試析高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

盧萬昌

摘 要：《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)定義為基礎(chǔ)自然科學(xué)，其教學(xué)方向是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、普遍現(xiàn)象、相互作用關(guān)系、常規(guī)運(yùn)動規(guī)律、以及針對預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所采取的實(shí)驗(yàn)方法和思考方式。但是由于傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在主觀認(rèn)知不足、教學(xué)體驗(yàn)度低、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象模糊等情況，以至于針對學(xué)生的核心素的養(yǎng)培養(yǎng)效果欠佳。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 核心素養(yǎng) 培養(yǎng)策略

一、高中學(xué)生物理知識體系的核心素養(yǎng)重點(diǎn)

培養(yǎng)高中生物理知識體系的核心素養(yǎng)尤為重要，其實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法的認(rèn)知，皆為核心素養(yǎng)的培養(yǎng)重點(diǎn)。而學(xué)生是否掌握實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，并形成對于物理學(xué)科的思維意識，都是基于核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。為了培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，必須優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，培養(yǎng)學(xué)生對于物理知識的興趣，并認(rèn)識物理學(xué)對科技進(jìn)步積極影響。

二、當(dāng)前高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中核心素養(yǎng)培養(yǎng)方向的誤區(qū)

1.主觀認(rèn)知不足

物理知識體系本身是相對抽象的概念和理論，在現(xiàn)實(shí)生活中無法直接找到有利于直觀表達(dá)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法。以“摩擦力”物理教學(xué)為例，其單一力度的計(jì)算或者方向闡述相對模糊，而且在九年義務(wù)教育中學(xué)生對于摩擦力的主觀認(rèn)知已經(jīng)形成，此時(shí)多數(shù)教師認(rèn)為可以減少或取締摩擦力實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。[1]

2.教學(xué)體驗(yàn)度低

物理實(shí)驗(yàn)課程中相關(guān)設(shè)備有限，是核心素養(yǎng)培養(yǎng)效力不足的客觀限制。以“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為例。所需要的必備實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、細(xì)線、小桶、砂、托盤天平、砝碼、小車、墊木、附加定滑輪的木板、低壓交流電源、以及導(dǎo)線和米尺等。雖然這些設(shè)備普通高中都以準(zhǔn)備，但是數(shù)量并不充裕。每節(jié)課程只能由教師操作完成，而學(xué)生觀察記錄。而這樣的教學(xué)模式，并無法讓學(xué)生產(chǎn)生較高的體驗(yàn)度。單純的記錄和觀察也無法產(chǎn)生更高的實(shí)驗(yàn)興趣，因此產(chǎn)生了阻礙核心素養(yǎng)發(fā)展的制約性。[2]

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象模糊

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)課題呈現(xiàn)出較為模糊的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，誤導(dǎo)了學(xué)生的理解與認(rèn)知。以“超重和失重”的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為例，其教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置存在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象模糊不清的情況，當(dāng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后并未得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，容易對超重和失重概念混淆，誤以為超重是重力增加后的結(jié)果，而失重是重力減少后產(chǎn)生是現(xiàn)象。也有部分學(xué)生出現(xiàn)過誤以為失重是加速度方向必然向下的認(rèn)知偏差。那么這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容并未完全揭示“超重和失重”的物理實(shí)驗(yàn)原理，從而對學(xué)生產(chǎn)生了誤導(dǎo)，對于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重阻礙。

三、基于核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

1.針對所有教學(xué)科目開發(fā)適應(yīng)度較高的小實(shí)驗(yàn)課題

由于目前尚無直接的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以直接測量或者描述摩擦力的具體方向，在高中物理實(shí)驗(yàn)課程中，教師誤以為學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)過程中已經(jīng)掌握了此部分的知識點(diǎn)，也很少將“摩擦力”知識點(diǎn)部分作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)。然而針對小實(shí)驗(yàn)課題開展，正視扎實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)基礎(chǔ)的關(guān)鍵。為此，適當(dāng)開展針對并未引起重視的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，也是當(dāng)前核心素養(yǎng)的關(guān)鍵培養(yǎng)環(huán)節(jié)。學(xué)生判斷摩擦力的產(chǎn)生方向較為困難，通過以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將毛刷或牙刷作為實(shí)驗(yàn)工具，可以根據(jù)毛的走向引導(dǎo)學(xué)生清楚認(rèn)識滑動摩擦力方向，進(jìn)而形成客觀的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知。一方面，需要引導(dǎo)學(xué)生在平面上進(jìn)行刷毛滑動，以平面不動而毛刷滑動方向?yàn)榕袛嗝⑺芑瑒幽Σ亮Φ木唧w方向。另一方面，可以適當(dāng)進(jìn)行反向操作或多方向?qū)嶒?yàn)操作，引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析實(shí)驗(yàn)規(guī)律，并精準(zhǔn)判斷滑動摩擦力的產(chǎn)生方向。這樣一來，相當(dāng)于將簡單的物理現(xiàn)象具象化，更加有助于學(xué)生的理解與認(rèn)知，進(jìn)而為核心素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐教學(xué)基礎(chǔ)。

