如何在高中物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中提高學(xué)生核心素養(yǎng)

姜會(huì)平

摘 要：實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的重要部分，也是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的主要途徑。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如何構(gòu)設(shè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生從猜想、假設(shè)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)科學(xué)思維、質(zhì)疑品質(zhì)、探究精神？現(xiàn)就此進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：高中物理;實(shí)驗(yàn)活動(dòng);核心素養(yǎng)

在高中物理實(shí)驗(yàn)課程中，多以教師的演示為主，學(xué)生模仿，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行推理驗(yàn)證。事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，忽視了學(xué)生的自主性，而言未能發(fā)揮實(shí)驗(yàn)活動(dòng)在學(xué)生核心素養(yǎng)中的積極作用。高中物理實(shí)驗(yàn)不僅要讓學(xué)生了解物理知識(shí)，掌握物理基本操作技能，更重要的是從物理實(shí)驗(yàn)中把握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)質(zhì)疑、猜想、探究，提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。為此，現(xiàn)就物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中如何培養(yǎng)核心素養(yǎng)的路徑進(jìn)行梳理如下。

一、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)意識(shí)、培養(yǎng)科學(xué)思維

物理實(shí)驗(yàn)是物理知識(shí)和物理規(guī)律的呈現(xiàn)，也是對(duì)學(xué)生知識(shí)遷移、動(dòng)手實(shí)踐能力進(jìn)行培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。長期以來，物理實(shí)驗(yàn)受到束縛，教師重視不足，學(xué)生參與不夠。因此，從提高學(xué)生科學(xué)思維層面來看，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，從問題中提出質(zhì)疑，增強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)論證。如在“測(cè)量伏特表的內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，不能僅限于內(nèi)阻的測(cè)量過程，更多的是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂，了解伏特表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握如何利用伏安法進(jìn)行的測(cè)量的方法，對(duì)電路設(shè)計(jì)中是否存在等量代換問題等。要讓學(xué)生能夠從實(shí)驗(yàn)前、后，加深對(duì)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的全面理解，增進(jìn)實(shí)驗(yàn)意識(shí)，提高物理探究能力。再如，在探究“平面鏡成像特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，平面鏡看似很簡(jiǎn)單，但對(duì)于其成像原理如何理解？我們可以讓學(xué)生仔細(xì)觀察平面鏡，質(zhì)疑成像特點(diǎn);再接著實(shí)驗(yàn)過程，來查找成像規(guī)律與特點(diǎn)。如對(duì)于像的位置、大小變化，與物體位置、大小之間有那些關(guān)系？依托學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和體驗(yàn)，從中梳理實(shí)驗(yàn)結(jié)論，增長科學(xué)思維。

二、突出主體意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究

關(guān)注學(xué)生的自主性，尊重學(xué)生，引領(lǐng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)是增強(qiáng)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵點(diǎn)。教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、教學(xué)過程中，要了解學(xué)生需求，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)知，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中獲得趣味。如在“單擺周期與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中，我們挑選三名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示。學(xué)生1：在同一高度同時(shí)放手，擺長相等、質(zhì)量不同的單擺，記錄擺動(dòng)現(xiàn)象，得出單擺擺動(dòng)同步。學(xué)生2：在不同高度，同時(shí)放手，兩個(gè)完全相同的單擺，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出單擺擺動(dòng)同步。由此得出，單擺周期與振幅無關(guān)。學(xué)生3：在同一高度，同時(shí)放手兩個(gè)質(zhì)量相同、擺長不同的單擺，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)單擺不同步。問題出現(xiàn)了，學(xué)生感到慌張而無措。再讓其他學(xué)生按照學(xué)生3的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)單擺依然不同步。由此，得出什么結(jié)論？讓學(xué)生進(jìn)行推斷：?jiǎn)螖[的周期與擺長有關(guān)。有學(xué)生質(zhì)疑，學(xué)生3的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ粡?qiáng)，可能導(dǎo)致單擺不同步。既然有學(xué)生質(zhì)疑，我們就讓有能力的學(xué)生進(jìn)行重做實(shí)驗(yàn)。在隨后幾個(gè)“高手”學(xué)生的實(shí)驗(yàn)下，兩個(gè)單擺依然不同步。事實(shí)上，不是學(xué)生3的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ袉栴}，而是對(duì)于單擺的周期，確實(shí)與擺長有關(guān)。從學(xué)生上臺(tái)做實(shí)驗(yàn)過程中，由不同的實(shí)驗(yàn)條件，得出不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而讓學(xué)生體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的趣味與真實(shí)性，更讓學(xué)生能夠從疑惑不解中洞明物理的原委，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)自主性，也激活了實(shí)驗(yàn)教學(xué)氛圍。

