基于核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

肖敏 孫丹

基于核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的設(shè)定、學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)、教師評(píng)價(jià)總結(jié)的發(fā)現(xiàn)等幾大教學(xué)模式展開(kāi)教學(xué)探究。由此，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的探究，幫助學(xué)生提升學(xué)科素養(yǎng)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中了解目標(biāo)對(duì)于學(xué)習(xí)的重要性，并通過(guò)實(shí)踐能力的提升、觀(guān)察總結(jié)能力的培養(yǎng)，展現(xiàn)基于核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效，進(jìn)而培養(yǎng)合格的物理人才。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)引導(dǎo)

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的設(shè)定，使學(xué)生養(yǎng)成學(xué)習(xí)過(guò)程中設(shè)定目標(biāo)的習(xí)慣，以此培養(yǎng)學(xué)生良好的目標(biāo)意識(shí)，提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)教師的引導(dǎo)，首先關(guān)注實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，并在這個(gè)過(guò)程中了解實(shí)驗(yàn)的目的以及意義，為樹(shù)立目標(biāo)意識(shí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，高中物理教師可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的目標(biāo)管理與引導(dǎo)，有效地提升學(xué)生高中物理實(shí)驗(yàn)風(fēng)向標(biāo)的管理。

例如，在人教版高中物理《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中，教師就可以在確定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入探究，在探究之前首先對(duì)目標(biāo)進(jìn)行管理，掌握“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”探究實(shí)驗(yàn)的目的。學(xué)生通過(guò)教師的引導(dǎo)，有效地進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)中，并針對(duì)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)致分析，以此得出目標(biāo)“理解物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)變化，并通過(guò)觀(guān)察得知物體運(yùn)動(dòng)快慢，也就是加速度，加速度大小與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)”。同時(shí)，還可以通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)達(dá)成探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系，掌握研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系，并用控制變量的方法實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐過(guò)程中，掌握實(shí)驗(yàn)原理、有效處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繼而得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，以此使學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)表格，尋求物理規(guī)律。并能夠通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)認(rèn)知，有效地了解實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)發(fā)展，達(dá)成整體性的有效實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，培養(yǎng)學(xué)生目標(biāo)管理能力，提升高中物理學(xué)科中學(xué)生的目標(biāo)管理核心能力，以此展示出學(xué)生良好的物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，助力學(xué)生在高中階段物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ嵘哪繕?biāo)。

在開(kāi)展實(shí)際教學(xué)活動(dòng)時(shí)，高中物理教師就可以這樣來(lái)安排實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。首先，教師要先引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，剖析實(shí)驗(yàn)探究思路，為順利利用實(shí)驗(yàn)探究學(xué)科知識(shí)奠定基礎(chǔ)。針對(duì)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)，教師可以這樣對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，幫助學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、確立實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：“同學(xué)們，我們要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究加速度與力和質(zhì)量之間的關(guān)系。但在同一次實(shí)驗(yàn)之中，我們能夠同時(shí)得到三者的關(guān)系嗎？”通過(guò)設(shè)置以上提問(wèn)，學(xué)生將會(huì)明確實(shí)驗(yàn)的方向，并設(shè)置多組實(shí)驗(yàn)，分別探究“加速度與力”“加速度與質(zhì)量”之間的關(guān)系。然后，教師再繼續(xù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，幫助學(xué)生確立實(shí)驗(yàn)方法：“同學(xué)們，我們?cè)诜謩e探求這兩個(gè)物理量之間關(guān)系的過(guò)程中，需要另一個(gè)物理量處于什么樣的狀態(tài)，才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠呢？”經(jīng)過(guò)層層引導(dǎo)，學(xué)生不僅會(huì)確定清晰的實(shí)驗(yàn)思路，獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方法，更會(huì)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更深層次地思考。比如，當(dāng)教師提問(wèn)學(xué)生：“如何改變拉力的大小？”“如何改變質(zhì)量的大小？”“如何判斷小車(chē)的加速度？”等問(wèn)題時(shí)，學(xué)生就會(huì)進(jìn)行深度思考，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)步驟。通過(guò)問(wèn)答的方式來(lái)設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，將能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?guī)范實(shí)驗(yàn)方向。另外，在開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，自主設(shè)立實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的方式，逐步提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與實(shí)驗(yàn)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)動(dòng)手實(shí)踐能力

