核心素養(yǎng)引領(lǐng)下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與改善

李景明

（福建省漳州實(shí)驗(yàn)中學(xué)，福建 漳州）

在高中物理教學(xué)中開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的意義重大，因?yàn)槊恳环N實(shí)驗(yàn)都伴隨著直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)于活躍學(xué)生的思維、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有積極作用。隨著核心素養(yǎng)目標(biāo)深入人心，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的育人效能更加突出，高中物理教師也應(yīng)積極開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)活動(dòng)，切實(shí)營造探究氛圍。目前，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在諸多問題，影響了學(xué)生物理素養(yǎng)的提升。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與問題反思

（一）以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，缺少探究特點(diǎn)

驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是指高中生在實(shí)驗(yàn)之前便已經(jīng)得知實(shí)驗(yàn)結(jié)論、可能產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所展開的一系列動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)都是為了驗(yàn)證已有結(jié)論。在這種形式下，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)成為驗(yàn)證現(xiàn)有結(jié)論的工具，而高中生因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)前便了解了各類實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所反映的一般規(guī)律、出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)意外的解決方法。所以整體的思維活躍度不高，而且普遍缺少探究意識(shí)，這也就限制了高中生科學(xué)探究思維的發(fā)展，不利于提升學(xué)生的探究水平，而且學(xué)生是很難通過這種實(shí)驗(yàn)活動(dòng)掌握研究物理問題的一般方法的。

（二）以學(xué)生的機(jī)械模仿為主，并未真正突出學(xué)生

現(xiàn)在，高中物理教學(xué)存在負(fù)擔(dān)偏重的現(xiàn)象，很多教師為了保證教學(xué)進(jìn)度，都更為看重理論知識(shí)的講授進(jìn)度，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度不夠，要么忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)，要么便在課堂上示范、演示實(shí)驗(yàn)操作技巧，學(xué)生觀察教師的動(dòng)作，進(jìn)行機(jī)械模仿與操作，按部就班地完成實(shí)驗(yàn)操作任務(wù)。然而，此類實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然能在一定程度上培養(yǎng)高中生的動(dòng)手實(shí)踐能力，但是會(huì)大大限制學(xué)生的思考，不僅不利于優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)，還會(huì)錯(cuò)失培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的機(jī)會(huì)，很難真正為提升學(xué)生的素質(zhì)水平做好準(zhǔn)備。

（三）脫離生活實(shí)際，影響學(xué)生的實(shí)驗(yàn)遷移行為

在很多學(xué)生的心中，物理課程是十分抽象的，這也就致使學(xué)生存在畏學(xué)情緒，不利于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，因?yàn)楦咧形锢斫處熞埠鲆暳松钋榫车膭?chuàng)設(shè)與優(yōu)化，并未引入生活資源，導(dǎo)致學(xué)生忽視了物理實(shí)驗(yàn)所能再現(xiàn)的生活現(xiàn)象，出現(xiàn)知行脫節(jié)的問題。學(xué)生只是在實(shí)驗(yàn)課上做實(shí)驗(yàn)，很少在現(xiàn)實(shí)生活中自主參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，缺少創(chuàng)新意識(shí)，也缺乏遷移欲望。長此以往，高中生只能學(xué)習(xí)書本上的物理，難以真正在現(xiàn)實(shí)生活中遷移實(shí)驗(yàn)所得，這也就會(huì)直接影響高中生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

綜上，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀并不理想，高中生的探究行為、思維狀態(tài)或者是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、遷移行為都存在諸多問題，這不僅降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效益，還將限制高中生物理學(xué)科素養(yǎng)的形成與提升。因此，在核心素養(yǎng)引領(lǐng)下，高中物理教師不僅要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還要基于素養(yǎng)目標(biāo)不斷調(diào)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織形式及操作程序，使高中生身心愉悅、充滿創(chuàng)造性地參與到實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，真正為學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展做準(zhǔn)備。

