李志新

【摘要】核心素養(yǎng)的培養(yǎng)界定了人才培養(yǎng)的效果，尤其在素質(zhì)教育蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，物理這一類理科學(xué)科的關(guān)鍵能力和學(xué)科素質(zhì)的培養(yǎng)尤為重要。從實際情況和學(xué)生特點出發(fā)，精心設(shè)計，巧妙展示物理課程內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生積極猜想，提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣。實驗是高中物理的重要構(gòu)成部分，物理學(xué)習(xí)與實踐密不可分。教師開展“講解+實驗”的教學(xué)模式，帶領(lǐng)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，探究物理奧秘，化抽象為形象，化枯燥為生動，高效提高物理教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)? 高中物理? 實驗教學(xué)

【課題項目】本文系2021年教育部“十四五”教育科研規(guī)劃全國重點課題《核心素養(yǎng)視域下高中物理實驗探究教與學(xué)的策略研究》（課題批準(zhǔn)號：JKY16488）的階段性成果。

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2023）06-0190-03

高中物理被普遍認為是一門很抽象的課程，其涵蓋自然界中的一些現(xiàn)象和規(guī)律，主要有物質(zhì)的運動情況以及它們產(chǎn)生的相互作用等。物理學(xué)完整體系的基本概念與規(guī)律建立在大量的科學(xué)實驗之上，物理實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)和認識物理現(xiàn)象知識，探究物理規(guī)律的重要途徑。教師的教學(xué)中要善于運用實驗調(diào)動學(xué)生的視聽感官，引領(lǐng)學(xué)生通過實驗直觀地探究物理現(xiàn)象和規(guī)律，讓學(xué)生在實踐過程中自己領(lǐng)悟物理原理和觀念，形成科學(xué)態(tài)度和意識，從而能夠?qū)嶋H地提升學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的觀察分析能力、科學(xué)思維以及處理問題能力與實驗?zāi)芰Α?/p>

一、基于核心素養(yǎng)的高中物理實驗教學(xué)的重要性

科學(xué)技術(shù)的進步將人們的思想發(fā)展引向更加開明的階段，伴隨著時代發(fā)展和社會變革，人才培養(yǎng)的要求也越來越高，教育改革也隨之而來。核心素養(yǎng)的培養(yǎng)可謂是當(dāng)前教育改革的主要內(nèi)容，物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是指學(xué)生在具備基礎(chǔ)的物理知識技能的同時還具有對物理知識和規(guī)律的認識能力、對于物理問題能夠獨立思考和積極探究解決的能力，還要求學(xué)生帶著物理知識和技能，關(guān)注生活實際和社會時事，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

早在2014年教育部就確立以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的課程改革方向，2017年物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方向趨于成熟。物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是物理核心素養(yǎng)的四個重要組成部分，也是衡量學(xué)生物理學(xué)習(xí)成果的重要維度。物理觀念是指學(xué)生從物理學(xué)角度出發(fā)概括性地認識客觀世界，對于物質(zhì)構(gòu)成、相互作用、運動規(guī)律、能量等基本物理現(xiàn)象和本質(zhì)形成一個基本的知識框架，并能夠使用基本的物理知識對外界事物如一些物理現(xiàn)象進行解釋?？茖W(xué)思維是指學(xué)生客觀認識事物本質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系，用推理論證的思維方法概括抽象事實，基于事實證據(jù)創(chuàng)造性地提出見解，提高學(xué)生推理、論證、質(zhì)疑、創(chuàng)新的能力。

