基于培育學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理實驗教學(xué)探索

呂桂合

摘要：物理是理論和實驗并重的學(xué)科，物理實驗是物理教學(xué)中最直觀的手段和最重要的方法，在培育和發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)的各個方面都發(fā)揮著重要作用。教師要不斷探索和嘗試，做好學(xué)生分組實驗，細處著手，從嚴要求；多挖掘體驗性實驗，針對學(xué)生，力求直觀；巧妙設(shè)計探究性實驗，鼓勵質(zhì)疑，培養(yǎng)能力；重視開發(fā)課外實驗，師生激勵，大膽創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：實驗；創(chuàng)新；核心素養(yǎng)

實驗是物理的基礎(chǔ)，也是物理的靈魂，更是物理的重要組成部分。實驗教學(xué)是培育和發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要手段，尤其在強調(diào)探究式、發(fā)現(xiàn)式、體驗式學(xué)習(xí)的新課程改革的背景下，實驗教學(xué)更應(yīng)該得到重視和加強。

一、物理實驗的分類與作用

（一）物理實驗的分類

物理實驗一般分為演示實驗、課內(nèi)小實驗（邊講邊實驗）、學(xué)生分組實驗和課外實驗。演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范性實驗，通過演示物理現(xiàn)象，不僅生動直觀，還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力、邏輯思維能力。課內(nèi)小實驗是穿插在課堂教學(xué)過程中的，就某一原理或者問題，主要由學(xué)生操作的實驗。學(xué)生分組實驗一般在實驗室進行，是學(xué)生以實驗小組為單位，學(xué)生間相互配合，動手操作，經(jīng)歷使用儀器—觀察測量—取得數(shù)據(jù)—處理數(shù)據(jù)—分析誤差—總結(jié)概括結(jié)論的過程。課外實驗是課內(nèi)實驗和學(xué)生實驗的補充，可由師生共同完成，也可由學(xué)生自己單獨完成，所需器材，很多要由教師和學(xué)生自己去制作（自制教具）。

（二）物理實驗的作用

雖然實驗種類不一樣，但是物理實驗作為物理教學(xué)的最直觀手段和最重要方法，在培育和發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的各個方面都發(fā)揮著重要作用。

1.實驗?zāi)軉⒅窃龌?，形成物理觀念

實驗?zāi)苁箯?fù)雜變簡單，抽象變直觀，能幫助學(xué)生認識事物，建立模型，能激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。大量有趣好玩的演示實驗，使學(xué)生深切感受到物理來源于生活，服務(wù)于生活，物理是有趣的、神奇的、有用的、好玩的、親切的。學(xué)生通過做實驗、觀察實驗，學(xué)會思考，了解物理現(xiàn)象和條件，就能更好地理解概念和規(guī)律，從而更容易形成“物理觀念”，為進一步認識自然、改造世界打開智慧之門。

2.實驗?zāi)艹榻z剝繭，鍛煉科學(xué)思維

實驗?zāi)転閷W(xué)生學(xué)習(xí)物理提供符合認識規(guī)律的環(huán)境，使學(xué)生獲得一定感性認識的同時，也能學(xué)習(xí)規(guī)范化的操作技能和方法，為學(xué)生從物理學(xué)視角，為客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認識提供平臺。只有通過大量的驗證性實驗，去偽存真，抽絲剝繭，學(xué)生才有機會去進行證據(jù)收集和科學(xué)推理，對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，并進行檢驗和修正，進而形成創(chuàng)造性見解，提高科學(xué)思維能力。

3.實驗?zāi)芮鷱酵ㄓ?，引領(lǐng)科學(xué)探究

物理實驗是學(xué)生揭謎探秘、答疑解惑，進行科學(xué)猜想，完成科學(xué)探究的重要途徑。通過豐富多彩的巧妙實驗，學(xué)生觀察、體驗、感受、分析、研討，方可撥云見日，曲徑通幽。這些無疑也是在遵循認知規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力、自學(xué)能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，還能鍛煉學(xué)生對科學(xué)探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思的能力，讓更多的學(xué)生踏上更久遠的科學(xué)探究之路。

