以自主創(chuàng)新實驗塑造學(xué)生物理思維

必須關(guān)注學(xué)生物理核心素養(yǎng)

《物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂稿》提出：物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵成分，主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“實驗探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個方面的要素構(gòu)成。物理觀念代表知識的內(nèi)化，是其他核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，科學(xué)思維和實驗探究是關(guān)鍵能力，科學(xué)態(tài)度和責(zé)任是必備品格，四個方面相互依賴、共同發(fā)展。

從國家層面看，從本質(zhì)上來講，關(guān)注學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，就是關(guān)注“面向未來教育要培養(yǎng)怎樣的人”這一問題。從世界視野看，隨著全球化與信息化時代的來臨，各國綜合國力的競爭逐漸由表層的生產(chǎn)力水平競爭轉(zhuǎn)換為深層的以人才為核心的競爭。致力于兒童青少年核心素養(yǎng)的提升，逐漸成為世界各國發(fā)展的共同主題，很多國家甚至把培養(yǎng)具備21世紀(jì)核心素養(yǎng)的人上升到國家戰(zhàn)略的高度。

沒有物理實驗教學(xué)，一切都是空中樓閣

物理學(xué)家丁肇中認(rèn)為：“實驗可以推翻理論，而理論永遠無法推翻實驗?！蔽锢韺W(xué)從誕生至今一直是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，其內(nèi)容由“實驗（事實）、物理思想、數(shù)學(xué)（表達）”構(gòu)成，實驗是物理學(xué)和物理課堂教學(xué)的重要基礎(chǔ)?？梢哉f沒有實驗，就沒有物理學(xué)，課堂學(xué)習(xí)中若沒有實驗就沒有發(fā)生真正的物理學(xué)習(xí)。所以我們要培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，必須在課堂教學(xué)中，把握物理教學(xué)的特質(zhì)，以實驗為基，以探究為本，基于“探究行為”設(shè)計和實施課堂教學(xué)，以評價促進學(xué)習(xí)，通過物理實驗教學(xué)落實物理核心素養(yǎng)，否則一切都是空中樓閣。作為物理教師，應(yīng)該盡一切可能用實驗在課堂上為學(xué)生展現(xiàn)出豐富多彩的物理現(xiàn)象和物理情景，幫助學(xué)生直觀、形象地理解物理現(xiàn)象的變化規(guī)律，形成物理概念。

改變常規(guī)實驗教學(xué)方法，提倡自主創(chuàng)新實驗

開發(fā)探究實驗，提升學(xué)生科學(xué)探究能力

科學(xué)探究是人們探索和了解自然、獲得科學(xué)知識的主要方法，高中階段的學(xué)生，具有科學(xué)探究意識，能在學(xué)習(xí)和日常生活中發(fā)現(xiàn)問題、提出合理猜測與假設(shè);具有設(shè)計探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實施探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息;具有分析論證的能力，會使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋探究結(jié)果和變化趨勢，基于證據(jù)得出合理的結(jié)論;具有交流與合作的意愿與能力，能準(zhǔn)確表述、評估和反思探究過程與結(jié)果。

基于中學(xué)生具有的以上這些特點和能力，我們在物理實驗教學(xué)中可以有針對性地改變過去的常規(guī)實驗教學(xué)方法。以前，許多教師習(xí)慣講授實驗，將實驗過程、注意點、數(shù)據(jù)處理方法事無巨細(xì)地傳授給學(xué)生，學(xué)生只需按照教師指定的操作步驟即可完成實驗。這種實驗方式將實驗當(dāng)成知識點傳授，無法培養(yǎng)學(xué)生能力。而物理核心素養(yǎng)更加關(guān)注的是品質(zhì)和能力，這些僅僅依靠教師講授是無法獲得的。所以，高中物理實驗教學(xué)宜用探究實驗代替講授實驗，還原實驗教學(xué)本質(zhì)。實驗探究過程將實驗主動權(quán)交還給學(xué)生，學(xué)生在實驗操作過程中可以形成實驗探究能力和實事求是的科學(xué)品質(zhì)。

例如，進行“探究加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系”實驗教學(xué)時，可以讓學(xué)生先閱讀教材，了解實驗的目的、原理、方案等。在教師不作講授的情況下，讓學(xué)生分組自主實驗。學(xué)生在實驗過程中，首先發(fā)現(xiàn)涉及三個物理量，必須采用控制變量法，以方便進行研究。然后學(xué)生會發(fā)現(xiàn)實驗得到的數(shù)據(jù)非常多，無法從如此紛繁的數(shù)據(jù)中直觀看出物理規(guī)律，他們就會討論利用圖象法處理數(shù)據(jù)。作出加速度和力的圖象后，他們又會發(fā)現(xiàn)圖象沒有過原點，和實驗原理不符。經(jīng)過討論和思考后，發(fā)現(xiàn)原來是阻力影響的原因。接著學(xué)生們又會研究排除阻力影響的方法。排除了阻力影響后，再進行實驗并繪圖。這次學(xué)生發(fā)現(xiàn)作出來的圖線是曲線，此時教師可以告知學(xué)生只有鉤碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的情況下，才能認(rèn)為細(xì)線的拉力近似等于鉤碼的重力，并要求學(xué)生記錄下這個知識點，以便以后專門研究。學(xué)生通過探究實驗，其分析能力、實驗?zāi)芰?、實驗態(tài)度、科學(xué)精神等都能得到有效培養(yǎng)。

