑戰(zhàn)，避免因外界環(huán)境的限制而阻礙自己的研究進程，深入到實驗分析環(huán)節(jié)，創(chuàng)新實驗流程。社會現(xiàn)實情況為學生指引方向，教師在實驗教學中要時刻保持嚴謹和堅定科學研究態(tài)度，以身作則，以榜樣的力量影響學生在后續(xù)實驗中的行為。

（二）完善和優(yōu)化實驗流程

教師在完善和優(yōu)化實驗流程的過程中要注重興趣的培養(yǎng)，從多角度出發(fā)，調(diào)動學生的積極性和自主探究的欲望，要求教師利用多種實驗形式，引入符合實驗本質(zhì)內(nèi)涵的小實驗和自制教具，提升實驗的直觀程度。學生與教師共同參與到實驗中將拉近二者間的關(guān)系，在此種和諧平等的氣氛中，學生將放下緊張感和忐忑的心情，強化面對困難的決心，激發(fā)實驗探究的欲望。教師可采用演示實和學生合作探究兩種形式，對于危險系數(shù)較高亦或是儀器較為精確，實驗室沒能提供的項目，教師可利用演示的辦法，充分應(yīng)用多媒體教具，將實驗流程制作成動畫，可根據(jù)學生的反饋隨意更改實驗連接方式，同時給出當流程變更所帶來的直觀影響[6]。

對于需要學生自行分析的環(huán)節(jié)，給予學生充分的考慮時間，打破課時的限制。例如，在講解有關(guān)重力加速度的知識時，教師可為學生分發(fā)實驗器材，比如線繩、小球、石塊以及打點計時器，要求學生以小組合作的形式，探究當?shù)氐闹亓铀俣取Ｓ械膶W生利用石塊、線繩制作了簡易的單擺結(jié)構(gòu)，應(yīng)用的原理，測量出線繩的擺長和擺動周期，但是在實際操作中，發(fā)現(xiàn)不規(guī)則石塊的重心難以確定，無法直接根據(jù)得到最終的結(jié)論，此時教師要發(fā)揮引導(dǎo)者的作用，利用重心確定以及誤差去降低的辦法，提醒學生注意擺長引起的誤差，一般采用兩次測量的形式，解決重心難以確定的問題。同時，分別在實驗報告中明確顯示擺長l1和l2，帶入到中，整理后得到，從而求出重力加速度。而有些學生選用打點計時器，根據(jù)的公式，分析重錘在下落過程中能量的變化，可以看出當做出v2/2-h的圖像后，呈現(xiàn)出正比例圖像特征，其中斜率為重力加速度[7]。此時學生已經(jīng)基本能夠結(jié)合不同的知識，設(shè)計實驗方案，此時教師要重視創(chuàng)新意識的產(chǎn)出，鼓勵學生立足于身邊的實際情況，找到生活中可利用的器材或物件，創(chuàng)新該實驗過程。有的學生從滴水中獲得靈感，由于水滴在下落過程中，基本可近似于自由落體運動，應(yīng)用動力學的相關(guān)知識，滿足的公式內(nèi)涵，設(shè)計的實驗流程是：保持教師的絕對安靜，觀察水滴和盤子，在前一滴水掉落在盤面上，同時保證此時后一滴水剛好準備開始做自由落體運動，測量多次敲擊盤子聲音的時間，設(shè)此總時間為t總，則，進而能夠得出。通過上述實驗過程的描述可以看出，實驗流程的優(yōu)化要從導(dǎo)入環(huán)節(jié)出發(fā)，運用多種實驗方式，本著開放性的原則，細化實驗步驟，確定每一步驟能夠達到的效果，以及與核心素養(yǎng)滲透的關(guān)系，理清知識理論、能力提升以及流程之間的限定條件，提升物理教學對于學生的作用程度[8]。

（三）聯(lián)系其他學科和教學模式

物理學習是為了服務(wù)社會，因此教師要聯(lián)系其他學科，擴展教學模式，打破學科間的壁壘，不斷引入數(shù)學、化學甚至是語文方面的知識，符合知識融匯貫通的要求。物理實驗得到數(shù)據(jù)將應(yīng)用數(shù)學理論，應(yīng)用更為簡便的方式，起到連接科目的作用。教師在日常教學中要加入有關(guān)其他科目的內(nèi)容，提升其在心中的威嚴，便于更好的管理實驗課堂氣氛。利用高精度的數(shù)學計算軟件，將提升相關(guān)知識作為教師考核的基本標準，刺激其重視可視化軟件的利用，達到促進學生思維意識提升的作用。

例如，在探究滑動變阻器的使用過程中，要結(jié)合兩種連接方式：限流法和分壓法探索其能夠適用的范圍以及二者間的區(qū)別。兩種接法均能夠起到限流和調(diào)壓的作用，但其能夠作用的范圍和消耗的功率不同，而具體的判定過程將由數(shù)學圖像和對比來確定。教師在實驗探究前，為學生播放兩種電路的連接方式，用紅色和藍色區(qū)分導(dǎo)線，紅色的部分體現(xiàn)出兩種接法之間的區(qū)別，提醒學生在接電路的環(huán)節(jié)注重電流的方向，以及電壓表、電流表的量程。同時提出問題：“若想要保證電路安全，應(yīng)當將滑片放置在哪個位置？”，學生根據(jù)PPT內(nèi)容，積極響應(yīng)問題，細致闡釋此實驗的注意事項后，學生組成探究小組，比較兩種接法在電壓調(diào)節(jié)范圍、電流調(diào)節(jié)范圍以及燈泡消耗功率之間的差別。學生嘗試從滑動變阻器接入電路的阻值入手，分別繪制出當RX>R、RX=R、RX

（四）注重培養(yǎng)學生物理能力

利用實驗過程將刺激學生物理思維、創(chuàng)新能力以及探究能力的產(chǎn)生，因此要求教師在條件允許的情況下，提升實驗探究的比例，引導(dǎo)學生在趣味性的實驗中生成相關(guān)能力[10]。以上述的實驗過程為例，學生將兩種電路進行比較的過程是總結(jié)和遷移能力產(chǎn)生的有力介質(zhì)，分析兩種接法在滿足實驗基本原理的基礎(chǔ)上，核定負載電阻與變阻器之間的聯(lián)系。確定變阻器能夠發(fā)揮出顯著作用的具體情況，而其中數(shù)學分析，是體現(xiàn)和提升學生計算能力的重要工具，不僅鍛煉了動手操作的能力，而且無形間優(yōu)化了觀察、實驗流程完善等方面的素養(yǎng)，滿足核心素養(yǎng)滲透的標準和要求。

結(jié)束語：綜上所述，核心素養(yǎng)的提出為深化立德樹人的教育理念開拓了研究方向，順應(yīng)教學改革的基本內(nèi)容，逐步開展符合社會需要的教學活動，解決學生在能力提升提升方面的問題，夯實實驗流程和步驟，強化學生的動手能力和操作水平。

參考文獻

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