4.實驗?zāi)芘形镂隼?，成就科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

實驗?zāi)軌蛲高^現(xiàn)象看本質(zhì)，根據(jù)表象揭示規(guī)律，在尋幽探秘、判物析理的同時，更有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的道德素養(yǎng)和科學(xué)嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)。通過實驗教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究應(yīng)當(dāng)具備的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思維方法，讓學(xué)生在認識科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成探索自然的內(nèi)在動力，養(yǎng)成嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，以及遵守道德規(guī)范，保護環(huán)境并推動可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感，成就科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

二、開展物理實驗教學(xué)的設(shè)計思路

（一）貼近生活，真實高效

在物理實驗中，教師要根據(jù)課程進度和內(nèi)容，科學(xué)謀劃，精心設(shè)計，突出實驗的生活性、實用性、趣味性、巧妙性、針對性，因課制宜，因地制宜。實踐證明，實驗越貼近學(xué)生的生活實際，越簡單易做接地氣，效果就越好，效率就越高。小實驗往往能解決大問題，教師要充分利用現(xiàn)有的實驗器材，并在生活中發(fā)掘可用之“材”。只要教師善于發(fā)現(xiàn)，善于收集，善于開發(fā)，就可以“廢物利用，簡材妙用，小材大用”。氣球、牙簽、硬幣、紙巾、火柴、皮筋、雞蛋、雪糕棍、塑料繩、礦泉水瓶等，這些不起眼的生活物資甚至是廢棄物，都可以加以利用，成為好的實驗素材。同時，只要教師潛心研究，就能設(shè)計出很多巧妙、高效的小實驗。

（二）科學(xué)嚴謹，勇于創(chuàng)新

實驗教學(xué)中，教師既要認真設(shè)計好、利用好教材中的成型實驗，又要不拘泥于教材，與時俱進，利用現(xiàn)代科技手段，敢于改進，善于整合，勇于創(chuàng)新，引領(lǐng)學(xué)生拓展思維、開發(fā)智力。如教學(xué)“重力勢能”一節(jié)課時，教師就改進、創(chuàng)新，制作了一個雙錐爬坡的教具：利用方鋼條做三角形支架，支撐腿可以調(diào)節(jié)高度，瓦工師傅用的重鉛錘兩個，中間用螺栓擰接上，正好做成了一個雙錐。在課堂上引入時，學(xué)生看不到三角形支架面，只能看到側(cè)視圖的斜坡，用圓柱棒可以從坡頂自動滾到坡底，而雙錐卻能從坡底自動滾到坡頂。學(xué)生頓覺神奇，所以認真學(xué)習(xí)。學(xué)完本課知識后，教師稍加引導(dǎo)，學(xué)生自己就能解釋現(xiàn)象（見圖1）。

三、實施物理實驗教學(xué)的策略

（一）做好學(xué)生分組實驗，細處著手

教材中的學(xué)生分組實驗，教師一定要重視并要做好。我們要求，每一節(jié)實驗課，每一名學(xué)生，都要認真去做，都要提前做好實驗的各項準備，實驗操作必須符合操作規(guī)程，每一個實驗都必須要有數(shù)據(jù)記錄、結(jié)論、誤差分析、總結(jié)反饋等，必須要有端正的實驗態(tài)度，懂原理、能操作、會分析。對于涉及讀數(shù)的實驗器材，如游標卡尺、螺旋測微器、電壓表、電流表、多功能電表等，教師適時下發(fā)到學(xué)生手中，做到人手一件。學(xué)生學(xué)會后，教師還要不定期地組織讀數(shù)比賽，讓學(xué)生自己制定比賽規(guī)則，推舉評委，監(jiān)督評判。在這樣的氛圍和形式下，學(xué)生都愿意積極參與，在數(shù)次有趣的互相激勵中，自然就學(xué)會了實驗儀器的靈活應(yīng)用及準確讀數(shù)。

