基于核心素養(yǎng)下高中物理實驗的研究

龐訓(xùn)超

(安徽省亳州市第十八中學(xué) 安徽亳州 236000)

核心素養(yǎng)是新課改教學(xué)政策中的重要思想，通過核心素養(yǎng)的培養(yǎng)將學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的知識轉(zhuǎn)化為可實踐的能力，以此改變傳統(tǒng)教育模式下學(xué)生“死讀書，讀死書”的問題，是我國教育改革發(fā)展的重要方針。高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是指物理觀念和應(yīng)用、科學(xué)探究和交流、科學(xué)思維和創(chuàng)新、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任這四個方面，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的過程中幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和樂于探究的良好品德，對學(xué)生未來的長久發(fā)展會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

一、高中物理實驗與核心素養(yǎng)的概念探究

實驗是高中物理課程中非常重要的一部分，雖然在課本上對各種試驗的步驟、器材的使用和實驗結(jié)果都有了詳細(xì)的描述，但學(xué)生在學(xué)習(xí)時仍然覺得“紙上得來終覺淺”，不讓學(xué)生親自動手、觀察和思考，這對學(xué)生理解物理理論知識有很大的阻礙。同時，物理實驗還是鍛煉學(xué)生動手探究能力的最佳途徑，有助于學(xué)生將理論知識靈活應(yīng)用，把學(xué)習(xí)到的知識轉(zhuǎn)化為實際的技能，促進(jìn)學(xué)生從形象思維到抽象思維的轉(zhuǎn)變[1]。

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個方面，是學(xué)生在高中階段的物理學(xué)習(xí)中必須掌握的?！拔锢碛^念和應(yīng)用”是指從物理學(xué)習(xí)的專業(yè)視角對事物進(jìn)行觀察，尋找事物內(nèi)在的規(guī)律與聯(lián)系，基于物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，將知識和技能應(yīng)用于實際問題之中?！翱茖W(xué)探究和交流”是指學(xué)生根據(jù)事實與自己的主觀判斷，合理地提出質(zhì)疑，并友好交流各自的觀點(diǎn)，協(xié)同合作進(jìn)行討論的良好品德?！翱茖W(xué)思維和創(chuàng)新”是指學(xué)生對物理問題進(jìn)行思考、獲取信息并且處理問題的思維，科學(xué)的發(fā)展和發(fā)現(xiàn)離不開勇于質(zhì)疑與敢于創(chuàng)新?！翱茖W(xué)態(tài)度和責(zé)任”要求學(xué)生擁有物理學(xué)習(xí)下對社會與科學(xué)的基本責(zé)任感，以及良好的科研態(tài)度。

二、目前高中物理實驗中存在的教學(xué)問題

（一）學(xué)生缺乏對物理實驗學(xué)習(xí)的重視

物理是一門理論與實驗并重的學(xué)科，而學(xué)生在過去多年的學(xué)習(xí)中養(yǎng)成了格外重視理論學(xué)習(xí)的習(xí)慣，并且把這一套學(xué)習(xí)思維帶入到物理學(xué)習(xí)中來，重理論而輕實踐，不重視物理實驗學(xué)習(xí)的機(jī)會，也不明白物理實驗學(xué)習(xí)的重要性。即便是在教師的要求下完成了物理實驗任務(wù)也是應(yīng)付交差了事，沒有專心研究實驗步驟、觀察實驗反應(yīng)、尋求實驗創(chuàng)新，學(xué)生對高中物理課程學(xué)習(xí)的誤區(qū)導(dǎo)致了對物理實驗學(xué)習(xí)的不重視，而對物理實驗學(xué)習(xí)的不重視則成為了學(xué)生物理學(xué)習(xí)道路上的阻礙。

（二）學(xué)生對物理實驗學(xué)習(xí)缺少自主性

新課改的教學(xué)政策強(qiáng)調(diào)“以生為本”，要求教師尊重學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，而目前高中物理實驗學(xué)習(xí)面臨的問題，恰恰是學(xué)生在物理實驗中缺少學(xué)習(xí)的自主性。在傳統(tǒng)教育模式中，學(xué)生養(yǎng)成了被動接受教師傳授的習(xí)慣，如果沒有教師的要求和帶領(lǐng)，學(xué)生很難自發(fā)地完成一次物理實驗，也沒有自主開展實驗的意識。學(xué)生離開教師就不能進(jìn)行實驗，并且對物理實驗缺少自主發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和探究問題的積極性，因此學(xué)生的物理實驗學(xué)習(xí)能力才遲遲無法得到提升。

