基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

王璋

福建省閩侯第一中學(xué)（福建省福州市 350100）

1 引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理學(xué)科必不可缺的教學(xué)內(nèi)容，在物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)所學(xué)習(xí)過的理論知識(shí)，也可以通過實(shí)驗(yàn)更仔細(xì)地觀察和了解物理現(xiàn)象，學(xué)生也能夠通過實(shí)驗(yàn)，更直觀的學(xué)習(xí)物理知識(shí)。物理實(shí)驗(yàn)本就是學(xué)生探究和學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程，而整個(gè)過程需要學(xué)生自主參與，通過動(dòng)手實(shí)踐來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。在參與實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)生可以通過探索和質(zhì)疑的方式，使自己能夠擁有追求真理，敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神。而且在實(shí)驗(yàn)的過程中還能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，這是核心素養(yǎng)中極為重要的內(nèi)容，也是理論教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容。

2 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)脫節(jié)

高中物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生而言，總是難以融合理論教學(xué)實(shí)現(xiàn)深度教學(xué)，這是由多方面原因所導(dǎo)致的。首先很多學(xué)生對(duì)于物理學(xué)科本身就有一定的抵觸心理，由于物理學(xué)科的難度相對(duì)較大，有很多學(xué)生在理論知識(shí)學(xué)習(xí)過程中便表現(xiàn)出較低的學(xué)習(xí)效率，這樣長(zhǎng)此以往學(xué)生便會(huì)對(duì)物理學(xué)科失去興趣。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中學(xué)生雖然有較大的積極性，但只是對(duì)實(shí)驗(yàn)的流程、現(xiàn)象充滿好奇，并不會(huì)積極思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的涉及的物理理論，這就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果造成很大的影響，更是不利于學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)。其次在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生無法對(duì)大部分物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的探索和實(shí)踐，僅是參照課本提供的固定的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絹硗瓿深A(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)流程，這就大大的限制了學(xué)生的思維發(fā)展。結(jié)合以上內(nèi)容便使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)脫節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的落實(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也只能學(xué)習(xí)到表皮內(nèi)容。

2.2 教學(xué)模式單一

教學(xué)模式單一是物理學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中所面臨的一項(xiàng)重要問題，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所采取的教學(xué)模式都是千篇一律的，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)無論是哪位教師或是在哪節(jié)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，大多數(shù)的流程都是相同的。首先教師會(huì)在實(shí)驗(yàn)課開展之前開設(shè)相關(guān)的理論教學(xué)課，在理論課堂上教師會(huì)把實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要理論和背景進(jìn)行詳細(xì)的講解。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)前已經(jīng)有了比較完善的知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)每次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)原理有了比較深入的理解。這樣就演變成了學(xué)生是借助實(shí)驗(yàn)來對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)和進(jìn)一步完善。這樣的模式就會(huì)失去對(duì)學(xué)生思維和探索能力的鍛煉，學(xué)生只需要按照特定的實(shí)驗(yàn)流程去進(jìn)行試驗(yàn)，便可以得到最終的實(shí)驗(yàn)成果，也就無法通過實(shí)驗(yàn)的方式去探索物理知識(shí)。然后在實(shí)驗(yàn)課堂中，教師會(huì)利用五到十分鐘的時(shí)間，再次將實(shí)驗(yàn)的規(guī)范流程進(jìn)行闡述，這樣會(huì)大幅度提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)成功的概率，但同樣也會(huì)使學(xué)生的思維受到很大的局限?？傊@樣單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，會(huì)對(duì)高中的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)造成很大的影響，導(dǎo)致學(xué)生的思維能力受到很大的局限，無法發(fā)揮高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)價(jià)值。

2.3 忽略對(duì)學(xué)生思維和品格的培養(yǎng)

在核心素養(yǎng)中培養(yǎng)學(xué)生的思維與品質(zhì)是其中極為重要的內(nèi)容。思維對(duì)于物理教學(xué)而言有很大的作用，學(xué)生擁有良好的思維能力，能夠促進(jìn)物理學(xué)科更好的完成教學(xué)工作，在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生也會(huì)實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果。品質(zhì)在素質(zhì)教育的背景下有著極為重要的作用，在新時(shí)代下，我們必須要注重對(duì)學(xué)生品質(zhì)和精神文化的培養(yǎng)工作，這在自然科學(xué)類的學(xué)科教學(xué)過程中面臨一定的困難，因此我們更應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行深入挖掘。在借助物理實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)工作時(shí)，實(shí)驗(yàn)流程模式的設(shè)計(jì)，可以通過自主探索的方式，對(duì)學(xué)生的思維能力進(jìn)行良好的鍛煉，學(xué)生會(huì)因此擁有良好的思維能力，這對(duì)于以后的物理教學(xué)，甚至其他的學(xué)習(xí)工作都有很大的幫助。品質(zhì)品格的落實(shí)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中也有很大的影響，科學(xué)精神是物理學(xué)科核心素養(yǎng)中極為重要的一項(xiàng)內(nèi)容，但其落實(shí)途徑往往除了科學(xué)家的名人名事之外，就只能通過實(shí)驗(yàn)的方式來進(jìn)行提升，需要在教師的引導(dǎo)下滲透到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。這些內(nèi)容都是目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所忽視的，需要教師對(duì)其引發(fā)重視，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中能夠發(fā)揮出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的獨(dú)特價(jià)值，為學(xué)生的思維能力提升和品質(zhì)品格培養(yǎng)作出貢獻(xiàn)。

