學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高中物理實驗教學(xué)策略研究

李小鵬

【摘要】 物理學(xué)科核心素養(yǎng)是指滿足學(xué)生未來發(fā)展所需要的必備品格與關(guān)鍵能力.作為一門實驗學(xué)科，物理實驗是傳授知識的重要途徑，貫穿于學(xué)生的整個高中生涯，對于學(xué)生物理概念的養(yǎng)成、實驗與探究能力發(fā)展、創(chuàng)新思維培養(yǎng)等都有著重要意義，是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵所在.從實際情況看，高中物理實驗教學(xué)中，學(xué)生雖然對教學(xué)內(nèi)容有著很大的興趣，但親自進(jìn)行實驗的機會較少，探究意識與能力也相對薄弱，嚴(yán)重影響學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展.本文從高中物理學(xué)生核心素養(yǎng)概念與內(nèi)涵入手分析，探討物理實驗教學(xué)與核心素養(yǎng)培養(yǎng)的內(nèi)容與關(guān)系，進(jìn)而基于物理實驗提出培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的具體策略.

【關(guān)鍵詞】 高中物理;物理實驗;核心素養(yǎng)

2017 年教育部頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出要培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，并強調(diào)在這個過程中物理實驗有著不可替代的作用，指出學(xué)生物理核心素養(yǎng)是學(xué)習(xí)過程中所形成的必備品格與關(guān)鍵能力.

在現(xiàn)有高中物理教學(xué)體系中，實驗往往是圍繞某個問題進(jìn)行假設(shè)，然后探究得出結(jié)論.在素質(zhì)教育背景下，教育部提出培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)有利于促進(jìn)高中物理教學(xué)改革的推進(jìn)，為落實促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展這一目標(biāo)指明了方向.

1? 高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

2013 年我國著手進(jìn)行發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的研究，并于 2016 年發(fā)布了相關(guān)成果，指出核心素養(yǎng)是學(xué)生的必備品格與關(guān)鍵能力.隨著各項政策的完善，進(jìn)一步確立了以“核心素養(yǎng)”為目標(biāo)的基礎(chǔ)教育改革.但在不同時期、不同社會階段，學(xué)生核心素養(yǎng)的內(nèi)涵也在不斷豐富，目的即在于滿足學(xué)生個體的全面發(fā)展.

1.1? 核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

2014 年發(fā)布的《關(guān)于全面深化改革，落實立德樹人根本任務(wù)的意見》中指出發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)是未來育人的重點，要求將核心素養(yǎng)培養(yǎng)與課程教學(xué)結(jié)合起來 .2016 年北師大研究結(jié)果認(rèn)為，核心素養(yǎng)是學(xué)生必備品格與關(guān)鍵能力.對于“什么是核心素養(yǎng)”“如何進(jìn)行培養(yǎng)”等問題給予了解答，明確地解釋了我國教育“教人成人”以及“全面發(fā)展的人”理念，它代表了每個學(xué)生都不能缺少的素養(yǎng)，是對教書育人成果的最低要求.隨后相關(guān)專家與學(xué)者進(jìn)行了更深入的研究，將核心素養(yǎng)的概念、內(nèi)涵等繼續(xù)研究，各類學(xué)校教學(xué)中也進(jìn)行了積極的實踐.

1.2? 物理核心素養(yǎng)的外延

由于學(xué)科教學(xué)內(nèi)容指向的不同，其核心素養(yǎng)具體內(nèi)涵也存在一定差異.在教學(xué)中凸顯核心素養(yǎng)，即需要結(jié)合學(xué)科特點開展針對性的教學(xué)，才能將學(xué)科教學(xué)提升到促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的高度，體現(xiàn)獨特的育人價值.在高中物理中，其核心素養(yǎng)必然也需要強調(diào)物理學(xué)科的特有品質(zhì)，具體內(nèi)容可以歸結(jié)為以下四個方面，包括“物理觀念與應(yīng)用”“科學(xué)思維與創(chuàng)新”“實驗探究與交流”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等.

一是“物理觀念與應(yīng)用”素養(yǎng).觀念是客觀事物、客觀世界在人腦中的反映，是感知世界的基礎(chǔ).而物理學(xué)習(xí)過程中自然也會產(chǎn)生物理觀念，準(zhǔn)確地說物理觀念是學(xué)生對物理知識的重現(xiàn)與反映，表現(xiàn)為對物理概念、規(guī)律的理解與應(yīng)用，是學(xué)生使用物理知識解決生活中問題的基礎(chǔ).

二是“科學(xué)思維與創(chuàng)新”素養(yǎng).在經(jīng)過初、高中階段的學(xué)習(xí)后，學(xué)生已經(jīng)初步形成了科學(xué)思維能力，掌握了一定的科學(xué)思維方法，并能夠正確使用科學(xué)思維進(jìn)行推理、找出結(jié)論.創(chuàng)新素養(yǎng)則是指運用科學(xué)思維解決問題的過程中具有批判性思維，有根據(jù)地質(zhì)疑，并能夠從不同的角度對問題進(jìn)行思考，進(jìn)而提出創(chuàng)新性意見的能力.