高中物理實(shí)驗(yàn)動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，是學(xué)生物理思維能力探索與培養(yǎng)的關(guān)鍵，教師可以通過(guò)積極組織學(xué)生展開(kāi)有效的實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生帶著疑問(wèn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)自己的實(shí)踐操作，展示獨(dú)立解決問(wèn)題能力，提高物理綜合素養(yǎng)。同時(shí)，教師作為指導(dǎo)者，應(yīng)在學(xué)生實(shí)際體驗(yàn)中，注重以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為核心，發(fā)散學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維，使學(xué)生可以在教師指引下，有效完成實(shí)踐操作體驗(yàn)，展示物理實(shí)驗(yàn)綜合核心素養(yǎng)。并在這樣的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)過(guò)程中，可以指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，展開(kāi)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，相互合作，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新意識(shí)。

例如，在人教版高中物理《探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)》實(shí)驗(yàn)時(shí)，在了解實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的基礎(chǔ)上，教師就可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了解，并在教師指導(dǎo)下，以合作小組實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)入實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解什么是拋體運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)，了解運(yùn)動(dòng)的條件與特點(diǎn)，并在實(shí)踐體驗(yàn)中，思考實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，了解“化曲為直到運(yùn)動(dòng)分解到等效替代”實(shí)驗(yàn)思路，掌握平拋實(shí)驗(yàn)中可以分解為水平方向分運(yùn)動(dòng)與豎直方向分運(yùn)動(dòng)，并了解這兩種實(shí)驗(yàn)的分別是什么樣的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，通過(guò)以小組為單位的合作實(shí)驗(yàn)，了解什么情況下是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，什么情況下是自由落體運(yùn)動(dòng)?；诖耍槍?duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在教師指導(dǎo)后，以小組合作實(shí)驗(yàn)的模式，有效地進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)物理器材的準(zhǔn)備、物理實(shí)驗(yàn)步驟的分析、物理原理的探究、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的匯總，展示實(shí)驗(yàn)在學(xué)生實(shí)踐探究中的成效，培養(yǎng)學(xué)生高中物理綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ_(dá)成高中物理實(shí)驗(yàn)中核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。

在開(kāi)展實(shí)際教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師可以這樣來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)與教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作之中獲得物理知識(shí)、提升學(xué)科素養(yǎng)。以《研究平拋運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)》這一單元實(shí)驗(yàn)探究作為案例，教師可以讓學(xué)生以小組合作的方式，進(jìn)行共同實(shí)驗(yàn)探究，將“曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”與“直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”兩部分物理知識(shí)建立起聯(lián)系。比如，教師可以這樣來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)：“我們所有的同學(xué)分為三個(gè)小組，A小組同學(xué)進(jìn)行‘平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)操作，將物體從水平面，以不同的水平速度拋下。而B(niǎo)組的同學(xué)進(jìn)行‘自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)操作，將與 A組完全相同的物體從水平面，從靜止?fàn)顟B(tài)拋下。而C組的同學(xué)雖然并不是直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，但大家對(duì)于實(shí)驗(yàn)同樣重要——C組的同學(xué)觀(guān)察A、B兩組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)狀況，記錄下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。”通過(guò)設(shè)置以上實(shí)驗(yàn)任務(wù)，全班同學(xué)將會(huì)有秩序、分工明確地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作，共同探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外，高中物理教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，不僅要培養(yǎng)每一位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，也要培養(yǎng)學(xué)生的多方面能力。比如，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作之前，教師可以先對(duì)學(xué)生進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)示范”，將所要開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行展現(xiàn)，并故意設(shè)置常見(jiàn)的錯(cuò)誤，考驗(yàn)學(xué)生是否能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正。以“連接電路”這一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作步驟為例，教師在為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作示范時(shí)，可以故意將串聯(lián)電路中的“滑動(dòng)變阻器”設(shè)置為“最小阻值”，觀(guān)察學(xué)生是否能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。通過(guò)設(shè)置多樣化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師將能夠有效培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

三、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)總結(jié)

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)總結(jié)，基于學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培養(yǎng)至關(guān)重要，學(xué)生通過(guò)教師的總結(jié)評(píng)價(jià)，可以明確自己在實(shí)驗(yàn)中具體表現(xiàn)，以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)概括等一系列實(shí)驗(yàn)過(guò)程是否正確。因此，高中物理教師可以在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生的具體表現(xiàn)，進(jìn)行有效地實(shí)驗(yàn)總結(jié)，在總結(jié)評(píng)價(jià)過(guò)程中，可以通過(guò)分組評(píng)價(jià)的模式展開(kāi)，加強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)意識(shí)，凝聚團(tuán)隊(duì)士氣，提升學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力。