3 通過生活化情境開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中，我們很難喚醒學(xué)生的欲望和興趣，尤其是在構(gòu)建自主探索型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，更是應(yīng)當(dāng)從學(xué)生的角度出發(fā)，如果學(xué)生擁有更多的積極性，那么實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果也會(huì)提高很多。這就要考慮到在實(shí)驗(yàn)教學(xué)構(gòu)建的過程中，如何進(jìn)行合理的導(dǎo)入，如果通過合理的方式對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行導(dǎo)入，學(xué)生會(huì)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中有更多的投入，這對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)而言便會(huì)有很大的幫助。最為直接和有效的方式便是借助生活化的情景來開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從學(xué)生周邊的生活出發(fā)是最貼近學(xué)生的方式。學(xué)生會(huì)從身邊一些容易吸引他們的物理現(xiàn)象著手，這些具有趣味性的生活化物理現(xiàn)象，就能夠激發(fā)學(xué)生探索的欲望，然后帶著學(xué)生的好奇心開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，就能夠達(dá)到事半功倍的效果。事實(shí)上高中階段的物理教學(xué)工作大多都能夠在生活中找到一定的現(xiàn)實(shí)案例，通過案例中的問題剖析使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的好奇心與興趣，愿意通過解決問題的方式，去將生活現(xiàn)象中所含的問題通過實(shí)驗(yàn)的方式得以解決[1]。

例如在生活中學(xué)生對(duì)于發(fā)電站的工作原理總是很難理解，尤其很難理解火力發(fā)電廠如何通過燃煤來實(shí)現(xiàn)發(fā)電。即便在物理教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)接觸過電磁感應(yīng)，依然對(duì)該部分內(nèi)容表示很不理解，為此我們便可以借助物理知識(shí)生活化情景來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的導(dǎo)入。為了更好的提升教學(xué)的效率，我們需要在教學(xué)過程中提前搜集有關(guān)的資料，一是從電廠的資料入手，將一些電廠的重要設(shè)備、工藝流程等信息進(jìn)行收集并整理，第二個(gè)便是要了解學(xué)生在對(duì)電廠發(fā)電的流程中相對(duì)困惑的內(nèi)容是哪些。當(dāng)這些內(nèi)容整理完整后，便可以通過相關(guān)引導(dǎo)的方式，使學(xué)生們將這一問題自主的提出并說出自己的疑慮所在，然后通過探討和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合能力的提升。這樣的教學(xué)模式更容易實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)探究的提升，能夠有效的使物理學(xué)科核心素養(yǎng)融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

4 翻轉(zhuǎn)課堂模式提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

翻轉(zhuǎn)課堂是近年來新提出的一項(xiàng)概念，其主要是指將課堂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。在其他學(xué)科中的應(yīng)用主要是將學(xué)習(xí)的步驟轉(zhuǎn)移至課前學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，課堂的時(shí)間作為學(xué)生深入探索和完成作業(yè)訓(xùn)練的環(huán)節(jié)。而在物理實(shí)驗(yàn)學(xué)科的教學(xué)工作中，我們也可以借助翻轉(zhuǎn)課堂來進(jìn)行課堂結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，構(gòu)建出多樣化的教學(xué)模式，但是翻轉(zhuǎn)的具體方式要與其他學(xué)科的應(yīng)用有所差距。翻轉(zhuǎn)課堂的方式能夠很好的使學(xué)生理解物理觀念，并在這一過程中提升學(xué)生的科學(xué)思維，對(duì)于學(xué)生思維能力的提升有很大的幫助。