二、現(xiàn)階段高中物理實驗教學(xué)中存在的問題

（一）重視知識講解，實驗操作不足

信息技術(shù)的發(fā)展為教師的教學(xué)提供極大的便利，很多教師在物理教學(xué)時積極引入了多媒體教學(xué)方式。教師認為利用多媒體給學(xué)生以視頻的形式展示實驗過程同樣能起到實際開展物理教學(xué)活動的成效，教師邊播放視頻邊給學(xué)生講解實驗中的物理現(xiàn)象以及關(guān)鍵的知識點。多媒體教學(xué)雖然能夠節(jié)省教師的課堂教學(xué)時間，但實際的教學(xué)成效并沒有學(xué)生親自開展物理實驗探究活動好。很多學(xué)生在課堂上只是走馬觀花，粗淺地記錄教師講解的實驗內(nèi)容，由于沒有真正的實驗操作，無法使學(xué)生獲得真實的學(xué)習(xí)體驗。學(xué)生的物理探究精神、實踐操作能力也沒有得到良好的鍛煉與發(fā)展，并沒有真正體現(xiàn)物理實驗教學(xué)的價值所在。

（二）過程流于形式，難以達成目標(biāo)

高中物理實驗教學(xué)存在過程流于形式的問題，由于學(xué)生是在教師統(tǒng)一指導(dǎo)之下，在同一個場所，用同樣的器材進行實驗操作，很容易受到教師及其他同學(xué)的干擾，亦步亦趨，按照教師所說的步驟或者其他同學(xué)的操作步驟進行實驗，并沒有個性化地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。這種流于形式的物理實驗探究活動并不能真正地提高學(xué)生的觀察能力、推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用處理問題能力、實驗?zāi)芰?。另外，很多學(xué)生在實驗操作時過于依賴同伴，并沒有在實驗操作的過程中主動思考，積極探究，缺乏合作學(xué)習(xí)的意識。程序化、機械化的物理實驗活動難以達到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)，給教學(xué)的時效性造成嚴重影響。

（三）缺少實驗器材，限制教學(xué)開展

部分學(xué)校的物理實驗儀器數(shù)量不足、過于陳舊，對教師的實驗教學(xué)與學(xué)生的實驗操作造成很大的限制。主要的原因是教學(xué)觀念落后，還停留在應(yīng)試教育的階段，認為學(xué)生只要在學(xué)校內(nèi)把考試要考的內(nèi)容學(xué)會即可，沒有關(guān)注學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的完善。理解能力、推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理問題的能力以及實驗?zāi)芰κ歉呖紝W(xué)生物理能力提出的五個方面要求，但在實際的教學(xué)中往往是實驗?zāi)芰ψ钊菀资艿胶鲆暋W(xué)?；A(chǔ)設(shè)施不完善，沒有與物理教學(xué)配套的實驗器材，限制學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶嵘?，不利于教師教學(xué)活動的開展。

三、基于核心素養(yǎng)的高中物理實驗教學(xué)的策略

（一）創(chuàng)設(shè)物理實踐情境，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念

物理概念是學(xué)生物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，面對一些抽象的物理概念，教師可以利用物理實驗給學(xué)生以直觀形象的認識。觀念的建立需要利用真實的現(xiàn)實情境，物理實驗教學(xué)也同樣如此。在實驗教學(xué)之前，教師可以給學(xué)生引入與之相關(guān)的實踐情境，讓學(xué)生意識到物理學(xué)科物質(zhì)概念的本質(zhì)與內(nèi)涵，拉近學(xué)生與物理學(xué)科之間的距離，之后利用物理實驗幫助學(xué)生形成物質(zhì)運動觀念、相互作用觀念、能量的觀念，并學(xué)會用物理觀念解釋現(xiàn)實生活中的現(xiàn)象與問題。

