關于創(chuàng)新實驗設計,培養(yǎng)高中生的物理核心素養(yǎng)的探討

姜紅　朱美霞

【內(nèi)容摘要】培養(yǎng)高中生的物理核心素養(yǎng)是高中物理教學的重要目標，對其實驗教學來說，在許多環(huán)節(jié)和細節(jié)處都能進行創(chuàng)新設計，從而更好的培養(yǎng)高中生的物理核心素養(yǎng)，據(jù)此，本文對高中物理實驗的創(chuàng)新設計進行研究，并探討其如何培養(yǎng)高中生物理核心素養(yǎng)。

【關鍵詞】創(chuàng)新實驗設計?高中生?物理核心素養(yǎng)?培養(yǎng)策略

筆者認為，高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)過程應貫穿于整個物理實驗過程當中，并充當“導向標”的角色，即教師在物理實驗過程中根據(jù)物理核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容進行物理實驗的創(chuàng)新設計，從而達到培養(yǎng)高中生物理核心素養(yǎng)的最終目標。

一、高中物理核心素養(yǎng)

1.高中物理核心素養(yǎng)定義

高中物理核心素養(yǎng)即學生在物理學習中不斷總結和積累的各種學習能力的統(tǒng)稱，其既是在教學過程培養(yǎng)起來的，也反作用于整個教學過程，推動教學效率和教學質量的提升?？偟膩碚f，高中物理核心素養(yǎng)是學生學習物理知識，探究物理規(guī)律的必要前提和基礎。

2.高中物理核心素養(yǎng)內(nèi)容

高中物理屬于理科，重在計算和推理，因此其核心素養(yǎng)內(nèi)容與語文等文科核心素養(yǎng)略有不同，主要包括以下幾點：①科學思維（邏輯思維和推理能力）;②實驗探究（物理實驗操作能力）;③物理觀念（物質觀念、運動觀念等等）;④科學態(tài)度與責任。

二、如何創(chuàng)新實驗設計，培養(yǎng)高中生的四大物理核心素養(yǎng)

1.革新教學理念是根本前提

隨著新課改的不斷推進，傳統(tǒng)的“以教師為課堂中心”的教學理念已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代課堂教育的實際需求，尤其對操作性和實踐性較強的物理實驗教學來說，革新教學理念，樹立“以學生為課堂中心”的人本教育理念，對激發(fā)學生的學習積極性和主動性，實現(xiàn)實驗過程創(chuàng)新設計具有根本性影響。

2.優(yōu)化實驗指導方法是基本內(nèi)容

（1） 運用思維導圖培養(yǎng)學生的邏輯思維和推理能力

思維導圖被稱作革命性的思維工具，其以直觀性強、辨識度高等特點成為了教師在教學過程中經(jīng)常用到的教具。物理實驗過程中，教師也可以運用思維導圖將教學思維、實驗思路等抽象性事物具象化，降低學生的理解難度，繼而培養(yǎng)其邏輯思維和推理能力。

（2） “指導+實踐”的實驗方式培養(yǎng)學生的實驗實操能力

“指導+實踐”的實驗方式共分為兩個階段。第一階段為指導階段，即教師根據(jù)教材內(nèi)容、實驗內(nèi)容整理實驗過程，并給學生演示、總結實驗過程中的關鍵環(huán)節(jié)，目的在于讓學生掌握整個實驗過程;第二階段為實踐階段，即學生作為主體，統(tǒng)籌安排整個物理實驗過程，鼓勵創(chuàng)新和合作，要求每個人都要動手操作。

3.采用演示教學法培養(yǎng)學生的物理觀念

（1）物質觀念

物質是不以人的意識為轉變的客觀存在，從較為簡單的角度思考，物質即我們生活中常說的“實物”，所以，教師在教學過程可以通過演示生活中的“實物”來說明何為物質觀念，即“實物”是客觀存在的，想憑空讓它消失是不可能的。

（2）運動觀念

運動是絕對的，靜止是相對的，這是物理學中的一個基本理論，即物質無時無刻不在運動，教學過程中，教師可以通過演示“飛行員在飛行國策和那個中如何徒手抓子彈”，從而分析運動和靜止的關系，即飛行員和子彈同速情況下，兩者相對靜止，但實際情況是兩者都在隨時間高速運動。

（3）能量觀念

能量守恒定律是物理學中非常重要的一個定律，即認為能量只能轉移而不會憑空消失，教學過程中，教師可以通過演示“小球從靜止到運動再到靜止”的過程，并畫受力分析圖，分析小球的動能因何產(chǎn)生而又轉移到了何處，即通過摩擦力轉化成了熱能。

三、高中物理實驗設計創(chuàng)新的實例分析——研究勻變速直線運動

1.基本實驗過程介紹

（1） 實驗操作：先接通打點計時器的電源，然后釋放紙帶，讓重錘自由落下，再關閉電源，記錄紙帶上點到點之間的距離。

（2） 根據(jù)勻變速直線運動的推論△x=aT2，有以下等式可成立：

x6-x3=3a1（2T）2…①

x5-x2=3a2（2T）2…②

x4-x1=3a3（2T）2…③

a=（a1+a2+a3）/3…④

（3） 聯(lián)立①②③④并代入數(shù)據(jù)解：a=9.60m/s2.

（4） 探究實驗過程中影響最終結果的不可控因素，如空氣阻力、紙帶和打點計時器之間的摩擦力等等。

（5） 重復上述實驗過程，取平均值，求得相對準確的重力加速度。

2.細節(jié)處理，進行創(chuàng)新設計

（1） 運用思維導圖整理實驗思路，即“實驗→記錄數(shù)據(jù)→推論等式→求得結果→探究結果的合理性→反復操作驗證”。

（2） 教師先教給學生如何使用打點計時器，然后由學生進行操作，有關的測量和計算工作全部由學生完成。

（3） 每三個人一個小組，進行上述的實驗過程，教師作為團隊中的“第四人”，不參與操作過程但是可隨時幫助學生答疑解惑，并就基本的物理觀念提出問題“小球運動過程中的運動狀態(tài)是什么樣的？”。

（4） 實驗評測階段采取“小組回答+組間互評+教師總評”的三層評價方式，組內(nèi)推舉出一人展示實驗結果并分析小球的運動狀態(tài)，組間互評即可以以班級討論的方式繼續(xù)研究實驗結果，教師總評則以過程性評價為主，并引導學生總結實踐經(jīng)驗，從而培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

結束語

綜上所述，高中生的物理核心素養(yǎng)主要包括邏輯思維和推理能力、物理實驗操作能力、團結協(xié)作和交流能力以及總結和學習能力四部分，所以物理實驗的創(chuàng)新設計也需要從這四點出發(fā)，以先進的教學理念、科學的教學方法、合理的教學過程為主體，構建現(xiàn)代物理實驗教學新面貌。

【參考文獻】

[1]陳小平. 創(chuàng)新實驗設計，培養(yǎng)高中生的物理核心素養(yǎng)[J]. 課程教學研究， 2016（10）：67-71.

[2]倪亞清. 淺談基于數(shù)字化實驗系統(tǒng)的實驗教學對提升物理學科核心素養(yǎng)的作用[J]. 物理教學， 2017（12）：23-24.