在課堂翻轉(zhuǎn)的過程中，首先要考慮到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的與價(jià)值，實(shí)驗(yàn)教學(xué)最大的優(yōu)勢(shì)便是學(xué)生可以通過這樣的方式進(jìn)行實(shí)踐探索，能夠有效的提高學(xué)生的思維能力。通過質(zhì)疑和自主探索的方式來得到最終的成果，也能夠使學(xué)生在實(shí)踐中檢驗(yàn)真理，從而將理論教學(xué)的效率也顯著提升。為此，我們可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整個(gè)過程便是學(xué)生從未知到已知的過程，我們何不將實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)的前置內(nèi)容，在開展理論教學(xué)之前，先上一堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂，學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐的過程中進(jìn)行摸索，逐漸朝著課堂中理論知識(shí)教學(xué)的方向出發(fā)。這樣的實(shí)踐過程不僅會(huì)給學(xué)生留下深刻的印象，更是給予了學(xué)生更多自主發(fā)揮的空間，對(duì)于學(xué)生的思維成長(zhǎng)和后續(xù)的理論教學(xué)都有很大的幫助。

無論這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是否成功，都會(huì)對(duì)后續(xù)的教學(xué)產(chǎn)生很大的積極影響，如果課堂教學(xué)是成功的，那么學(xué)生必然會(huì)在實(shí)驗(yàn)的過程中掌握一些規(guī)律，在配合相關(guān)的理論教學(xué)策略，會(huì)使學(xué)生的思維成長(zhǎng)一定的高度。如果實(shí)驗(yàn)教學(xué)是失敗的，便可以在后續(xù)的理論教學(xué)中分析學(xué)生失敗的原因，然后配合相關(guān)的理論分析得出正確的實(shí)驗(yàn)方法和理論，在課堂教學(xué)結(jié)束之后，在為學(xué)生們帶來一節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這樣學(xué)生會(huì)對(duì)課堂教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容有更多的印象，也會(huì)在失敗中實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生思維的成長(zhǎng)，真正意義上的通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)落實(shí)核心素養(yǎng)[2]。

例如在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中，我們便可以通過翻轉(zhuǎn)課堂的方式來開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。牛頓第二定律所闡述的定律內(nèi)容，事實(shí)上是相對(duì)基礎(chǔ)的，而學(xué)生經(jīng)受過較為全面的教學(xué)內(nèi)容在一定程度的引導(dǎo)下是能夠進(jìn)行自主的探索的。我們所需要帶給學(xué)生的是一定的契機(jī)，只要學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題，便可以通過實(shí)驗(yàn)的方式去解決問題，然后再解決問題的過程中實(shí)踐翻轉(zhuǎn)課堂。首先在翻轉(zhuǎn)課堂開始之前，我們需要告知學(xué)生一些基礎(chǔ)的問題引導(dǎo)如我們?cè)诮o同一個(gè)物體力時(shí)，為什么物體的運(yùn)動(dòng)情況是各不相同的？學(xué)生會(huì)在這一問題中提出不同的答案，有的學(xué)生會(huì)說是由于物體的大小質(zhì)量不同而導(dǎo)致的，有人會(huì)說物體在接受力的同時(shí)也會(huì)面臨摩擦力，由于物體所面臨的摩擦力不同，所以物體的運(yùn)動(dòng)情況是不相同的。然后我向?qū)W生提出了第二個(gè)問題，如果忽略對(duì)于物體摩擦力的影響，那么物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)和所給物體的力之間是否有一定的關(guān)聯(lián)呢？當(dāng)學(xué)生被提出這樣的問題之后，學(xué)生便有了解決問題的欲望，為此我們可以引導(dǎo)學(xué)生通過一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來解決該項(xiàng)問題，此時(shí)的學(xué)生最好是在自主探索的情況下，對(duì)于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。有大部分學(xué)生會(huì)據(jù)此設(shè)計(jì)出屬于自身的實(shí)驗(yàn)，然后通過點(diǎn)評(píng)的方式對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行討論，并通過實(shí)踐的方式對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。最后在總結(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的情況下提出正確的實(shí)驗(yàn)流程，最后學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后便會(huì)了解到這個(gè)三個(gè)物理量之間有著復(fù)雜的聯(lián)系，這對(duì)于后續(xù)的理論教學(xué)而言有很大的幫助。

