摘 要：物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)要素.這四個(gè)要素中，物理觀念代表知識(shí)的內(nèi)化，是其他核心素養(yǎng)的基礎(chǔ);科學(xué)思維的培養(yǎng)是物理教學(xué)的核心;科學(xué)探究是物理教學(xué)的手段，同時(shí)也是學(xué)生應(yīng)掌握的方法;科學(xué)態(tài)度與責(zé)任貫徹在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中.物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科， 如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更好地落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)是目前值得研究的一個(gè)課題.

關(guān)鍵詞：物理學(xué)科核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

文章編號(hào)：1008-4134（2019）16-0005 ? ?中圖分類號(hào)：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：熊藝（1974-），女，湖北人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：物理實(shí)驗(yàn)、教學(xué)行動(dòng)研究.

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)過(guò)程能夠讓學(xué)生真正理解物理知識(shí)的結(jié)構(gòu)、物理概念和物理規(guī)律的形成過(guò)程，從物理學(xué)視角形成關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)，對(duì)概念和規(guī)律的提煉形成物理觀念;物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，讓學(xué)生重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用，關(guān)注科學(xué)推理結(jié)論，重視科學(xué)推理過(guò)程，增強(qiáng)科學(xué)推理時(shí)的證據(jù)意識(shí)，在質(zhì)疑、創(chuàng)新過(guò)程中發(fā)展思維能力;物理實(shí)驗(yàn)還能幫助學(xué)生確立以“核心素養(yǎng)”的視角觀察科學(xué)探究目標(biāo)，設(shè)計(jì)有邏輯的自主探究過(guò)程，創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究的真實(shí)情境，提高學(xué)生的科學(xué)探究技能，在科學(xué)探究中提升科學(xué)素養(yǎng);學(xué)生用自己所學(xué)的知識(shí)分析、解釋和解決物理實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際問(wèn)題，體驗(yàn)在分析解決實(shí)際問(wèn)題中成功的愉悅，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感以及承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的信心，為學(xué)生樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感創(chuàng)造最基本的條件.

1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，促成物理觀念的形成

物理觀念是對(duì)物理概念、規(guī)律的提煉與升華，所以概念、規(guī)律是觀念的基礎(chǔ).教學(xué)中要注意通過(guò)實(shí)驗(yàn)，促成學(xué)生透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)概念規(guī)律進(jìn)行深度理解，從而形成物理觀念.

例如：在“滬科版“教材高一上“研究共點(diǎn)力的合成”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)步驟較多，尤其是幾個(gè)記錄，記錄結(jié)點(diǎn)O伸長(zhǎng)到的位置O′，記錄合力和兩個(gè)分力的大小和方向.記錄只是一個(gè)表象，為什么要記錄呢？我們可以找一組學(xué)生到前面在黑板上做實(shí)驗(yàn)，讓他們記錄一對(duì)合力與分力.然后提問(wèn)：為什么這個(gè)力是合力？合力的概念是什么？這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是“研究合力與兩個(gè)分力的關(guān)系”，合力的概念是能替代幾個(gè)力的這個(gè)力.理解這個(gè)概念要抓住“能替代”這幾個(gè)字，“等效”才能“替代”，再提問(wèn)：力作用在物體上會(huì)產(chǎn)生什么效果呢？這個(gè)實(shí)驗(yàn)利用的是力的哪種效果？如何實(shí)現(xiàn)力的等效呢？力作用在物體上可以使物體形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，力作用在橡皮筋上使橡皮筋發(fā)生形變，兩次形變一模一樣就實(shí)現(xiàn)了力的等效.提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)操作中什么步驟保證兩次等效？要保證兩次形變一模一樣，第一次拉橡皮筋時(shí)要記下結(jié)點(diǎn)O伸長(zhǎng)到的位置O′.提問(wèn)：可否描述成兩次拉橡皮筋的長(zhǎng)度相同？不行，因?yàn)榱κ鞘噶?，還要保證方向相同.最后提問(wèn)：那在記錄合力和分力的時(shí)候，如何記錄合力和分力的方向？在細(xì)線下方離O′較遠(yuǎn)的地方點(diǎn)一個(gè)點(diǎn).實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中突出了矢量的特點(diǎn)，這種核心思路和視角，普遍用于力、電、熱等知識(shí)中矢量問(wèn)題的分析，是概念和規(guī)律的提煉.