例如，在《物理觀念形變和彈性形變》的教學(xué)中，為讓學(xué)生真正理解形變和彈性形變，知道什么是彈力及彈力產(chǎn)生的條件，彈力方向的確定等內(nèi)容，教師通過給學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理實踐情境，以生活中的實際現(xiàn)象引入物理課程，進而通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念。教師首先給學(xué)生播放一段視頻，視頻中有一個人用竹竿拉動水中的木塊，模擬拉弓射箭的情境，在這一過程中，竹竿發(fā)生形變。教師讓學(xué)生觀看視頻并回答自己的發(fā)現(xiàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)竹竿在水中拉動木塊由直變彎，但不再拉動木塊后竹竿又會由彎變直。通過這個簡單的小實驗，學(xué)生了解了彈力的產(chǎn)生以及形變的概念。教師讓學(xué)生用手拉皮筋，用手推墻或壓桌面，擠壓玻璃瓶，學(xué)生發(fā)現(xiàn)一些堅硬的物體不容易發(fā)生形變。橡皮筋在一定程度內(nèi)能恢復(fù)到原來的形狀，超過這個限度便不能恢復(fù)到原來的形狀，教師給學(xué)生解釋什么是彈性形變、塑性形變、彈性限度。在簡單的物理實驗幫助下，學(xué)生對物理觀念理解得更加清晰透徹，極大地提高了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。

（二）問題驅(qū)動實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理實驗教學(xué)，教師要綜合地思考“學(xué)什么？怎么學(xué)？有什么意義？”等問題。物理是一門理論性、探究性、實踐性較強的學(xué)科，教師在物理實驗教學(xué)中以問題驅(qū)動為導(dǎo)向，讓學(xué)生在實驗探究中解決各式各樣的問題，以發(fā)展學(xué)生的抽象性、邏輯性、發(fā)散性、形象性、聯(lián)想性科學(xué)思維，教學(xué)指向?qū)W生的發(fā)展，指向?qū)W科的本質(zhì)，相比于讓學(xué)生千篇一律地按照教師所給的步驟完成實驗，更能激活學(xué)生質(zhì)疑、批判、創(chuàng)新的思維能力品質(zhì)。

例如，在“用打點計時器測速度”這一實驗教學(xué)中，教師讓學(xué)生自主閱讀說明書，了解打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理，鍛煉學(xué)生獲取信息、處理信息的自主學(xué)習(xí)能力。教師給學(xué)生展示兩個紙帶，一個紙帶上的點密集，一個紙帶上的點稀疏，讓學(xué)生思考哪個紙帶上的點表示速度快。在實驗之后教師讓學(xué)生總結(jié)自己觀察到的實驗現(xiàn)象和規(guī)律，學(xué)生發(fā)現(xiàn)紙帶上的點越密集，表示瞬時速度越慢；越稀疏，表示瞬時速度越快。教師讓學(xué)生利用打點計時器計算瞬時速度，在實驗過程中及時地記錄整理數(shù)據(jù)，將不同時刻的瞬時速度記錄下來。在學(xué)生自主實驗探究中，教師不會直接地告訴學(xué)生操作步驟，讓學(xué)生自己有更多嘗試的機會，更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的過程中真正理解物理概念定律由何而來。在問題驅(qū)動導(dǎo)向的實驗探究中，學(xué)生學(xué)會了如何用打點計時器測速度、用打點計時器計算瞬時速度的方法，在實驗+邏輯推理的學(xué)習(xí)模式下，思維向前一步。