提倡自主創(chuàng)新實驗，塑造學(xué)生的物理思維

物理理論是以實驗為基礎(chǔ)建立的，理論知識通常是概括、簡潔、規(guī)范的，實驗過程則往往是具體、豐富、靈活的物理教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進行自主創(chuàng)新實驗，可以有效地開發(fā)學(xué)生的智力，挖掘?qū)W生的潛力，豐富學(xué)生的智慧，同時也促進教學(xué)相長。

以學(xué)生的自主創(chuàng)新實驗來引領(lǐng)物理教學(xué)，教師需要具有豐富的知識和技能儲備、靈活的教學(xué)機智、適時引導(dǎo)啟發(fā)的教學(xué)藝術(shù)，才能在充滿靈性、活力和變化的學(xué)生面前游刃有余，實現(xiàn)和學(xué)生的共同發(fā)展。

利用日常用品改進實驗或開發(fā)新實驗。利用日常用品和材料來替代實驗材料，使實驗現(xiàn)象更明顯、直觀;利用這些材料創(chuàng)新物理實驗，開發(fā)出低成本、高質(zhì)量的物理實驗;使學(xué)生有更多動手做實驗的機會，更多地親歷實驗演示的機會，更好的培養(yǎng)和發(fā)展實驗技能、創(chuàng)新實踐能力，例如自制浮沉子。

重視數(shù)字實驗，創(chuàng)新實驗方式。利用數(shù)字實驗室系統(tǒng)使很多難以測量或難以控制的實驗得以順利進行，也使很多實驗的測量精度大大提升。創(chuàng)設(shè)數(shù)字化實驗室或引進教師演示用的數(shù)字實驗室系統(tǒng)，研究數(shù)字化實驗系統(tǒng)的教學(xué)方式，促進教學(xué)手段與方式的現(xiàn)代化，例如自制計數(shù)器裝置。

組織科技制作比賽，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感

激發(fā)興趣。通過學(xué)校舉行科技節(jié)、科技實驗比賽可以激發(fā)廣大中學(xué)生學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)還給學(xué)生，創(chuàng)造機會讓學(xué)生獨立自主地去分析、解決新的問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

解決問題。舉辦中學(xué)生物理科技實驗大賽，可以給學(xué)生和物理教師搭建非常好的機會和平臺，轉(zhuǎn)變教師教育教學(xué)觀念，從生活走進物理，從物理走向社會，提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)等方面起到一定的積極作用。

對實驗教學(xué)進行有效的評價，落實物理核心素養(yǎng)

建立與物理實驗教學(xué)活動相適應(yīng)的評價體系，樹立正確的評價觀，有利于通過實驗教學(xué)落實物理核心素養(yǎng)，具有很強的導(dǎo)向和監(jiān)控作用，對增加學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力具有積極的意義。與傳統(tǒng)的筆試測驗相比較，物理實驗教學(xué)評價具有針對性較強、重視過程評價、評價方法多樣、注重綜合評價、培養(yǎng)合作精神等方面的特點，所以通過物理實驗教學(xué)進行有效評價，是落實物理核心素養(yǎng)的重要方式。

名師簡介

沈典俊

大家眼中的“書生校長”。任職于湖北省黃石市第九中學(xué)，系黃石名師、黃石市學(xué)科帶頭人、省市名師工作室主持人、國培專家、湖北師范大學(xué)碩導(dǎo)、中國教育學(xué)會會員、核心期刊《中學(xué)物理》和《理科考試研究》編委。曾獲“湖北省優(yōu)秀物理教師”“湖北省優(yōu)質(zhì)課一等獎”“全國論文展評一等獎”等獎項。主持或參與國家級、省級課題研究項目多項。主編教輔、專著數(shù)十部，如《勤學(xué)早》《新動力》《新領(lǐng)程》《學(xué)練優(yōu)》《初升高銜接教程》《滲透教材》《中考指南》《1課3練》《課時訓(xùn)練》《實驗班》等。在國家核心期刊發(fā)表論文數(shù)十篇。精通初、高中物理教學(xué)，對信息技術(shù)、數(shù)學(xué)知識在物理中的運用有很深的研究，其教學(xué)影響力輻射全國各地同行。