二、核心素養(yǎng)下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改善策略

（一）創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，激發(fā)學(xué)生的探究欲望

皮亞杰指出，建構(gòu)是在情境中發(fā)生的，在探究教學(xué)方法時(shí)也指出教師要在課堂上還原知識(shí)的發(fā)生情境、社會(huì)應(yīng)用情境，使高中生能在實(shí)驗(yàn)探究中實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)。因此，高中物理教師應(yīng)主動(dòng)在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入階段創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，關(guān)聯(lián)生活實(shí)際，順勢提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)，使高中生能產(chǎn)生探究欲望，為進(jìn)行科學(xué)探究做準(zhǔn)備。

比如，在“科學(xué)測量：做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，我便利用多媒體資源展現(xiàn)了小車做直線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)員的短跑練習(xí)、火車沿著鐵軌運(yùn)行、兒童滑滑梯等動(dòng)態(tài)視頻，據(jù)此創(chuàng)設(shè)了實(shí)驗(yàn)情境，組織學(xué)生思考視頻中每一種運(yùn)動(dòng)的具體狀態(tài)。根據(jù)已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，本班學(xué)生能根據(jù)各個(gè)短視頻的內(nèi)容說出“直線運(yùn)動(dòng)”這一關(guān)鍵詞，而我也由此提問：“如何測量這些物體做直線運(yùn)動(dòng)的加速度？”據(jù)此，學(xué)生可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)猜想，比如有的學(xué)生表示可以用秒表測量計(jì)算，但是這種計(jì)算方式存在局限性，即難以動(dòng)態(tài)監(jiān)測每個(gè)時(shí)刻物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)速度。在此基礎(chǔ)上，我就介紹了電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩類實(shí)驗(yàn)工具，學(xué)生觀察這兩類打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，探究打點(diǎn)方式及其周期等基本問題，然后便可準(zhǔn)備其他實(shí)驗(yàn)道具，使用紙帶上的數(shù)據(jù)去測量小車做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)速度，且能據(jù)此畫出速度-時(shí)間圖像。

在上述案例中，展現(xiàn)物體做直線運(yùn)動(dòng)的短視頻可及時(shí)喚起學(xué)生對(duì)于運(yùn)動(dòng)類知識(shí)的學(xué)習(xí)印象，便于學(xué)生自行遷移已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，這樣有利于活躍學(xué)生的思維，再加上實(shí)驗(yàn)問題的設(shè)計(jì)與引導(dǎo)，就可促使高中生自行探究計(jì)算物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速度的方法，這也就有利于優(yōu)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究行為，提升學(xué)生的科學(xué)探究水平。

（二）開展分組實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的探究能力

客觀來講，自主、合作、探究式教學(xué)模式是培養(yǎng)高中生物理學(xué)科素養(yǎng)的基本方法，因?yàn)楫?dāng)高中生能親歷物理概念的生成、物理實(shí)驗(yàn)的操作與論證過程時(shí)，他們就能準(zhǔn)確地理解物理知識(shí)。因此，在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，高中物理教師也要設(shè)計(jì)分組探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，將學(xué)生平均分到各個(gè)小組內(nèi)，合作完成實(shí)驗(yàn)探究與操作任務(wù)，切實(shí)提高學(xué)生的探究水平。

比如，在“科學(xué)探究：彈力”一課教學(xué)中，為了切實(shí)提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，使其能以主人翁的身份參與到實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，我就設(shè)計(jì)了這樣幾個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)：

1.能夠了解并解釋彈性、彈性形變、彈性限度、彈力的概念及其應(yīng)用情況。

2.能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作去分析彈力產(chǎn)生的條件，并且學(xué)會(huì)判斷物體間是否存在彈力的方式方法。

