核心素養(yǎng)下的中學(xué)物理探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新策略

李 潤(rùn)

（甘肅省武威第八中學(xué)，甘肅武威 733000）

實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理中具有重要的地位，不僅能夠讓學(xué)生感知物理抽象概念、定理與具體現(xiàn)象之間的聯(lián)系，也能夠讓學(xué)生經(jīng)歷物理理論的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證過程。探究式實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新有助于幫助學(xué)生更好地理解抽象物理概念，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、探究能力和創(chuàng)新能力。中學(xué)物理應(yīng)順應(yīng)核心素養(yǎng)理念，開發(fā)和利用實(shí)驗(yàn)資源，豐富實(shí)驗(yàn)類型和內(nèi)容，開展學(xué)生樂于參與的探究式實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)學(xué)生的主體性。

一、中學(xué)物理探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）探究式實(shí)驗(yàn)理念滯后

核心素養(yǎng)下，中學(xué)教師應(yīng)引入先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)理念，采取學(xué)生易于參與的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生開展探究式實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得更多的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。但是，就中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，教師常常采取傳統(tǒng)的演示或分組實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)理念滯后，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟都按照教材中的要求一步一步來，學(xué)生按照教材或是教師的要求進(jìn)行操作即可，教師將自己的實(shí)驗(yàn)知識(shí)灌輸給學(xué)生，束縛了學(xué)生的自主性，不能夠體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的啟發(fā)、教育價(jià)值［1］。

（二）實(shí)驗(yàn)資源和物品單一

在中學(xué)物理探究式實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)該引入多樣化的資源和物品，引導(dǎo)學(xué)生通過不同的方法、思路開展物理實(shí)驗(yàn)，釋放學(xué)生的活力，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。但是，在實(shí)際的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，教師并沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)物品、資源進(jìn)行拓展，而是嚴(yán)格按照教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇實(shí)驗(yàn)物品，單一的實(shí)驗(yàn)資源和物品不利于學(xué)生多樣化的探究，阻礙了學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展，束縛了學(xué)生的思維，中學(xué)物理探究式實(shí)驗(yàn)開展效果不佳，不及預(yù)期。

（三）學(xué)生自主探究意識(shí)不足

學(xué)生是探究式實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施者，這就需要學(xué)生有主動(dòng)探究的意識(shí)，能夠依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容科學(xué)利用現(xiàn)有資源和實(shí)驗(yàn)物品，靈活設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，通過參與和操作得出結(jié)論。然而，學(xué)生普遍自主探究的意識(shí)不強(qiáng)，在面對(duì)探究實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有明確的思路，只能照搬教材中的思路和步驟進(jìn)行模仿，并沒有自主深入探究的意識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、操作能力不能夠明顯提升［2］。

（四）缺乏探究實(shí)驗(yàn)科學(xué)指導(dǎo)

授人以魚不如授人以漁，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)能夠激趣勵(lì)學(xué)，提高學(xué)生的探究效率。然而，在開展中學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的過程中，教師往往關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)過程，缺乏對(duì)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)，學(xué)生只知其然而不知其所以然，參與實(shí)驗(yàn)卻不得其法，參與探究實(shí)驗(yàn)的目的性不強(qiáng)，沒有抓住實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟，實(shí)驗(yàn)效果并不理想。