（二）充分挖掘體驗性實驗，力求直觀

課堂上，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。所有的實驗，只要條件允許，學(xué)生能做的教師必須讓學(xué)生親自操作，學(xué)生暫不能做的教師做演示實驗，暫時演示不了的再播放實驗視頻。學(xué)生只有親自體驗，才能更有趣、更直觀、更有說服力，效果才能更好，效率才能更高。如教學(xué)“動量定理”一課時，教師在學(xué)習(xí)新課前，先演示A4紙錐里的生雞蛋從高處下落沒有破裂，同時也給每一名學(xué)生準備了熟雞蛋（不浪費）。學(xué)完新知識理解其中的物理原理后，筆者讓所有學(xué)生都做這個實驗，學(xué)生興趣盎然，在實驗中產(chǎn)生滿滿的成就感和愉悅感。學(xué)生不能直接做的，教師演示時一定要注意演示效果，不能一做了之，也不能只顧前面的學(xué)生，要盡量走到學(xué)生中間去，讓每個學(xué)生都能看到。有些實驗如果不適合室內(nèi)做，教師可帶領(lǐng)學(xué)生到室外做，如在做“水火箭”實驗時，在室內(nèi)就很難達到驚艷的效果，還特別容易弄濕學(xué)生和物品，教師可以到室外實驗并拍成視頻，讓學(xué)生觀看。盡量不用網(wǎng)上視頻的原因是讓學(xué)生感覺到親切可信，下課后學(xué)生也可親自做。實驗視頻的最大好處是能更好地展示實驗的細節(jié)，增加物理知識的直觀性。

（三）巧妙設(shè)計探究性實驗，鼓勵質(zhì)疑

探究性實驗是新課改的重要內(nèi)容，其目的是培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于探究和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。所以，教學(xué)中除了要認真完成教材中的探究性實驗，我們還自己挖掘設(shè)計探究實驗來加強訓(xùn)練。如教材中“電磁感應(yīng)”一章中有這樣一道課后習(xí)題：磁鐵靠近支架上開口鋁環(huán)和閉口鋁環(huán)，分別會有怎樣的現(xiàn)象，為什么？關(guān)于這個題目，教參給的答案是：有缺口的不會動，無缺口的會動，因為電磁感應(yīng)，來拒去留。但是，實際操作的時候，有缺口的也會動（見圖2），是答案錯了嗎？于是，教師就把這個題目設(shè)置成了一個學(xué)生探究實驗，讓學(xué)生分組探究，各組自己設(shè)計方案，并用實驗去驗證猜測和質(zhì)疑，最后得出正確的結(jié)論。這種方式不但使學(xué)生加深理解了電磁感應(yīng)的知識，也大大激發(fā)了學(xué)生的探究精神，培養(yǎng)了科學(xué)思維。

（四）重視開發(fā)課外實驗，大膽創(chuàng)新

課外實驗既是學(xué)以致用的過程，又是師生間相互激勵，拓寬視野，深入學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，進行發(fā)明創(chuàng)造的好機會。當(dāng)下，很多購物平臺上都查不到高中物理實驗現(xiàn)成的教具，這給教師留下了廣闊的創(chuàng)新天地。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，與學(xué)生共同研究，再利用互聯(lián)網(wǎng)上的各種資源，不斷豐富課外實驗的內(nèi)容。如在教學(xué)“安培力”時，我們引導(dǎo)學(xué)生制作最簡易的小電動機，讓學(xué)生親自動手，任意發(fā)揮，結(jié)果學(xué)生不只是讓線圈轉(zhuǎn)了起來，還能講解其中的原理，并能根據(jù)轉(zhuǎn)動方向，去驗證左手定則。為了更好地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的實驗熱情，我們各年級都成立了多種課外興趣實驗小組，師生一起互相學(xué)習(xí)，互相探討，彼此鼓勵，發(fā)明創(chuàng)新實驗作品不斷涌現(xiàn)。此外，我們每學(xué)期都會舉行趣味實驗展示和比賽，同時收集、積累實驗素材，充實多功能器材庫，隨時更新，循環(huán)利用。

物理是理論和實驗并重的學(xué)科，沒有實驗的物理是“瘸腿”的，是不可能高速、高效前進的。所以，教師一定要重視實驗，創(chuàng)新實驗，用好實驗，讓實驗在物理教學(xué)中大放異彩，為祖國多育人才，育好人才。

參考文獻：

［1］戴國成. 基于核心素養(yǎng)的物理實驗創(chuàng)新性探討［J］.物理教師，2016（12）.

［2］張麗霞.基于物理創(chuàng)新實驗提升學(xué)科核心素養(yǎng)［J］.中國農(nóng)村教育，2018（7）.

（責(zé)任編輯：楊強）