（三）物理實驗單一

目前，學(xué)生進(jìn)行的物理實驗是根據(jù)課本上提出的問題和知識點(diǎn)來開展的，課本上提到哪些實驗學(xué)生就進(jìn)行哪些實驗的練習(xí)，不僅實驗的內(nèi)容和類型單一，也不能給學(xué)生物理學(xué)習(xí)眼界的拓寬帶來更多幫助，久而久之還會讓學(xué)生感到物理實驗學(xué)習(xí)的枯燥和無聊，令學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)有效性大打折扣[2]。

三、核心素養(yǎng)下的高中物理實驗教學(xué)策略

（一）轉(zhuǎn)變學(xué)生態(tài)度，提升學(xué)生對實驗學(xué)習(xí)的重視程度

在物理課堂中學(xué)習(xí)的理論知識，無論是公式、定律還是物理現(xiàn)象，都源于一次又一次的物理實驗，唯有通過實驗才能證明這些理論的正確和公式的成立。因此，物理實驗在物理學(xué)習(xí)中是非常重要的。所以，核心素養(yǎng)背景下的高中物理實驗教學(xué)，一定要轉(zhuǎn)變學(xué)生對待物理實驗的學(xué)習(xí)態(tài)度，使其認(rèn)識到物理實驗學(xué)習(xí)的重要性，調(diào)動學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)的積極性，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)綜合能力。

例如，學(xué)習(xí)“自由落體運(yùn)動”時，教師提出問題：“我們知道自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，那么我們將一顆5g的砝碼和一顆10g的砝碼，在同一高度、同一時間向下做自由落體運(yùn)動，請問哪一顆砝碼先落地呢？”這個問題就像“100斤鐵和一百斤棉花哪一個更重？”的腦筋急轉(zhuǎn)彎，學(xué)生也像幾千年前的亞里士多德一樣，憑借直覺判定更重的砝碼會先一步落地。但很可惜，伽利略的比薩斜塔實驗已經(jīng)告訴我們，自由落體運(yùn)動中物體的運(yùn)動與物體本身的質(zhì)量沒有關(guān)系。

借助這個經(jīng)典的實驗讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)在物理實驗的重要性。

（二）引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的物理實驗創(chuàng)新思維

物理的新發(fā)現(xiàn)離不開勇敢的質(zhì)疑和大膽的創(chuàng)新。教師在物理實驗教學(xué)過程中，應(yīng)給予學(xué)生自主探究和學(xué)習(xí)的充足空間，并鼓勵學(xué)生跳出既定思維的局限，勇敢地提出自己的想法和創(chuàng)意，在一次次的創(chuàng)新嘗試中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維[3]。

例如，學(xué)習(xí)“導(dǎo)體的電阻”時，教師帶領(lǐng)學(xué)生開展“金屬電阻率測量”的實驗，首先測量的就是我們生活中最常見的電線，而且是金屬電線。學(xué)生應(yīng)用了伏安法，學(xué)習(xí)了不同情況下連接滑動變阻器電路的接法，以及游標(biāo)尺、螺旋測微器的應(yīng)用方法。完成實驗后教師提出問題：“能不能用剛剛學(xué)習(xí)的伏安法測量生活中一些物體是否帶有導(dǎo)電性呢？它們的電阻值是多少？”一方面，學(xué)生剛剛完成金屬電阻率的實驗，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自主實驗的難度不大。另一方面，這個要求雖然為學(xué)生規(guī)劃了方向和內(nèi)容，但也給予了學(xué)生很大的自由發(fā)揮空間，很多學(xué)生興致勃勃地拿橡皮、鉛筆、玻璃片等物品展開了試驗，既培養(yǎng)了學(xué)生的物理實驗創(chuàng)新思維，又鞏固了學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)的物理實驗技能。當(dāng)然，學(xué)生最后也確實發(fā)現(xiàn)了一些帶有導(dǎo)電性的物品，比如2B鉛筆的筆芯。