物理觀念并不是物理概念和規(guī)律，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)概念和規(guī)律的提煉，可以把這些概念和規(guī)律組合成優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，成為某一知識(shí)領(lǐng)域的核心內(nèi)容，是觀察問(wèn)題的關(guān)鍵視角，是解決問(wèn)題的思維指南，物理觀念的形成不是一節(jié)課就能解決的，而是教師有這個(gè)意識(shí)，每一節(jié)課都把這個(gè)放在教學(xué)任務(wù)中，在恰當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)促成學(xué)生形成物理觀念.

2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加快科學(xué)思維的培養(yǎng)

“科學(xué)思維” 是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式;是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過(guò)程;是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用;是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力與品格.

例如在“滬科版“高中拓展教材 “研究磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流的方向”實(shí)驗(yàn)中，很多教師事先設(shè)置好表格，讓學(xué)生邊做實(shí)驗(yàn)邊填表格，這樣學(xué)生只是機(jī)械操作，思維毫無(wú)收獲.教師應(yīng)該只畫(huà)出前兩行，學(xué)生只需記錄穿過(guò)線圈的磁方向和檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向.科學(xué)思維和科學(xué)推理過(guò)程如下，先提問(wèn)：俯視時(shí)感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針？學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)缺少一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)步驟，即用電源來(lái)檢驗(yàn)檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向與感應(yīng)電流的方向關(guān)系，表格上加一行.線圈中感應(yīng)電流方向是水平面上的，而線圈中的磁場(chǎng)方向是豎直面上的，兩個(gè)物理量一個(gè)電流一個(gè)磁場(chǎng)，可見(jiàn)，兩者的關(guān)系比較復(fù)雜，難以直接描述.當(dāng)兩者的關(guān)系比較復(fù)雜難以直接描述時(shí)，是不是可以找一個(gè)“中介”來(lái)描述它們之間的關(guān)系，這個(gè)“中介”就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，表格上加一行.這樣就能找到感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向和原磁場(chǎng)方向關(guān)系是相同還是相反.再提問(wèn)：什么條件下相同，什么條件下相反呢？線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是磁通量發(fā)生變化，因此，感應(yīng)電流的方向必定跟磁通量的變化有關(guān)，表格上加一行.磁通量的變化只有兩種情況：增大和減小.因此，推理出磁通量的變化跟兩個(gè)磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系，即：…… 增加，…… 相反，…… 減小，…… 相同.再進(jìn)一步概括得出：線圈中感應(yīng)電流的方向和磁通量變化的關(guān)系為：… 阻礙 … 變化.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不僅關(guān)注由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理的結(jié)論，更要重視推理的過(guò)程，要增強(qiáng)科學(xué)推理時(shí)的證據(jù)意識(shí).上面表格的形成過(guò)程就是把“理解知識(shí)”變?yōu)椤斑M(jìn)行創(chuàng)造”，讓學(xué)生在課堂中完成一個(gè)具體項(xiàng)目的創(chuàng)造，更能增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和提高創(chuàng)造能力.

3 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，提高科學(xué)探究的技能

科學(xué)探究是學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、發(fā)展科學(xué)思維、形成科學(xué)態(tài)度的手段和途徑.科學(xué)探究是運(yùn)用科學(xué)的方法，發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律的過(guò)程.科學(xué)探究是一種綜合能力，包括提出問(wèn)題、問(wèn)題解決、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、論證能力、交流合作.在高三復(fù)習(xí)課中，教師更應(yīng)該重視科學(xué)探究的作用，創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究的真實(shí)情境，在探究中提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).例如“滬科版“教材高一上“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，除了實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是確定的，其他的都可以變化情境.要“加速度與力的關(guān)系”，必須要測(cè)出小車(chē)的加速度和小車(chē)的合外力，加速度除了DIS位移傳感器，還可以用什么器材？通過(guò)什么原理？可以用一個(gè)光電門(mén)傳感器，用尺測(cè)量小車(chē)由靜止釋放到運(yùn)動(dòng)到傳感器處的距離，原理是v2t=2as;也可以是兩個(gè)光電門(mén)，用尺測(cè)量?jī)蓚€(gè)光電門(mén)傳感器之間的距離，原理是v2t-v20=2as;還可以是兩個(gè)光電門(mén)，用秒表測(cè)量小車(chē)在兩個(gè)光電門(mén)之間運(yùn)動(dòng)需要的時(shí)間，原理是v=v0+at.關(guān)于力的測(cè)量，課本上用鉤碼的重力代替小車(chē)的合外力，要求細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力與軌道保持水平、小車(chē)與軌道的摩擦力忽略、鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量.教師應(yīng)該以“素養(yǎng)”的視角設(shè)計(jì)有邏輯的自主探究過(guò)程或探究情境，可以問(wèn)：如果不滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量，圖線有什么變化？如果不滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量，可以用什么器材準(zhǔn)確測(cè)得合外力？如果不滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量，圖線會(huì)彎曲，加速度越來(lái)越接近重力加速度，如果不滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量，可以用力傳感器準(zhǔn)確測(cè)得合外力.