5 借助項(xiàng)目式教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生思維與精神

在教育改革的過程中，項(xiàng)目式教學(xué)法被各學(xué)科的教師通過研究所指出，并分析得出項(xiàng)目式教學(xué)法對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)而言有很大的幫助，能在一定程度上顯著提升課堂教學(xué)的效率與質(zhì)量。項(xiàng)目式教學(xué)法所注重的內(nèi)容便是學(xué)生的自主探索，又考慮到學(xué)生解決問題的能力，是一項(xiàng)能夠提升學(xué)生綜合能力的教學(xué)方法。值得我們注意的是項(xiàng)目式教學(xué)方法本身就與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著十分的契合度，在大學(xué)階段，項(xiàng)目式教學(xué)通常是以一項(xiàng)具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的項(xiàng)目為核心的，那么我們何不將該教學(xué)方法引入到物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中呢。高中階段的學(xué)生本身具有很強(qiáng)的認(rèn)知能力，在借助項(xiàng)目式教學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行提升時(shí)，明顯會(huì)發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將會(huì)對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)綜合提升，尤其是對(duì)于學(xué)生思維與精神的培養(yǎng)。在項(xiàng)目式教學(xué)法開展的過程中借助項(xiàng)目的整體輪廓，學(xué)生需要完成收集分析信息、動(dòng)手實(shí)踐和探索問題的關(guān)鍵，最終通過理論分析來實(shí)現(xiàn)問題的解決。整個(gè)過程必不可缺的內(nèi)容，便是學(xué)生對(duì)于問題的思維與探索，這便能夠鍛煉學(xué)生的思維能力在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過小組合作的方式便能夠在不斷互補(bǔ)學(xué)習(xí)的過程中完成項(xiàng)目，并提高自己的能力。當(dāng)然項(xiàng)目式教學(xué)方法還能夠提高學(xué)生的科學(xué)精神，在完成項(xiàng)目的過程中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)敢于質(zhì)疑，敢于創(chuàng)新，并且在探索的過程中要堅(jiān)持不懈才能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目的成功，這些都是科學(xué)精神中極為優(yōu)秀的品質(zhì)，也是需要在高中物理教學(xué)工作中落實(shí)和實(shí)現(xiàn)。除此之外，小組合作的項(xiàng)目式教學(xué)能夠讓學(xué)生們體驗(yàn)到團(tuán)隊(duì)的力量，使學(xué)生能夠更好地?fù)碛袌F(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與精神，這對(duì)于學(xué)生日后的發(fā)展也有很大的幫助。

例如在電學(xué)的教學(xué)環(huán)節(jié)往往會(huì)涉及到多種電學(xué)儀器的應(yīng)用，其中最為常見的電學(xué)儀器是電流表和電壓表。而這兩種儀器在電學(xué)中往往能夠發(fā)揮獨(dú)特的作用，對(duì)于各種實(shí)驗(yàn)都有著很大的參與，而且還能夠測(cè)定各種的數(shù)據(jù)。為此在電學(xué)教學(xué)的整個(gè)學(xué)期我們便可以為學(xué)生帶來一定的項(xiàng)目教學(xué)，使學(xué)生圍繞電壓表和電流表的使用為核心進(jìn)行項(xiàng)目式的探究。伴隨著教學(xué)工作的開展，學(xué)生在項(xiàng)目式探索的過程中，首先要搜集相關(guān)的資料，對(duì)電流表和電壓表的工作原理和其設(shè)計(jì)出的最初目的進(jìn)行分析和探索，了解電壓表和電流表最基本的構(gòu)造和實(shí)際的工作原理，并能夠簡(jiǎn)單的應(yīng)用該兩種儀器測(cè)定電流和電壓。

而伴隨著教學(xué)工作的不斷深入開展，學(xué)生在自主探索的過程中也會(huì)對(duì)這兩種儀器產(chǎn)生更多的興趣，會(huì)深入的分析這兩種儀器如何在電路中有更加出色的表現(xiàn)，用來測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻以及用于后續(xù)的電學(xué)相關(guān)計(jì)算。通過項(xiàng)目的實(shí)踐，學(xué)生會(huì)在合作中逐漸探索并發(fā)掘這兩種儀器的實(shí)際使用，并結(jié)合相關(guān)的例題來進(jìn)行分析。在電學(xué)的習(xí)題訓(xùn)練中，大部分內(nèi)容都是圍繞一些關(guān)于電流，電壓電阻等數(shù)據(jù)展開的計(jì)算，當(dāng)學(xué)生能夠吃透電流表和電壓表時(shí)，學(xué)生也會(huì)對(duì)該部分的問題實(shí)現(xiàn)迎刃而解，而這些問題通過項(xiàng)目式教學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自主探索，能夠很好的幫助學(xué)生，理解并提高學(xué)生的思維能力。如果學(xué)生遇到問題可以通過求助教師或者調(diào)查分析資料的方式來實(shí)現(xiàn)解決，學(xué)生會(huì)在不斷解決問題的過程中，既提高自己的解決問題能力，又提高自己的思維能力。

6 結(jié)束語

總的來說，在核心素養(yǎng)的背景下開展相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，必須要進(jìn)一步發(fā)掘目前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨的問題，盡可能的采取多樣化的教學(xué)方式和方法來激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生能夠在探索和解決問題的過程中提高自己的綜合能力。為此我們可以借助生活化的情景導(dǎo)入并開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以此提高學(xué)生的積極性，也要將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課堂模式進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，以此來提高課堂教學(xué)的效率。除此之外還可以借助項(xiàng)目式的教學(xué)方法來培養(yǎng)學(xué)生的思維與品質(zhì)，這些都是落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵所在。