基于核心素養(yǎng)的高中物理實驗教學探討①

鄧文娟

(山東省菏澤市第二中學,山東 菏澤 274000)

隨著《普通高中課程標準(2017年版)》的頒布,如何培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)成為社會廣泛關注的問題。物理教師在教學中應該重視實驗教學,關注學生核心素養(yǎng)的提升,積極探索高效的物理實驗教學策略。

1 物理實驗與核心素養(yǎng)

物理實驗可以促使學生理解學科知識,具備一定的觀察能力、學習方法和操作能力,而這些都是核心素養(yǎng)的組成要素。因此,利用物理實驗培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)是切實可行的。

1.1 物理實驗與物理觀念的形成

物理觀念是物理核心素養(yǎng)的核心內容,主要包括物質觀念、運動和相互作用觀念、能量觀念等要素。學生在學習高中物理之前會根據(jù)自己的生活經(jīng)驗認識世界,例如羽毛和石頭同時下落時,大部分學生認為石頭下落更快,因為它的質量大,需要通過有效的教學轉變這種錯誤的觀念。高中物理教學的目標之一就是幫助學生形成物理觀念,可借助實驗創(chuàng)設情境,讓學生在實驗過程中理解實驗原理,驗證實驗結論,建構知識體系,提高核心素養(yǎng)。

1.2 物理實驗與科學思維能力的培養(yǎng)

科學思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等要素。學生在實驗中構建物理模型,選擇科學的論證方法,分析實驗結論,主動思考問題,促進實驗創(chuàng)新,提高科學思維能力。

1.3 物理實驗與科學探究能力的提升

實驗探究占據(jù)核心素養(yǎng)的重要地位,學生按照實驗目的設計實驗步驟,規(guī)范使用實驗器材,進行實驗測量,提高動手能力;學生設計實驗時需要思考減小誤差的問題,分析實驗現(xiàn)象,鍛煉分析能力;實驗結束后,學生根據(jù)實驗結果評價實驗過程,通過交流實現(xiàn)思想碰撞,提高評價能力。

1.4 物理實驗與科學態(tài)度的養(yǎng)成

學生只有形成正確的科學態(tài)度,才能理解科學、技術、社會、環(huán)境的關系,增強社會責任感。學生在選擇、管理、使用器材時,在觀察實驗現(xiàn)象、總結實驗結論時,能養(yǎng)成嚴謹、科學、敢于質疑、客觀公正的科學態(tài)度,形成終身學習的習慣。

2 基于核心素養(yǎng)的高中物理實驗教學策略

在高中物理教學中,實驗教學占據(jù)較大比例,教師需要合理設計教學流程,提升學生的核心素養(yǎng)。高中物理實驗可分為演示實驗、學生分組實驗和課后實驗,不同類型的實驗在培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)方面有不同的側重點,筆者從上述三種實驗入手,提出以核心素養(yǎng)為導向的教學策略。

2.1 在演示實驗中培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)

演示實驗能將物理現(xiàn)象直觀地呈現(xiàn)出來,教師引導學生觀察、分析和總結,促使學生理解物理原理。

在演示實驗中,通常學生實際動手的機會很少,無法有效提升分析推理能力,為此,教師可以引導學生在實驗器材方面進行創(chuàng)新,用簡單的方式展示實驗現(xiàn)象,讓學生在實驗中提高創(chuàng)新能力、發(fā)揮想象力。例如,在“互感”教學中,教師演示趣味實驗:用變頻器和燈泡替代線圈,在燈泡底部纏上線圈,接通變頻器電源,燈泡靠近變頻器時會發(fā)光。這種現(xiàn)象在生活中很少見,因為燈泡一般只有在通電時才能亮,教師在活躍的氣氛中引出互感原理,并且鼓勵學生利用所學知識制作電子產品,如互感音響、互感探照燈,全面提高學生的實驗探究能力和創(chuàng)新能力。

2.2 在學生實驗中培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)

學生實驗主要包括測量類、探究類、驗證類實驗等,是體驗性最強的物理學習方式,可通過實驗設計與動手操作、觀察現(xiàn)象與記錄數(shù)據(jù)、分析歸納、得出結論等環(huán)節(jié),培養(yǎng)學生的科學探究能力。利用學生實驗培養(yǎng)核心素養(yǎng)可以從以下方面入手。

2.2.1 重視小組合作

小組合作是探究式教學活動的一種形式,適用范圍非常廣泛。學生在小組討論中傾聽他人的意見,了解他人解決問題的思路,從而拓寬視野,培養(yǎng)發(fā)散思維。教師可以采取小組合作的形式開展學生實驗,培養(yǎng)學生的團隊合作和創(chuàng)新能力。例如,在進行“單擺實驗”時,教師將學生分成幾個小組,各個小組通過討論制定出個性化實驗方案,小組依據(jù)各自的實驗方案進行實驗操作,記錄和處理實驗數(shù)據(jù),并通過對實驗數(shù)據(jù)的處理,得出擺長與周期之間的關系。隨后,采用Excel中的協(xié)同編輯功能,將各小組的實驗進行數(shù)據(jù)匯總,帶領全體學生對數(shù)據(jù)進行分析、繪制圖像。全班師生可以進入統(tǒng)一文檔分享數(shù)據(jù)、討論數(shù)據(jù),教師也可以根據(jù)不同小組數(shù)據(jù)錄入情況,分析相同點和不同點。

2.2.2 自主運用多樣化實驗手段

教師鼓勵學生運用多樣化手段進行實驗探究,結合實驗原理和實驗目標選擇適合的實驗方案。例如,針對勻變速直線運動實驗,可以利用數(shù)碼相機的高速連拍功能,利用Photoshop軟件制作頻閃照片,從中采集、處理數(shù)據(jù),自主發(fā)現(xiàn)運動規(guī)律。在平拋運動實驗中,可以利用平拋運動實驗器和數(shù)字化實驗系統(tǒng)進行實驗探究,提高學生的信息技術應用和實驗探究能力。

2.2.3 培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

在實驗過中教師應該幫助學生進行規(guī)范的實驗操作,當學生在操作中出現(xiàn)問題時,教師可以將實驗過程錄制下來,投屏到電子白板上,鼓勵學生共同回顧實驗,指出不足之處,總結易出錯的環(huán)節(jié),重點示范,及時評價,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

2.3 在課后實驗中培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)

在課后可引導學生開展拓展性實驗研究,旨在調動學生積極性,加強物理學和生活的聯(lián)系,全面培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

課后實驗是實現(xiàn)知識內化和遷移的重要方式,學生在操作中會結合多方面的物理知識,甚至還會涉及化學、生物等知識。因此,教師應該充分利用課后實驗,鼓勵學生親自動手操作。例如,在學習完“電磁關系”后,教師組織學生開展“制作簡易電動機”的活動,為學生準備了圓柱形強磁鐵、干電池、硬銅絲等。首先要求學生理解實驗原理:通電導線在磁場中受安培力作用;其次,引導學生嘗試制作,發(fā)現(xiàn)、解決制作中出現(xiàn)的問題,直到制作成功(圖1),從中學生體驗到了成功的喜悅,加深了對理論知識的理解,提高了動手能力。

圖1

3 結語

高中物理實驗是形成物理觀念、激活科學思維、提升探究能力、養(yǎng)成科學態(tài)度的重要手段,教師應該立足學生的認知特點,結合多樣化教學手段,創(chuàng)新物理實驗教學模式。利用演示實驗、學生實驗、課后實驗等培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,切實提高他們的核心素養(yǎng)。