總之，一個(gè)實(shí)驗(yàn)只有實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是確定的，而實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)方法及步驟都可以是靈活多變的.教師應(yīng)該以“素養(yǎng)”的視角觀察科學(xué)探究的整個(gè)過(guò)程，只有將各種實(shí)驗(yàn)思想靈活地綜合運(yùn)用和創(chuàng)造性地發(fā)揮，才能達(dá)到理想的教學(xué)效果.教師要對(duì)課本中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度來(lái)思考物理問(wèn)題， 提高學(xué)生的科學(xué)探究技能和能力.

4 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，樹(shù)立科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

廣義的講，“科學(xué)態(tài)度”包括學(xué)習(xí)興趣、求真精神和團(tuán)隊(duì)作風(fēng)等，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，另一方面，還能讓學(xué)生保持這種學(xué)習(xí)興趣.例如“滬科版“教材高二上“直流電動(dòng)機(jī)”一課的教學(xué)中，課堂的最后是學(xué)生自己根據(jù)已有器材組裝電動(dòng)機(jī)，結(jié)果20組同學(xué)只有3組成功，教師提醒學(xué)生他們組裝的電動(dòng)機(jī)在下一節(jié)課要用來(lái)做“測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)的效率”的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的積極性特別高，有的小組本來(lái)完成了組裝，還跑到實(shí)驗(yàn)室想辦法優(yōu)化，擔(dān)心自己的電動(dòng)機(jī)在下一節(jié)課不能用或性能不夠好.“測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)的效率”的實(shí)驗(yàn)步驟較少：連接電路——電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)盛砝碼的小盤(pán)勻速向上運(yùn)動(dòng)——測(cè)小盤(pán)上升所用時(shí)間及上升高度，并記下電流、電壓表的示數(shù)——計(jì)算電動(dòng)機(jī)的效率.學(xué)生用學(xué)校提供的電動(dòng)機(jī)得到的效率都低于20%，當(dāng)他們把自己的電動(dòng)機(jī)接上去時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率低于10%，有的還無(wú)法使用.學(xué)生們體會(huì)到將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐還需要解決很多實(shí)際問(wèn)題.教師建議他們先用實(shí)驗(yàn)室提供的電動(dòng)機(jī)想辦法提高效率，他們踴躍討論，找到要減少時(shí)間、高度、電流、電壓這些測(cè)量的誤差，小盤(pán)要以較小的速度勻速上升等等，再次實(shí)驗(yàn)，電動(dòng)機(jī)的效率最高的可達(dá)37%.

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生既感受到了成功地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題帶給他們的愉悅，又激發(fā)他們奮發(fā)學(xué)習(xí)的斗志，為使他們?cè)谖磥?lái)成為有擔(dān)當(dāng)、有責(zé)任感和使命感的一代新人奠定為基礎(chǔ).

物理作為一門(mén)抽象的自然科學(xué)，對(duì)學(xué)生提出了較高的要求.教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，要充分重視并不斷探索如何將實(shí)驗(yàn)與培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，多引導(dǎo)學(xué)生從“素養(yǎng)”的視角考慮問(wèn)題，循序漸進(jìn)地提升學(xué)生的素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

[1]孫媛. 基于情境認(rèn)知理論培養(yǎng)高中生物理核心素養(yǎng)的教學(xué)研究[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學(xué)，2018.

[2]周慶武.如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)高中生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)[J].西部素質(zhì)教育，2018，4（14）：71.

[3]唐永忠.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].文理導(dǎo)航（中旬），2019（06）：52.

[4]倪佳燕.如何在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透物理核心素養(yǎng)教育[J].名師在線，2019（12）：39-40.

[5]陳美琴.核心素養(yǎng)下提高初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的研究[J].數(shù)理化解題研究，2019（11）：47-48.

[6]鄭曉偉.基于核心素養(yǎng)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2019（04）：104-105.

[7]黎莎.基于物理核心素養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)——以人教版“探究水的沸騰”為例[J].中學(xué)物理，2019，37（08）：42-44.

（收稿日期：2019-04-09）