二、中學(xué)物理探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

（一）優(yōu)化理念，改進(jìn)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

核心素養(yǎng)帶來了全新的教學(xué)理念，革新了教學(xué)的育人模式，體現(xiàn)了學(xué)生的主動(dòng)性。物理實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生教學(xué)參與程度，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的載體，如何開展中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)成了教師關(guān)心的問題。以往中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本都是教師手口并用，一邊操作、一邊講解，學(xué)生并沒有親自參與，加上一些實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象學(xué)生看不清，理解不了，影響了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，降低了學(xué)生興趣。教師應(yīng)立足中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念進(jìn)行優(yōu)化，引入適合學(xué)生參與和探究的理念與方法，融入學(xué)生感興趣的素材與資源，契合學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)際需求，采取靈活多樣的實(shí)驗(yàn)形式，與學(xué)生一同參與探究式實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，觀察學(xué)生的表現(xiàn)，分析實(shí)驗(yàn)效果，改進(jìn)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，給學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。如在“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”演示實(shí)驗(yàn)中，教師可以將其改為探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手參與：找一根飲料吸管，然后將一個(gè)空心的小球放到吸管上面，再將吸管豎直放到嘴上，小球在吸管上保持不動(dòng)，然后通過吸管吹小球，猜想一下小球會(huì)不會(huì)掉下來。學(xué)生自主參與，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小球在氣流的作用下離開吸管，但是并沒有掉下來，而是懸浮在吸管上方。此時(shí)學(xué)生好奇心大增，教師因勢(shì)利導(dǎo)，讓學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)背后的物理規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，在增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)的同時(shí)，幫助學(xué)生深入理解流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系，效果比教師給學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)更佳。在中學(xué)物理探究式實(shí)驗(yàn)中引入易于學(xué)生參與的教學(xué)理念，采取與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)生興趣契合的教學(xué)方法，能夠增強(qiáng)學(xué)生的探究動(dòng)機(jī)，在參與探究的過程中理解實(shí)驗(yàn)的原理和操作要領(lǐng)，經(jīng)歷從具體現(xiàn)象到抽象規(guī)律的思維過程，深化學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和主動(dòng)性［3］。

（二）自主設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力

核心素養(yǎng)下，教師要發(fā)掘物理實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值，結(jié)合教材中的演示和分組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，因勢(shì)利導(dǎo)，依據(jù)學(xué)生的實(shí)際物理能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的發(fā)展，給學(xué)生更多的自主空間，釋放學(xué)生的活力，鼓勵(lì)學(xué)生在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和拓展，開展探究實(shí)驗(yàn)自主設(shè)計(jì)活動(dòng)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，體現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的思路和想法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。如在“測(cè)小鐵塊密度”實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般需要量筒、水、天平等實(shí)驗(yàn)器材，通過天平測(cè)量小鐵塊質(zhì)量，通過量筒測(cè)量小鐵塊體積，然后依據(jù)密度公式計(jì)算小鐵塊的密度。教師可以讓學(xué)生思考測(cè)物體密度實(shí)驗(yàn)的原理，發(fā)揮學(xué)生的想象力，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新，假如在“測(cè)小鐵塊密度”實(shí)驗(yàn)中找不到天平，是否能夠自主設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)測(cè)量未知密度的物體。在沒有測(cè)量小鐵塊質(zhì)量的情況下，學(xué)生采取不同的方法開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。有的學(xué)生采取曹沖稱象的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：先將一個(gè)燒杯放入到水盆中，然后放入小鐵塊，等穩(wěn)定后在燒杯與水面的交界處標(biāo)記一個(gè)記號(hào)，然后將小鐵塊取出來，緩慢地向燒杯中加水，直到水面達(dá)到標(biāo)記處。測(cè)量倒入燒杯中水的體積V1，并記錄。此后，用量筒測(cè)量小鐵塊的體積V2，并記錄。因?yàn)榈谷霟械乃托¤F塊的質(zhì)量相等，因此可以通過水的密度和體積求出小鐵塊的質(zhì)量，就可以計(jì)算出小鐵塊的密度了。除此之外，還有的學(xué)生嘗試漂浮法、比較法等實(shí)驗(yàn)方法，合理運(yùn)用實(shí)驗(yàn)器材通過密度公式進(jìn)行小鐵塊密度的測(cè)量，并取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。讓學(xué)生自主參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程，能夠激活學(xué)生真實(shí)的想法，將自己對(duì)密度的理解付諸實(shí)驗(yàn)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證想法的正確與否，在實(shí)驗(yàn)過程中提高學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的深入理解，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力［4］。