例如，教師可以在總結(jié)中，具體概括出每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，如第一小組在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)表現(xiàn)得非常細(xì)致，并將實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行全面的檢查，在檢查中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)器具有出現(xiàn)問(wèn)題的情況，這就是科學(xué)實(shí)驗(yàn)必備的細(xì)致精神。第二小組的同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)的過(guò)程中，分工明確，有的同學(xué)負(fù)責(zé)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，有的同學(xué)負(fù)責(zé)問(wèn)題的羅列，還有的同學(xué)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的操作、記錄，這是很優(yōu)質(zhì)的合作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，大家?yīng)學(xué)習(xí)他們小組的科學(xué)、合作實(shí)驗(yàn)分工。第三小組也有值得表?yè)P(yáng)的地方，他們將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題詳細(xì)地記錄了下來(lái)，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每個(gè)小組成員都能積極參與到討論，這也是值得大家學(xué)習(xí)的。教師通過(guò)這樣的評(píng)價(jià)總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)參與積極性，提升實(shí)驗(yàn)自信心，掌握有效的實(shí)驗(yàn)操作技巧，為綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘於▓?jiān)實(shí)有效的基礎(chǔ)，展示評(píng)價(jià)與總結(jié)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效性。

另外，高中物理教師還可以設(shè)置豐富的實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，以更加具有生動(dòng)性、激勵(lì)性的方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極提升實(shí)驗(yàn)操作能力。比如，教師可以在班級(jí)范圍內(nèi)設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)操作比賽”，讓學(xué)生通過(guò)自主思考、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)操作等一系列的物理活動(dòng)，來(lái)深度思考物理問(wèn)題、解決物理問(wèn)題，獲得全面發(fā)展。比如，針對(duì)“電阻的測(cè)量”這一實(shí)驗(yàn)操作，教師就可以帶領(lǐng)學(xué)生以“實(shí)驗(yàn)比賽”的方式，來(lái)進(jìn)行探究與學(xué)習(xí)。在開(kāi)展實(shí)際教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師可以這樣對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)：“同學(xué)們，大家都知道電阻的計(jì)算公式，那么大家會(huì)不會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量電阻呢？我們可以通過(guò)哪些方法來(lái)測(cè)量電阻呢？通過(guò)哪種方式測(cè)量電阻，所得到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確呢？接下來(lái)，大家可以進(jìn)行自由組隊(duì)，選擇一個(gè)隊(duì)友，也可以‘單槍匹馬參與比賽，大家進(jìn)行一個(gè)小比拼，看看誰(shuí)測(cè)量出的電阻數(shù)值更加準(zhǔn)確！”通過(guò)設(shè)置以上實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，學(xué)生將會(huì)以比賽的形式參與其中，并分別進(jìn)行“內(nèi)接法”“外接法”這兩種實(shí)驗(yàn)操作，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深度思考，探究物理知識(shí)。而教師則可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行“比賽評(píng)價(jià)”，以更加具有生動(dòng)性的方式對(duì)學(xué)生提出建議、進(jìn)行指正，幫助學(xué)生不斷提升實(shí)驗(yàn)操作能力，培養(yǎng)物理思維，提高學(xué)科素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展與進(jìn)步。作為高中物理學(xué)科的教師，應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)總結(jié)過(guò)程，并進(jìn)行以激勵(lì)為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，激發(fā)出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究興趣，使學(xué)生掌握合理、科學(xué)、有效的高中實(shí)驗(yàn)方法，提升綜合實(shí)驗(yàn)技能，呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

基于核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是高中階段物理教學(xué)的重要內(nèi)容。因此，作為物理學(xué)科教師，可以針對(duì)有效地實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，進(jìn)行教學(xué)模式的創(chuàng)新，通過(guò)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的實(shí)踐體驗(yàn)、教師在實(shí)驗(yàn)后的評(píng)價(jià)總結(jié)，達(dá)成有效的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的同時(shí)，提升學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约拔锢韺W(xué)科學(xué)習(xí)能力，展示核心素養(yǎng)教學(xué)理念下學(xué)科教學(xué)成效，培養(yǎng)出時(shí)代需要物理科學(xué)的接班人。