（三）小組合作探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

物理實驗是高中教學(xué)的重要內(nèi)容，教師在實驗教學(xué)中可以給學(xué)生營造開放、交流、互動、共享的學(xué)習(xí)氛圍，真正做到以學(xué)生為本，讓學(xué)生在合作實驗探究中自主地提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計實驗、制定方案、處理信息、作出結(jié)論、交流探討、評估反思，改變過去的“教師操作，學(xué)生觀看”，讓學(xué)生真正投入到實驗探究學(xué)習(xí)中，經(jīng)歷概念構(gòu)建、規(guī)律探索的完整過程，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，不斷完善學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如，教師在教學(xué)《研究平拋運動》這一課時，給學(xué)生設(shè)計用斜面、小槽、小球等實驗儀器研究平拋運動的物理實驗。教師讓學(xué)生以小組為單位，分工協(xié)作完成實驗。兩名學(xué)生負責(zé)裝置實驗器材，將平拋運動實驗器置于桌面，裝好平拋軌道使之處于水平位置，面板豎直于平面內(nèi)，將描記記錄紙、一張復(fù)寫紙貼于面板上，把接球擋板拉到最上方一格的位置，鋼球靠近定位板釋放，之后再將接球擋板下拉一格，重復(fù)上述操作。兩名學(xué)生負責(zé)觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)。取下記錄紙，學(xué)生得到不同運動的軌跡圖線。在本次的實驗操作中，學(xué)生也會因為操作不規(guī)范而沒有得到預(yù)期理想的實驗效果。經(jīng)過不斷的嘗試與總結(jié)，學(xué)生得到了實驗注意事項，如斜槽末端必須是水平的，貼坐標(biāo)紙時可以用垂線幫助完成，每次要從同一高度無初速度釋放小球。經(jīng)過本次的合作學(xué)習(xí)，學(xué)生的實驗探究能力得到明顯的提升。

（四）利用實驗解決問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)責(zé)任

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是物理學(xué)科的價值內(nèi)核，教師在高中物理教學(xué)中，最重要的是培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度與實事求是的科研精神。物理學(xué)科知識體系構(gòu)建于實驗之上，科學(xué)家對客觀世界的無限探索揭示了自然界中各種各樣的現(xiàn)象背后蘊含的規(guī)律。教師在教學(xué)中讓學(xué)生利用物理實驗解決現(xiàn)實生活中的問題，激勵學(xué)生多關(guān)注現(xiàn)實生活，讓學(xué)生學(xué)以致用，從而更好地認識科學(xué)的本質(zhì)，更好地實現(xiàn)人生價值。

例如，在教學(xué)牛頓第一定律和慣性的內(nèi)容時，教師可以先將學(xué)者的觀點進行闡述，例如亞里士多德的猜想“物體必須在力的作用下才能夠運動”。然后教師可以引出亞里士多德得出的結(jié)論被驗證于廣泛的實際生活現(xiàn)象中，被人們廣泛接受。但是之后的伽利略對亞里士多德的觀點提出質(zhì)疑，因為伽利略認為按照亞里士多德的觀點，小球在水平方向在力的作用下，速度應(yīng)該不增不減，但實際上是小球的速度會逐漸地減慢并停止。這時候教師就可以給學(xué)生設(shè)計雙斜面實驗，讓學(xué)生在實驗中思考：減少右斜面傾角，小球運動最遠距離將發(fā)生什么變化？小球?qū)⑸仙蕉喔叩牡胤剑咳绻懊孀銐蜷L，小球會停下嗎？在本次的實驗中， 學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體運動會受到摩擦力的影響，如果沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒂肋h滾動下去。學(xué)生發(fā)現(xiàn)力是改變物體運動狀態(tài)的原因，但由運動變?yōu)殪o止，則是受到了摩擦力的影響。在本次探究中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)社會科技的進步正是由一位又一位科學(xué)家不斷的推理、實踐、驗證得出的，激起學(xué)生應(yīng)用科學(xué)服務(wù)社會的責(zé)任意識。

四、結(jié)語

綜上所述，學(xué)生在進行物理實驗的過程也是復(fù)習(xí)基本物理知識和技能的過程，而且在物理實驗中，學(xué)生可以實際地探索物理現(xiàn)象產(chǎn)生的過程，讓枯燥的物理知識和抽象的物理定律直觀地展現(xiàn)，讓學(xué)生通過物理實驗提高對于物理的學(xué)習(xí)和探究興趣。而且教師可以以實驗探究為引子，帶領(lǐng)學(xué)生一起探究物理學(xué)科的深層知識，讓學(xué)生在物理實驗中得到物理知識和技能、科學(xué)探究品質(zhì)和科學(xué)精神的培養(yǎng)，能夠在促進學(xué)生實驗?zāi)芰μ嵘耐瑫r達到學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。

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