3.能使用胡克定律計(jì)算彈簧的彈力大小，總結(jié)出計(jì)算彈力大小的物理公式。

上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)分別包含“物理觀念”“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”三個(gè)素養(yǎng)目標(biāo)任務(wù)，如果高中生能通過分組操作完成上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，就可切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。因此，待學(xué)生明曉了實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)之后，便可在小組內(nèi)積極討論物體在彈力的作用下發(fā)生形變的方式方法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察與論證去總結(jié)彈力產(chǎn)生的條件，并計(jì)算彈力大小的公式與方法，自行解釋彈性、彈性形變、彈性限度等關(guān)鍵概念。值得一提的是，不少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中都聯(lián)想到生活中各類物體發(fā)生形變的真實(shí)案例，在組內(nèi)分享、討論，這有利于促使學(xué)生掌握形變的概念以及生活中常見的形變，能順利地通過實(shí)驗(yàn)操作與觀察總結(jié)出物理概念。

在這一次的分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，高中生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的認(rèn)知狀態(tài)變得積極自主，絕大多數(shù)學(xué)生都能通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與操作論證總結(jié)出彈力產(chǎn)生的條件，而且在判斷物體間存在彈力現(xiàn)象時(shí)的準(zhǔn)確率高達(dá)90%，且能自主利用胡克定律去計(jì)算彈簧的彈力大小。這就說明高中生在實(shí)驗(yàn)探究中順利積累了建構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于提高學(xué)生的探究水平、活躍學(xué)生的科學(xué)思維是有積極作用的，而且能促使學(xué)生形成物理觀念。更重要的是，本班學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)探究中認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)驗(yàn)操作的嚴(yán)謹(jǐn)性以及實(shí)驗(yàn)論證的辯證性，自然而然地傳承科學(xué)態(tài)度，這也能切實(shí)提高學(xué)生的物理素養(yǎng)水平。

（三）開展豐富的提問活動(dòng)，活躍學(xué)生的思維狀態(tài)

提問是課堂教學(xué)技巧的關(guān)鍵，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中巧用提問也有利于不斷提高學(xué)生的思維水平，使學(xué)生的思維更加發(fā)散、開放，而且合理的問題串也能不斷深化學(xué)生的思考，是非常有利于完善學(xué)生思維品質(zhì)的。因此，高中物理教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中組織豐富的提問活動(dòng)，以提問引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、探究實(shí)驗(yàn)規(guī)律，從而真正為學(xué)生的可持續(xù)學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。

首先，重視教師提問，由教師根據(jù)學(xué)情預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題，在學(xué)生陷入實(shí)驗(yàn)探究瓶頸、思考過于膚淺、缺少探究方向時(shí)進(jìn)行提問，引領(lǐng)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)規(guī)律。比如，在“科學(xué)探究：向心力”一課教學(xué)中，本班學(xué)生以分組實(shí)驗(yàn)的方式共同探究與向心力有關(guān)的相關(guān)知識(shí)，觀察物體做向心力的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象，而我也會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)度適當(dāng)提出問題。比如，在實(shí)驗(yàn)開始階段，我先是準(zhǔn)備了一個(gè)裝著水的瓶子，用繩子拉住這個(gè)瓶子，使其在豎直面內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并提出問題：“水是否會(huì)從瓶子中漏出來？”隨著實(shí)驗(yàn)的示范與操作，我又引入了關(guān)鍵性問題：“物體做圓運(yùn)動(dòng)的原因是什么？受到幾個(gè)力的作用？這幾個(gè)力的合力是朝著什么方向的？”這一組問題有利于促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察中分析向心力的本質(zhì)及其來源，使學(xué)生能帶著問題觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，本班學(xué)生還可通過實(shí)驗(yàn)探究去分析影響向心力大小的具體因素。