（三）聯(lián)系實際生活，拓寬學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)的眼界

我們常說“知識源于生活”，這并不是一句空話。牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的契機(jī)是一個熟透掉落的蘋果，阿基米德洗澡發(fā)現(xiàn)浮力的原理，科學(xué)的巧妙之處在于它無處不在，只看你能不能發(fā)現(xiàn)。所以，高中物理實驗教學(xué)也要聯(lián)系實際生活，教師要引導(dǎo)學(xué)生用善于發(fā)現(xiàn)的眼睛在生活中探知物理的存在，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，拓寬學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)的眼界，從而讓學(xué)生更加積極地投入到自主探究與實驗學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

例如，學(xué)習(xí)“力的合成和分解”時，教師聯(lián)系實際生活向?qū)W生提出了一個問題，“一桶水，一個人能提起兩個人也能一起提起，請問一個人提跟兩個人一起提施加的力是否相同呢？”學(xué)生聯(lián)想到生活中的很多場景，比如在超市買了一大袋東西，一個人提雖然費(fèi)力但也能提得動，但兩個人就會感覺輕松不少。基于這些生活經(jīng)驗，學(xué)生認(rèn)為雖然一個人和兩個人提水的效果是一樣的，但是兩個人一起提施加的力要小于一個人提施加的力。為了驗證這一結(jié)論，不僅學(xué)生進(jìn)行物理實驗的積極性提升了，也拉近了生活與物理之間的距離。

（四）借助信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)良好的物理實驗環(huán)境

物理是一門對人類發(fā)展有重大貢獻(xiàn)的科學(xué)，要體現(xiàn)出物理學(xué)習(xí)的重要價值，教師可以選擇借助信息技術(shù)的幫助，一方面讓學(xué)生直觀感受到物理學(xué)習(xí)能夠給社會、國家乃至整個人類帶來的幫助，另一方面可以降低學(xué)生的物理實驗學(xué)習(xí)難度，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[4]。

例如，學(xué)習(xí)“磁場 磁感線”時，教師應(yīng)用了新穎的信息技術(shù)教學(xué)工具，為學(xué)生播放了虛擬的磁場動畫，介紹了幾種常見的磁場，像直流與電流周圍的磁場、環(huán)形電流磁場以及通電螺線管磁場等。信息技術(shù)還可以應(yīng)用于磁現(xiàn)象實驗的教學(xué)中，將實驗步驟與發(fā)生的實驗反應(yīng)錄制成教學(xué)視頻或者實驗動畫，讓學(xué)生更深刻地體會到物理學(xué)習(xí)的重要意義。

（五）創(chuàng)建評價機(jī)制，鞏固學(xué)生的物理實驗學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

高中物理實驗學(xué)習(xí)分為發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、實驗驗證和總結(jié)評論這幾步，創(chuàng)建高中物理實驗評價機(jī)制的目的在于幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)，保證實驗學(xué)習(xí)的有效性，以及培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與交流的素養(yǎng)。

例如，學(xué)習(xí)“變壓器”時，教師帶領(lǐng)學(xué)生完成了對變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系的探究實驗，并在實驗的最后為學(xué)生留出了總結(jié)交流的時間。學(xué)生以小組為單位展開實驗，在實驗結(jié)束后不僅要記錄所有的實驗數(shù)據(jù)，還要對本次實驗進(jìn)行經(jīng)驗總結(jié)，如他們是如何確定變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)有關(guān)系的，通過簡單的總結(jié)交流鞏固學(xué)生的物理實驗學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

綜上所述，高中物理是一門理論與實踐并重的課程，在物理實驗教學(xué)過程中，學(xué)生有更多的機(jī)會發(fā)揮自己的能力，物理實驗也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)意識和創(chuàng)新思維的最佳渠道。基于核心素養(yǎng)背景下的高中物理實驗課程，更重視學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，給予學(xué)生發(fā)光發(fā)熱的舞臺，圍繞核心素養(yǎng)的培養(yǎng)來制定科學(xué)合理的教學(xué)計劃，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好學(xué)習(xí)習(xí)慣并激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣，旨在全面提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。