整合優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)資源，培育學(xué)生綜合素養(yǎng)

物理實(shí)驗(yàn)作為連接理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用的關(guān)鍵橋梁，不僅是驗(yàn)證物理規(guī)律的重要途徑，更是培育學(xué)生綜合素養(yǎng)的核心載體。在實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、參與小組協(xié)作任務(wù)，能夠激發(fā)創(chuàng)新思維、提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，又可培養(yǎng)道德判斷意識(shí)與社會(huì)責(zé)任感。本文將重點(diǎn)探討如何通過整合優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)資源，更有效地培育學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

高中物理實(shí)驗(yàn)資源的整合

1.實(shí)驗(yàn)器材與現(xiàn)代技術(shù)的融合

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備配有精準(zhǔn)的感應(yīng)裝置，能夠準(zhǔn)確察覺力、溫度、壓強(qiáng)這類物理量的微小變動(dòng)。以探究加速度跟力、質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)為例，力感應(yīng)裝置、加速度感應(yīng)裝置與電腦相連，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)收集，并且自動(dòng)生成圖表。學(xué)生能夠清晰地觀察到，力增大，加速度也隨之增大，二者呈現(xiàn)出正比例的規(guī)律，這顯著提高了實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度。與此同時(shí)，直觀形象的圖表以及動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)，讓實(shí)驗(yàn)不再乏味，有助于學(xué)生更深入地理解物理知識(shí)。

現(xiàn)實(shí)中，部分實(shí)驗(yàn)因器材昂貴、操作危險(xiǎn)或耗時(shí)過長難以開展。但在虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過模擬，學(xué)生能“身臨其境”操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，簡便且安全。而且，虛擬環(huán)境能提供各種極端條件，如接近光速的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景。同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)室的交互性強(qiáng)，學(xué)生可自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，激發(fā)創(chuàng)新思維，提升綜合素養(yǎng)。

2.開放實(shí)驗(yàn)室資源

學(xué)生可利用課余、周末等時(shí)間，反復(fù)操作實(shí)驗(yàn)，鞏固課堂所學(xué)。比如，在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生若在課堂上理解不透徹，課后能到實(shí)驗(yàn)室再次探究，加深對(duì)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件等知識(shí)的掌握。學(xué)校建立預(yù)約制度，學(xué)生可通過線上或線下平臺(tái)提前預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)段，實(shí)驗(yàn)室據(jù)此合理安排器材與場(chǎng)地。這既避免資源浪費(fèi)，又確保每位學(xué)生都能順利開展實(shí)驗(yàn)，提升他們的實(shí)踐操作能力。

學(xué)?？梢詷?gòu)建實(shí)驗(yàn)資源共享平臺(tái)，收集各種各樣豐富的物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料。平臺(tái)能夠打破地域的限制，不同地方的老師和學(xué)生都能夠使用到優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)資源。而且，平臺(tái)具備交流互動(dòng)的功能。老師可以在上面分享自己教授實(shí)驗(yàn)課程的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生能夠交流在做實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到的困惑以及新的觀察發(fā)現(xiàn)。

3.跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)資源整合

通過把不同學(xué)科知識(shí)結(jié)合起來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能從多個(gè)學(xué)科的角度，全面理解一個(gè)復(fù)雜現(xiàn)象背后的原理，開闊自己的視野。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生需要綜合運(yùn)用多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。比如，在設(shè)計(jì)一個(gè)研究新型電池性能的實(shí)驗(yàn)時(shí)，就需要把物理中關(guān)于電的知識(shí)和化學(xué)中關(guān)于電化學(xué)的知識(shí)融合起來。

STEM教育理念融合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。物理教學(xué)中可以踐行STEM理念，整合實(shí)驗(yàn)資源。如在研究橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)不穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生首先要用物理力學(xué)分析橋梁受到的力，然后借助數(shù)學(xué)準(zhǔn)確算出這些力的大小和分布情況。并且，要利用現(xiàn)代技術(shù)手段改進(jìn)橋梁的設(shè)計(jì)。這種把不同領(lǐng)域知識(shí)整合起來的方式，打破學(xué)科之間的界限，讓學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，能感受到不同學(xué)科知識(shí)是相互聯(lián)系的，在一個(gè)多學(xué)科相互交叉的環(huán)境里，去解決實(shí)際遇到的問題，在實(shí)踐中提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