（三）指導(dǎo)方法，培養(yǎng)實(shí)際問題的解決能力

物理實(shí)驗(yàn)不僅能夠讓學(xué)生體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和感受物理規(guī)律的過程，激發(fā)學(xué)生探究的動(dòng)機(jī)，也能夠幫助學(xué)生掌握物理學(xué)習(xí)的方法，學(xué)會(huì)如何通過已知物理知識(shí)或是現(xiàn)象去探索未知的物理規(guī)律或結(jié)果，有效解決實(shí)際問題。核心素養(yǎng)下，教師要依據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理、步驟和內(nèi)容，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的方法指導(dǎo)，授學(xué)生以“漁”，掌握物理學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的方法，這樣學(xué)生才能夠在面對(duì)復(fù)雜實(shí)驗(yàn)問題的時(shí)候冷靜思考，探索解決問題的方法，分析產(chǎn)生問題的原因，積極地分析和解決實(shí)際問題。在課堂教學(xué)中，一些實(shí)驗(yàn)儀器操作和實(shí)驗(yàn)問題通過教師口述的效果并不好，學(xué)生也不容易理解，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生誤解。而通過在實(shí)驗(yàn)中教師的正確指導(dǎo)，能夠給學(xué)生提供糾錯(cuò)的空間，為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)提供思路，解決課堂教學(xué)中不好理解的實(shí)驗(yàn)難題。如，在實(shí)際的電路連接中，實(shí)驗(yàn)中的器材連接起來的電路圖和學(xué)生實(shí)際繪制的電路圖往往具有差異，尤其是在電線等長(zhǎng)的情況下，很容易讓學(xué)生不能夠正確分辨串聯(lián)、并聯(lián)電路。因此，教師可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，在連接串聯(lián)電路時(shí)要順序連接，當(dāng)有并聯(lián)電路時(shí)，可以將需要并聯(lián)的電器兩端分別連接在一起，然后按照串聯(lián)的順序進(jìn)行連接，這樣既能夠直觀體現(xiàn)出串聯(lián)、并聯(lián)的特點(diǎn)，也不容易犯錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的高效性。同時(shí)，在物理教材中也有許多經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)方法，諸如測(cè)量電路中未知電阻所用的替代法、在研究物體熔沸點(diǎn)時(shí)用的圖像法、在測(cè)量比較細(xì)的物體直徑時(shí)用的累積法、在誤差較大的實(shí)驗(yàn)中用的平均法等等，教師可以給學(xué)生演示，或是指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用這些方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)的針對(duì)性，培養(yǎng)學(xué)生的具體問題具體分析、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)解決實(shí)際問題的能力。

