李池華

(廣東省英德市第一中學(xué)，廣東 清遠(yuǎn) 513000)

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。[1]物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，物理實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生建構(gòu)物理概念、理解物理規(guī)律的重要途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、遷移能力、創(chuàng)新能力的重要手段，更是培養(yǎng)學(xué)生良好科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的重要途徑。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑

物理實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)有著重要的作用與價(jià)值。通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問題，分析問題的產(chǎn)生原因，研究問題的解決方法，設(shè)計(jì)問題的解決方案，在此過程中促進(jìn)問題解決能力、分析論證能力、創(chuàng)造性思維能力等高階能力的發(fā)展，提升“科學(xué)思維”能力。學(xué)生分析情境問題后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作并獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果得出結(jié)論，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生之間分工合作、討論交流，落實(shí)“科學(xué)探究”的培養(yǎng)要求。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)客觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出研究的問題，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的實(shí)驗(yàn)操作，基于實(shí)驗(yàn)證據(jù)獲得物理知識(shí)，再將物理知識(shí)應(yīng)用于社會(huì)和生活，這正是“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”培養(yǎng)目標(biāo)的具體落實(shí)。[2]

2 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的策略

2.1 在實(shí)驗(yàn)情境中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

觀察是指人迅速、敏銳地發(fā)現(xiàn)事物細(xì)節(jié)和特征等方面的能力，是人對(duì)客觀事物的一種生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)形式?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)基于仔細(xì)的觀察，科學(xué)探究源于問題，而問題在很大程度上源于對(duì)身邊事物的觀察與思考，觀察是收集科學(xué)事實(shí)、形成科學(xué)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，是檢驗(yàn)假說和理論的重要方法。

例1：在“平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)器材如圖1所示，請(qǐng)按下列要求進(jìn)行不同形式的實(shí)驗(yàn)操作并完成相關(guān)的觀察。

圖1

(1) 在實(shí)驗(yàn)裝置中有幾個(gè)小球？

(2) 每個(gè)小球在釋放后分別做什么運(yùn)動(dòng)？

(3) 將A球和B球同時(shí)釋放，你觀察到了什么現(xiàn)象？

(4) 將A球和C球同時(shí)釋放，你觀察到了什么現(xiàn)象？

(5) 將三個(gè)小球同時(shí)釋放，你觀察到了什么現(xiàn)象？

觀察能力具有層次性，學(xué)生對(duì)以上問題的回答表征了不同水平層次的觀察能力(表1)。

表1

在同一個(gè)情境中，有時(shí)只有一個(gè)現(xiàn)象發(fā)生，有時(shí)會(huì)有多個(gè)現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生；有些現(xiàn)象是顯性的，有些是隱性的。觀察什么？怎么觀察？實(shí)驗(yàn)前教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出有依據(jù)的猜測(cè)，使觀察有目的、有計(jì)劃、有重點(diǎn)。通過演示實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生由單一的觀察到全面的觀察，由表層的觀察到深層的觀察，讓學(xué)生思考：觀察到的物理現(xiàn)象能夠說明什么問題？

2.2 在實(shí)驗(yàn)情境中提升學(xué)生的思維品質(zhì)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情境，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)與學(xué)生的原有認(rèn)知形成鮮明對(duì)比，產(chǎn)生強(qiáng)烈的思維沖突，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考沖突背后的原因，自主構(gòu)建對(duì)物理概念和規(guī)律的認(rèn)識(shí)，提升思維品質(zhì)。

例2：如圖2所示在“力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)時(shí)先用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O，為了引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)成零度把橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，得出分力與合力的關(guān)系為F=F1+F2；最后用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度也把橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，得出F≠F3+F4，與學(xué)生之前得出的合力與分力的結(jié)論發(fā)生沖突。

圖2

在保證相同作用效果的情況下，設(shè)置如表2所示的問題，引導(dǎo)學(xué)生在排除錯(cuò)誤判斷的同時(shí)尋找新的方法，換個(gè)角度思考往往就是創(chuàng)新思維的開始。

表2

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)與已有認(rèn)知相沖突，從而對(duì)現(xiàn)有認(rèn)知的科學(xué)性和合理性提出疑問，萌發(fā)新的猜想，并在接下來的實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)探究，尋找答案，這是激發(fā)學(xué)生積極思考、培養(yǎng)高階思維能力的有效途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑、創(chuàng)新精神的具體體現(xiàn)。

2.3 在實(shí)驗(yàn)情境中訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維

科學(xué)思維方法是人們認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律和解決實(shí)際問題的重要方法，是連接知識(shí)與能力的橋梁，是促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展和落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生重視研究物理問題的思路和方法，為他們探究未知問題提供基本的方法和必要的幫助，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

圖3

例3：在“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為“重的物體下落得快”，容易猜想物體的質(zhì)量是影響下落快慢的因素?？赏ㄟ^如圖3所示的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一猜想，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證物體的質(zhì)量是否會(huì)影響下落的快慢，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用控制變量法和對(duì)比法，保持兩物體從相同高度、由靜止釋放，然后通過3次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)過程中采用科學(xué)的方法，從不同角度落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求(表3)。

表3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及落實(shí)的核心素養(yǎng)要素

在物理教學(xué)中顯化科學(xué)思維方法的教育，它不但可以提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，也可以進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。[3]中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要注重在實(shí)驗(yàn)情境中滲透科學(xué)思維方法，讓學(xué)生經(jīng)歷問題分析后運(yùn)用相應(yīng)的方法進(jìn)行問題研究，在循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)過程中領(lǐng)悟科學(xué)方法，潛移默化地養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。

2.4 在實(shí)驗(yàn)情境中養(yǎng)成學(xué)生的科學(xué)態(tài)度

物理實(shí)驗(yàn)是養(yǎng)成學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、提高他們的社會(huì)責(zé)任感的有效途徑，實(shí)驗(yàn)過程在一定程度上就是科學(xué)研究的過程，在體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程時(shí)要讓學(xué)生體會(huì)其中的思想方法和人文精神。

例如在“探究自由落體運(yùn)動(dòng)”等實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家都善于從看似平常的現(xiàn)象中細(xì)心地觀察與思考，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的品質(zhì)和百折不撓的毅力；有懷疑和批判的精神，不迷信權(quán)威，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，在事實(shí)的基礎(chǔ)上提出新觀點(diǎn)、新理論；運(yùn)用創(chuàng)新的思維和實(shí)驗(yàn)方法，通過理論分析與實(shí)驗(yàn)論證，基于證據(jù)和邏輯推理得出結(jié)論。在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的活動(dòng)應(yīng)是多方面的，既有思維過程，又有動(dòng)手操作，學(xué)會(huì)分工合作，尊重他人，培養(yǎng)學(xué)生重實(shí)踐、重事實(shí)、重證據(jù)的科學(xué)態(tài)度，并把實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度融入平時(shí)的學(xué)習(xí)和生活之中。教師要充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)的育人功能，讓學(xué)生形成正確的歷史觀、人文觀、科學(xué)觀，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。

3 結(jié)語

基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)，要讓學(xué)生親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程，在實(shí)驗(yàn)情境中形成物理觀念；讓學(xué)生在不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中進(jìn)行深層探究，從而感悟科學(xué)研究方法和知識(shí)的發(fā)生過程，培養(yǎng)批判性思維、問題解決能力、創(chuàng)造性思維等高階思維能力；[4]養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，在獲得知識(shí)的同時(shí)形成必備品格和關(guān)鍵能力，切實(shí)提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。