高中物理實(shí)驗(yàn)資源整合培育學(xué)生綜合素養(yǎng)

1.探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

（1）開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，激發(fā)問題意識(shí)與創(chuàng)新思維

開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不存在預(yù)先設(shè)定好的一成不變的答案與操作流程，可以繼發(fā)學(xué)生的問題意識(shí)與創(chuàng)新思維。以研究物體運(yùn)動(dòng)為例，學(xué)生在觀察中或許會(huì)留意到物體在不同材質(zhì)的表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，行進(jìn)的距離存在差別，從而產(chǎn)生好奇。學(xué)生基于已掌握的知識(shí)以及日常積累的生活體驗(yàn)，大膽地做出推測(cè)，猜想可能影響物體運(yùn)動(dòng)距離的各種因素，這便是提出假設(shè)的過程。

（2）整合多元實(shí)驗(yàn)資源，賦能自主探究與實(shí)踐能力

實(shí)驗(yàn)器材豐富多樣，從常見的日常物件到先進(jìn)的專業(yè)裝置，能夠契合不同學(xué)生的探索要求。比如，不同材質(zhì)的小球、各種形狀的導(dǎo)電體等，有助于學(xué)生從多個(gè)層面去驗(yàn)證物理原理。并且，多樣化的資源如虛擬實(shí)驗(yàn)軟件、線上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料等，能夠助力學(xué)生開展更有深度、更具廣度的探究活動(dòng)。學(xué)生能夠依照自身的興趣和思考方向，自行挑選恰當(dāng)?shù)钠鞑呐c資源來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。這不但能夠點(diǎn)燃學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的熱情，還能培育他們自主思考、解決問題的能力。

2.合作學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

（1）小組協(xié)同攻堅(jiān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，鍛造團(tuán)隊(duì)協(xié)作硬實(shí)力

當(dāng)學(xué)生以小組形式開展實(shí)驗(yàn)時(shí)，不同成員能發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。有的學(xué)生擅長理論分析，可在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段提供思路；有的學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)操作能保證精準(zhǔn)度；還有的學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力突出，能有效處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。小組成員相互協(xié)作，共同攻克難題。這種合作模式不僅能提高實(shí)驗(yàn)效率，更能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。學(xué)生學(xué)會(huì)傾聽他人意見，理解不同觀點(diǎn)，學(xué)會(huì)分工與配合，為共同目標(biāo)努力。

（2）細(xì)化角色分工強(qiáng)化責(zé)任，塑造擔(dān)當(dāng)有為好品格

在高中物理實(shí)驗(yàn)合作學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者需構(gòu)思科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案，器材管理員要保障實(shí)驗(yàn)器材齊全且完好，操作執(zhí)行者必須規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，數(shù)據(jù)記錄員則要精準(zhǔn)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種明確的分工，使學(xué)生清晰認(rèn)識(shí)到自己在小組中的價(jià)值與作用。隨著實(shí)驗(yàn)推進(jìn)，若某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，對(duì)應(yīng)負(fù)責(zé)的學(xué)生能立刻意識(shí)到自身責(zé)任，主動(dòng)反思并解決問題。長此以往，學(xué)生逐漸將對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的責(zé)任內(nèi)化為自身品質(zhì)，無論面對(duì)學(xué)習(xí)還是生活中的挑戰(zhàn)，都會(huì)積極主動(dòng)承擔(dān)責(zé)任，成為有擔(dān)當(dāng)?shù)膫€(gè)體。

3.情境模擬與角色扮演：強(qiáng)化品德與品格教育

構(gòu)建模擬真實(shí)場(chǎng)景，培育道德感與責(zé)任意識(shí)。在設(shè)定的模擬場(chǎng)景里，學(xué)生會(huì)遇到許多和物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的“實(shí)際難題”，這些難題經(jīng)常會(huì)涉及道德方面的選擇。比如，在模擬能源開發(fā)實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景中，學(xué)生要思考怎樣在獲取能源的同時(shí)，盡可能降低對(duì)環(huán)境的破壞。這種模擬真實(shí)社會(huì)場(chǎng)景的方式，巧妙地把道德教育融入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。學(xué)生不再僅僅是單純學(xué)習(xí)物理知識(shí)，而是在復(fù)雜場(chǎng)景中學(xué)會(huì)思考自身行為產(chǎn)生的后果，明白自己肩負(fù)的道德責(zé)任，提升自身的品德修養(yǎng)。