（四）聯(lián)系生活，連接物理實(shí)驗(yàn)與生活現(xiàn)象

物理是一門綜合性非常強(qiáng)的學(xué)科，其理論與實(shí)踐聯(lián)系密切。這門學(xué)科不僅僅考察學(xué)生的理論知識(shí)，更多的是考察學(xué)生的觀察能力、思維能力以及動(dòng)手能力。物理實(shí)驗(yàn)并非一定要在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室開展，生活之中也有著豐富的物理資源和素材，聯(lián)系生活，體現(xiàn)物理與生活生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的一面，更能夠激發(fā)學(xué)生探究的熱情，感受身邊的物理知識(shí)，從而運(yùn)用身邊的材料和資源開展探究活動(dòng)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，提高實(shí)踐能力。但是，在傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響下，教師往往更重視學(xué)生理論基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，課堂教學(xué)也總是以教師為主，向?qū)W生灌輸物理公式和規(guī)律定理，長(zhǎng)此下去，學(xué)生就很難對(duì)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。在核心素養(yǎng)下，教師可利用身邊的事物組織學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究興趣，一方面提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，將物理規(guī)律與生活內(nèi)容聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力；另一方面，能夠讓學(xué)生體驗(yàn)物理知識(shí)的價(jià)值，通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生更深入地理解物理理論知識(shí)。例如，在學(xué)習(xí)“摩擦力”這一內(nèi)容時(shí)，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生選擇生活中的物品——木塊、海綿、模板等來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將木塊平穩(wěn)地放在不同材質(zhì)的平面上，然后觀察同樣大小拉力下木塊的運(yùn)動(dòng)情況，或是觀察木塊開始運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力的大小，分析影響摩擦力的因素，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性化、自主化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。在這一過程中，教師也可以鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用不同的生活資源開展實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生在親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)后，對(duì)物理知識(shí)的理解就會(huì)更加深刻，從而不斷提高學(xué)生的動(dòng)手能力，提升物理教學(xué)的效果和質(zhì)量。在核心素養(yǎng)理念下，教師要鼓勵(lì)學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，運(yùn)用生活素材和物品開展物理探究活動(dòng)，理解日常生活中存在的物理現(xiàn)象和規(guī)律，增強(qiáng)學(xué)生的探究積極性，將物理抽象和生活現(xiàn)象融合起來，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（五）革新模式，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力

在以往的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生常常按部就班，依據(jù)教材中的步驟和方法開展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的實(shí)際體驗(yàn)不強(qiáng)，沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行深入的思考和探究，不能夠發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值。核心素養(yǎng)下，教師要革新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，豐富實(shí)驗(yàn)形式，采取易于學(xué)生思考和探究的實(shí)驗(yàn)方式，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察、比較、分析和總結(jié)，深入思考具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的物理學(xué)規(guī)律，貫通物理抽象知識(shí)與具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之間的關(guān)系，有效提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力、分析能力和探究能力。學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)觀察、分析和探索是學(xué)習(xí)物理的基本要求，也是深入學(xué)習(xí)物理知識(shí)的基礎(chǔ)，通過優(yōu)化和革新物理探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，改變物理知識(shí)的呈現(xiàn)模式，讓學(xué)生經(jīng)歷物理知識(shí)呈現(xiàn)的過程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維，提高探究能力。如“凸透鏡成像”實(shí)驗(yàn)，一般實(shí)驗(yàn)前會(huì)給出物體的距離和凸透鏡焦點(diǎn)等基本數(shù)據(jù)，學(xué)生按照這些數(shù)據(jù)開展實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與教材描述一樣即可，這樣學(xué)生總是被動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)論和物理規(guī)律之間的關(guān)系并沒有深刻的認(rèn)識(shí)。教師可以改進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑w現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的探究作用，引導(dǎo)學(xué)生多操作、多觀察和多思考，讓學(xué)生探索物體和成像之間的關(guān)系。因此，在“凸透鏡成像”探究實(shí)驗(yàn)中，教師可通過問題引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法先測(cè)出凸透鏡的焦距，然后從比較遠(yuǎn)的地方將物體逐漸向凸透鏡方向移動(dòng)，觀察不同物距成像的特點(diǎn)，觀察物距大于2 倍焦距、物距在1 倍焦距與2 倍焦距之間、物距小于1 倍焦距區(qū)間的成像形狀，在記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的時(shí)候思考出現(xiàn)這種情況的原因，通過學(xué)生的操作感受物距和焦距與成像的關(guān)系，試著表示出焦距、物距和像距之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，既有利于強(qiáng)化學(xué)生的印象，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，核心素養(yǎng)下，中學(xué)物理教師要注重探究式物理實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值，基于教材內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)資源和素材的開發(fā)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生活素材開展個(gè)性化、自主化實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，感受物理知識(shí)與生活的聯(lián)系，體驗(yàn)物理規(guī)律在具體現(xiàn)象中的作用，激趣勵(lì)學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、操作能力和探究能力，提高物理核心素養(yǎng)。