三是具備“實驗探究與交流”素養(yǎng).物理實驗是學(xué)習(xí)物理知識、探究物理現(xiàn)象的核心方式.因此高中物理教學(xué)中必須發(fā)揮實驗教學(xué)的價值與作用，在實驗中培養(yǎng)學(xué)生探究能力.同時對探究過程進(jìn)行交流、反思，設(shè)計出更優(yōu)秀的實驗方案.

四是應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”.促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，關(guān)鍵在于落實“立德樹人”教育理念.高中階段不僅是學(xué)生智力快速發(fā)展的時期，更是學(xué)生養(yǎng)成良好品德、科學(xué)態(tài)度的關(guān)鍵時期.在培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”理念指導(dǎo)下，更需要在實驗教學(xué)中強調(diào)實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)等科學(xué)精神，以及愛國愛家、學(xué)以為民的社會責(zé)任心.

2? 物理實驗對學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的積極作用

前文中對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與外延進(jìn)行了深入分析.可以看出，物理實驗的探究性、思考性以及創(chuàng)新性極大契合核心素養(yǎng)的發(fā)展，教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，需要給予物理實驗更多的關(guān)注.

首先，物理實驗可以加強學(xué)生“物理觀念”的理解.許多物理概念都是抽象的，需要在物理實驗中進(jìn)行探究.物理實驗即是通過借助過程讓學(xué)生對所學(xué)的概念、規(guī)律進(jìn)行全面、深入的理解.例如，運動觀、能量觀等.

其次，物理實驗設(shè)計過程能夠培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”.實驗設(shè)計是學(xué)生對物理現(xiàn)象進(jìn)行解釋并進(jìn)行驗證的過程，在實驗過程中難免會出現(xiàn)各種問題，使學(xué)生產(chǎn)生新的想法.例如，在測量電動勢實驗時目的在于讓學(xué)生掌握研究電路學(xué)的思想與方法.在實驗設(shè)計時可采用的方法較多，不同設(shè)計方案所產(chǎn)生的結(jié)果誤差也不同.所以，通過物理設(shè)計實驗?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維，根據(jù)結(jié)論對實驗設(shè)計提出質(zhì)疑，也有利于學(xué)生分析推理與創(chuàng)新思維的發(fā)展.

再次，物理實驗數(shù)據(jù)收集、現(xiàn)象分析能夠提升學(xué)生“探究能力”.物理實驗對學(xué)生動手能力、結(jié)果分析能力要求較高，即使實驗過程中遇到問題后也能夠主動探究，不斷地質(zhì)疑、探究是科學(xué)探究能力的基本素養(yǎng).例如，高中物理很多實驗都是在教師指導(dǎo)下完成的，學(xué)生只是簡單地重復(fù)，毫無探究性可言.在培養(yǎng)其核心素養(yǎng)過程中需要讓學(xué)生親歷，開展創(chuàng)造性教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生探究能力的養(yǎng)成.

最后，物理實驗有利于學(xué)生“科學(xué)態(tài)度”的養(yǎng)成.物理學(xué)科歷史上有很多著名的實驗，其中演示光子運動的“雙縫干涉實驗”尤為著名，其證實了光子具有波動性和粒子性的特點，推翻了以往實驗結(jié)論.

教師在教學(xué)中演示該實驗，能夠讓學(xué)生形成科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識到任何物理規(guī)律必須通過實驗才能證實其真實性，而不能依靠簡單地推理和想象，要樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，養(yǎng)成尊重事實、嚴(yán)肅對待實驗結(jié)果的思想.

3? 物理實驗中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的具體路徑

正如前文所述，物理實驗與學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展有著很高的契合度，能夠極大促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展.但是高中物理知識、概念較多，對于不同類型的實驗，在實驗開展與教學(xué)過程中需要有針對性地進(jìn)行，從實驗內(nèi)容、開展方式、合作交流以及實驗評價等多個方面，圍繞核心素養(yǎng)發(fā)展開展物理實驗教學(xué)工作.具體可以從以下幾個角度進(jìn)行.

3.1? 合理設(shè)計實驗，引導(dǎo)物理觀念的養(yǎng)成

物理觀念是指物理基本規(guī)律、概念等，這是物理核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，更是學(xué)生需要掌握的基礎(chǔ)性知識.而有些物理現(xiàn)象或者物理規(guī)律是看不到、摸不著的，要培養(yǎng)學(xué)生物理觀念就需要教師對實驗進(jìn)行合理的設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生對物理概念進(jìn)行深入的理解.