三、倡導(dǎo)分組合作，感悟生活中的物理

物理核心素養(yǎng)要強(qiáng)調(diào)學(xué)生合作意識(shí)、動(dòng)手操作能力的滲透，高中生充滿了青春活力，但對(duì)思維顯得不夠縝密。借助于物理合作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從交流、分享、互動(dòng)中糾正物理思維，增進(jìn)思維辯析力。不同的物理實(shí)驗(yàn)，教師要根據(jù)學(xué)生學(xué)情，合理設(shè)置分組，讓學(xué)生能夠從組內(nèi)互助、組間對(duì)比中，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在人員分配上，將學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、成績好的學(xué)生分在不同的小組，帶領(lǐng)其他學(xué)生參與物理探究，增進(jìn)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)疑問，共同討論解決，既增強(qiáng)了學(xué)生的協(xié)作意識(shí)，又突出了集體榮譽(yù)感。如在“電流表的改裝與內(nèi)接外接法”實(shí)驗(yàn)中，我們可以結(jié)合學(xué)生分組，對(duì)各組提出不同的實(shí)驗(yàn)要求，讓學(xué)生能夠從電流表改裝知識(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)中，認(rèn)識(shí)內(nèi)接外接方法，也讓學(xué)生能夠發(fā)揮合力，提高實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還要聯(lián)系學(xué)生的生活，關(guān)注學(xué)生的動(dòng)手體驗(yàn)，給予學(xué)生應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)空間，走出過多的條條框框，限制學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性。生活中的物理實(shí)驗(yàn)，有助于激活學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，能夠從實(shí)驗(yàn)中探究物理知識(shí)，發(fā)現(xiàn)物理方法。如對(duì)于螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺的使用，看似很簡(jiǎn)單的器械，但在生活中可以讓學(xué)生自主測(cè)量，體驗(yàn)物理方法。以飲料瓶內(nèi)外徑進(jìn)行測(cè)量、對(duì)鋼筆尖、筆帽等文具進(jìn)行測(cè)量。

四、以問題為突破口，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

科學(xué)素養(yǎng)包含諸多素質(zhì)和能力，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，提高對(duì)物理概念、物理現(xiàn)象、物理知識(shí)的探究與應(yīng)用能力。事實(shí)上，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師應(yīng)該善于設(shè)置問題，以問題為導(dǎo)線，來增進(jìn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)，從實(shí)驗(yàn)中探析解決方法。如在“電阻消耗的電功率與阻值的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了能夠讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、整理與分析中獲得發(fā)散思維，我們提出“如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)表格”問題，讓學(xué)生從具體的實(shí)驗(yàn)過程中，不斷改進(jìn)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)表格，驅(qū)動(dòng)學(xué)生發(fā)散思維，解決問題，增進(jìn)科學(xué)探究素養(yǎng)。同時(shí)，實(shí)踐教學(xué)不能止于單純的模仿，還要鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，激活思維創(chuàng)造力，讓學(xué)生能夠從實(shí)驗(yàn)教學(xué)中獲得創(chuàng)新思維。如在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，由于該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)復(fù)雜，所用器材及實(shí)驗(yàn)原理難度較高，我們?cè)趧?dòng)手實(shí)驗(yàn)前，結(jié)合該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法、步驟等進(jìn)行了梳理，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的全面理解。不過，在實(shí)驗(yàn)中，依然出現(xiàn)誤差較大的問題。為此，我們結(jié)合出現(xiàn)的誤差現(xiàn)象，進(jìn)行專門原因分析與討論。發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中有學(xué)生所用的小車質(zhì)量與砝碼質(zhì)量過于接近，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。由此，我們提出質(zhì)疑：在沒有足夠重的小車條件下，如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，來獲得實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)？同學(xué)們的創(chuàng)新熱情瞬間激活，也在積極討論和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，并找到了更好的實(shí)驗(yàn)方法來規(guī)避誤差較大問題。

總之，物理實(shí)驗(yàn)是支撐物理知識(shí)的重要基礎(chǔ)，也是建樹學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效途徑。教師要關(guān)注物理實(shí)驗(yàn)，給予學(xué)生更多的實(shí)驗(yàn)自主性，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，參與和體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程。

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