2.增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)課程中教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的學(xué)生體驗(yàn)度

物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知物質(zhì)相互作用關(guān)系的必要基礎(chǔ)，其學(xué)生實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)度越高，教學(xué)成效越為良好，而核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)條件越為突出。為此，重視并增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)課程中教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的學(xué)生體驗(yàn)度，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵要務(wù)。以“力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為例，以往教學(xué)環(huán)節(jié)中教師以自身實(shí)驗(yàn)成功率為教學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)質(zhì)上忽略了學(xué)生個(gè)體在實(shí)驗(yàn)中的體驗(yàn)度問題。而實(shí)驗(yàn)中必須采用彈簧秤測拉力時(shí)，學(xué)生往往會出現(xiàn)操作拉力方向應(yīng)與軸線方向并未一致，或者彈簧秤并未保持在零刻度等實(shí)驗(yàn)偏差。此時(shí)必須糾正學(xué)生的實(shí)驗(yàn)盲點(diǎn)，才能規(guī)避實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不清晰的問題。通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)角度、精準(zhǔn)測量實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn)位置和線方向、以及統(tǒng)一標(biāo)度等操作，保證還原實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的客觀條件，才能讓學(xué)生產(chǎn)生更高的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)度，進(jìn)而促進(jìn)并支持核心素養(yǎng)的培養(yǎng)效果。

3.有效區(qū)分相似概念的對比實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法開發(fā)策略

設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，是有效區(qū)分相似概念，規(guī)避學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知偏差或邏輯混淆的關(guān)鍵。核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，也是基于學(xué)生對于物理知識體系的理論基礎(chǔ)，如果相關(guān)概念出現(xiàn)混淆，也容易造成教學(xué)成效偏低的不利局面。為此，本文結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以“超重和失重”的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為例，提供兩種簡單的實(shí)驗(yàn)操作流程解析。方案一：由學(xué)生手托一疊捆綁的書本，先引導(dǎo)學(xué)生感受書本對手造成的壓力，再感受突然下降的壓力，最后體驗(yàn)當(dāng)突然停止時(shí)壓力倍增的感覺。以快速下降和突然停止時(shí)作為解釋“超重和失重”的現(xiàn)象，也更加具有說服力和體驗(yàn)感。方案二：用較大的螺帽在量筒里的水中下降來演示失重現(xiàn)象，并將其設(shè)置在平衡稱中，依次設(shè)置連帶性問題，如天平是否會平衡，如果失衡會向哪一側(cè)傾斜。進(jìn)而由學(xué)生的主觀判斷對比真實(shí)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生形成針對“超重和失重”物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的主觀認(rèn)知，才能真正培養(yǎng)學(xué)生對物理知識體系的客觀認(rèn)識，也是有效區(qū)分相似概念，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的最佳效果。[3]

結(jié)語

雖然長期以來高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終將學(xué)生的核心素養(yǎng)作為重要的培養(yǎng)方向，但是依然無法規(guī)避實(shí)驗(yàn)方法不足與實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏的客觀條件限制。因此，也逐漸形成了高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中核心素養(yǎng)培養(yǎng)方向的雙向誤區(qū)。為此，本文建議針對所有教學(xué)科目開發(fā)適應(yīng)度較高的小實(shí)驗(yàn)課題，增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)課程中教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的學(xué)生體驗(yàn)度，有效區(qū)分相似概念的對比實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法開發(fā)策略。進(jìn)而提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的呈現(xiàn)效果，為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)提供良好的教學(xué)環(huán)境與條件。

參考文獻(xiàn)

[1]王蓓.創(chuàng)新靜電演示實(shí)驗(yàn) 提高學(xué)生核心素養(yǎng)——以“靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”教學(xué)為例[J].物理教學(xué)，2017，39（11）：23-25.

[2]郭傳昌.以“超重和失重為例”談核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高中物理教學(xué)[J].中華少年，2017（32）：76.

[3]顧建新，陸振華.基于核心素養(yǎng)的高中物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例研究——以“庫侖定律”教學(xué)為例[J].物理之友，2017，33（10）：1-3+7.