3.2? 實驗中突出物理思維，促進(jìn)科學(xué)思維養(yǎng)成

科學(xué)思維的養(yǎng)成需要學(xué)生在實驗中將物理實驗與物理思維結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生觀察進(jìn)而發(fā)展科學(xué)思維能力.當(dāng)然，由于學(xué)生之間探究能力、知識基礎(chǔ)等方面的差異，物理實驗教學(xué)也會產(chǎn)生不同的結(jié)果.例如，同一個物理實驗，學(xué)習(xí)成績好的學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)背后的物理規(guī)律，思考更深層次的問題;成績一般的學(xué)生或許只能感受物理現(xiàn)象.所以，在物理實驗教學(xué)中教師要突出實驗的目的，才能更好促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的養(yǎng)成.

3.3? 強化學(xué)生實驗感受，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)

由于教學(xué)內(nèi)容的不同，高中物理實驗具有多種類型，而不同類型的實驗對學(xué)生探究素養(yǎng)都能夠起到促進(jìn)作用.包括各種演示實驗、親歷性實驗等.

一是在演示實驗教學(xué)中，一般情況下是由教師進(jìn)行演示，在這個過程中學(xué)生只是簡單親歷，而無法進(jìn)行實際操作，當(dāng)然部分實驗也不允許學(xué)生親自操作.針對這一問題，在演示實驗時教師要進(jìn)行充分的設(shè)計，以實驗問題為導(dǎo)向?qū)⑦^程完整地展示出來.同時借助問題來引導(dǎo)學(xué)生物理思維的發(fā)展，讓學(xué)生充分地參與到實驗過程當(dāng)中，達(dá)到親歷實驗的目的.

二是在學(xué)生進(jìn)行實驗中時，由于學(xué)生個體基礎(chǔ)知識、實驗設(shè)計能力等方面的差異，很可能存在實驗不能達(dá)到滿足條件的情況，甚至出現(xiàn)失敗的實驗.在這個過程中培養(yǎng)學(xué)生探究素養(yǎng)即需要讓學(xué)生對于可能出現(xiàn)的問題有充分的認(rèn)識，或者對失敗結(jié)果進(jìn)行預(yù)設(shè)，盡量提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性.而對于出現(xiàn)的問題則要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思、總結(jié)，最終得到正確的實驗結(jié)果.提出問題、解決問題的過程即是學(xué)生探究的過程，有效懷疑才能更好促進(jìn)學(xué)生實驗操作能力的提升.

三是各類課外小實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.課外小實驗較為簡單，但是對學(xué)生自主探究能力有著較大的促進(jìn)作用.例如，摩擦生電，感受電;在水杯中倒?jié)M清水而不溢出，感受水的張力等等.這些力所能及或者隨處可進(jìn)行的小實驗，不僅有利于學(xué)生探究能力的發(fā)展，而且也能夠提高學(xué)生的物理實驗興趣.

3.4? 實驗中嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，傳遞正確科學(xué)態(tài)度

科學(xué)態(tài)度是物理核心素養(yǎng)的重要組成，所以在物理實驗教學(xué)中不僅要關(guān)注學(xué)生學(xué)到了什么，更要注重感情的升華.

很多物理現(xiàn)象需要在反復(fù)的實驗、多次的觀察后才能發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出結(jié)論.學(xué)生進(jìn)行實驗時教師要積極地傳遞這一態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、實事求是.如世界著名的物理學(xué)家法拉第在發(fā)現(xiàn)“電磁感應(yīng)”時，前前后后進(jìn)行了 400 多次實驗才對電磁感應(yīng)有了充分的了解.那么在學(xué)生進(jìn)行電磁感應(yīng)實驗時教師即可以通過法拉第的故事讓學(xué)生體會不屈不撓、永不放棄的物理精神.

又如在物理發(fā)展歷史上，我國也出現(xiàn)了許多心系祖國、報效國家的物理學(xué)家，如鄧稼先、錢學(xué)森、楊振寧等，他們堅持不懈地進(jìn)行各種實驗，演算各種數(shù)據(jù)，淡泊名利且熱愛祖國.我國現(xiàn)代史上物理學(xué)的每一次成就都離不開他們的無私奉獻(xiàn).在進(jìn)行原子結(jié)構(gòu)等演示實驗時，教師即可以引入這些先輩的奮斗故事，激發(fā)學(xué)生積極學(xué)習(xí)，報效祖國的熱情，傳遞正確的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任感.

4? 結(jié)語

高中物理課程修訂工作進(jìn)一步優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu)，同時也為如何落實立德樹人指明了方向.物理作為高中階段的重要科目，其教學(xué)的重要特征即是要堅持實驗為基礎(chǔ)，通過實驗讓學(xué)生親歷物理概念與規(guī)律的產(chǎn)生過程;在過程中鍛煉學(xué)生實驗設(shè)計能力、數(shù)據(jù)收集與分析能力以及探究與創(chuàng)新精神，這對于學(xué)生未來發(fā)展有著重要價值.一線教師教學(xué)中，需要給予物理實驗更多的重視，才能更好完成教書育人，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo).

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