其次，關(guān)注學(xué)生提問，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作體驗(yàn)提出個(gè)人猜想。培養(yǎng)學(xué)生的自主提問能力是使其展開創(chuàng)造性學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要方式，也是培養(yǎng)學(xué)生物理素養(yǎng)的有效策略。因此，高中物理教師應(yīng)支持學(xué)生自主設(shè)問，且要根據(jù)學(xué)生的合理猜想去調(diào)整實(shí)驗(yàn)操作流程。但是，并不是每一輪實(shí)驗(yàn)活動(dòng)都包含學(xué)生提問，因?yàn)檫@一行為往往發(fā)生在高中生陷入認(rèn)知懸念、發(fā)現(xiàn)個(gè)人猜想與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不相符等情形下，所以如果學(xué)生主動(dòng)提問，教師便要立即指導(dǎo)，以免挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（四）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化學(xué)生的創(chuàng)造行為

實(shí)驗(yàn)具有非常重要的育人功能，有利于培養(yǎng)高中生的創(chuàng)新素養(yǎng)，一方面是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)探究中學(xué)生能經(jīng)歷從未知到已知的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)過程。另一方面則是因?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)本身具有多變性、創(chuàng)造性，高中生可以自行利用生活資源去代替專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，或者是利用人工智能技術(shù)去優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)操作方法，以便真正為學(xué)生的素質(zhì)提升做準(zhǔn)備。因此，高中物理教師要?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，支持學(xué)生創(chuàng)造性地操作與探究，使其在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中順利生成創(chuàng)新意識(shí)。

比如，在“向心力”實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，在分析向心力的概念、大小、合力的方向等關(guān)鍵問題時(shí)，我便利用生活中隨處可見的瓶子、繩子組織了實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生也可自行選擇小球、木塊等物品去觀察物體做圓周運(yùn)動(dòng)的具體過程。在這種狀態(tài)下，學(xué)生就能明白任何物品都有可能在外力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，這也有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生能主動(dòng)利用已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)去探索向心力的概念、向心加速度的概念、影響向心力大小的具體因素及其表達(dá)式等。在每一輪實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，我都鼓勵(lì)學(xué)生利用生活中的廢舊物資去創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備與素材，使其能將廢舊物資變成可循環(huán)利用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這也就為提升學(xué)生的素質(zhì)水平做了準(zhǔn)備。

（五）設(shè)計(jì)延伸的課外實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的遷移能力

上文指出，高中生往往只在課堂上學(xué)物理，在課外、生活中的遷移經(jīng)驗(yàn)不多，限制了高中生科學(xué)探究能力的提升。對(duì)此，高中物理教師可設(shè)計(jì)延伸類的課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，支持學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中利用物理實(shí)驗(yàn)探究解決現(xiàn)實(shí)問題的方法，切實(shí)豐富學(xué)生的遷移經(jīng)驗(yàn)，為提高學(xué)生的科學(xué)探究能力做好準(zhǔn)備。

比如，在“彈力”課堂實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由于本班學(xué)生都能自主回想生活中物體受到彈力作用發(fā)生形變的真實(shí)經(jīng)歷，所以為了進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)探究水平，我就設(shè)計(jì)了一個(gè)課外延伸實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，即讓學(xué)生自行測量能發(fā)生彈性形變的物體的彈力大小，且要據(jù)此設(shè)計(jì)優(yōu)化彈力形變現(xiàn)象的改良計(jì)劃，對(duì)比各類材料的彈性限度，根據(jù)彈力發(fā)生的條件去優(yōu)化生活實(shí)物的功能。在這一課外延伸實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，高中生能進(jìn)一步利用胡克定律去計(jì)算彈力的大小，這也有利于激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。

總而言之，高中物理教師應(yīng)在課堂上重視真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)與優(yōu)化，設(shè)計(jì)以生為本的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，結(jié)合課堂提問啟發(fā)、創(chuàng)造性學(xué)習(xí)活動(dòng)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，也要在課外延伸實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中提升學(xué)生的知識(shí)遷移能力，真正為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展做好充足準(zhǔn)備。