物理學(xué)科核心素養(yǎng)背景下高中生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)策略

秦鋒

【摘要】2017年，我國(guó)新的課程改革已經(jīng)出臺(tái)，高中物理教育教學(xué)理念和方法都發(fā)生了巨大的變化，傳統(tǒng)的灌輸方式教學(xué)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)大綱?，F(xiàn)今我國(guó)物理學(xué)科核心素養(yǎng)中以“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”為中心指導(dǎo)物理教學(xué)。本文通過(guò)教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性兩個(gè)方面入手改變教育教學(xué)方式，讓學(xué)生得到充分發(fā)展，教學(xué)與實(shí)際相聯(lián)系，使教育教學(xué)跟上社會(huì)發(fā)展的步伐。本文舉部分具體教學(xué)案例用以介紹如何在物理核心素養(yǎng)下培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】高中物理;核心素養(yǎng);實(shí)踐與創(chuàng)新能力

2017年，我國(guó)新的課程改革已經(jīng)出臺(tái)，高中物理教育教學(xué)理念和方法都發(fā)生了巨大的變化，傳統(tǒng)的“灌輸”方式教學(xué)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)大綱?，F(xiàn)今我國(guó)物理學(xué)科核心素養(yǎng)中以“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”為中心指導(dǎo)物理教學(xué)。高中物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)發(fā)展與變化，高中物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)聯(lián)系實(shí)際，充分體現(xiàn)出知識(shí)與生活實(shí)際相聯(lián)系。以此構(gòu)建一套系統(tǒng)規(guī)范的可操作性強(qiáng)的學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)方法，解決教育落后地區(qū)高中生物理學(xué)習(xí)積極性低下、學(xué)習(xí)成績(jī)不理想的問(wèn)題。筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)從理念與教學(xué)方式等方面入手。

一、高中物理教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變

高中物理教學(xué)過(guò)程中，教師要注重學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與教學(xué)，通過(guò)組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)與自主探究，培養(yǎng)他們的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

1.高中物理教學(xué)要尊重學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)。高中物理教學(xué)過(guò)程采用主題研究，情境帶入進(jìn)行教育教學(xué)，尊重學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn);在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中以人為本，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)探究，鼓勵(lì)學(xué)生去大膽創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的“物理觀念”和“科學(xué)思維”。教師應(yīng)不斷優(yōu)化教學(xué)方案、整合教學(xué)資源、研發(fā)實(shí)驗(yàn)器材、創(chuàng)新教學(xué)手段、激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2.高中物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)聯(lián)系實(shí)際，充分體現(xiàn)出理論與實(shí)際相聯(lián)系的重要性。高中物理知識(shí)應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)今的技術(shù)、科學(xué)以及社會(huì)緊密聯(lián)系，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中帶入主題研究;應(yīng)當(dāng)將生活實(shí)例與知識(shí)內(nèi)容結(jié)合，讓學(xué)生有切身體會(huì)，充分體現(xiàn)出高中物理知識(shí)在技術(shù)、科學(xué)以及現(xiàn)實(shí)生活中廣泛應(yīng)用，以此來(lái)提高培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)探究與創(chuàng)新精神教學(xué)的有效性、創(chuàng)造性及模式化，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

3.根據(jù)教學(xué)內(nèi)容建立教學(xué)主題施行多元化的教學(xué)方式。在高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的指導(dǎo)下，教學(xué)應(yīng)當(dāng)注意內(nèi)外結(jié)合，情境帶入，要從思想上認(rèn)識(shí)到舊有的教學(xué)觀念已經(jīng)不能跟上時(shí)代進(jìn)步的步伐，要明確現(xiàn)今物理教學(xué)方法的定位，以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為指導(dǎo)，讓教師在教育教學(xué)過(guò)程中更加有效、更準(zhǔn)確地完成教學(xué)目標(biāo)，以多種方式，多元化開展教學(xué)活動(dòng)。比如，可以用帶著課內(nèi)基礎(chǔ)知識(shí)，走向課堂外的實(shí)物展示，讓學(xué)生帶著問(wèn)題置身于真實(shí)的探究環(huán)境之中。這會(huì)讓學(xué)生地思維更加活躍，思考角度更加貼合實(shí)際，從而使教學(xué)方法更加的高效。這樣一來(lái)，不僅將書中知識(shí)與社會(huì)現(xiàn)實(shí)情況有機(jī)結(jié)合，還根據(jù)學(xué)校、教師以及學(xué)生的具體情況做出適當(dāng)?shù)倪x擇。

4.教師在高中物理教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意包容性。調(diào)動(dòng)學(xué)生思維，鼓勵(lì)學(xué)生大膽聯(lián)想，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在高中教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生才是教學(xué)的主體，教師在教育教學(xué)方法上對(duì)其進(jìn)行引導(dǎo)，但是不能參與和過(guò)多地干預(yù)，要給學(xué)生應(yīng)有的時(shí)間和空間去實(shí)踐和創(chuàng)新。在這個(gè)過(guò)程中，教師要不斷鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，要給他們創(chuàng)造更多的思維空間和展現(xiàn)自己能力的機(jī)會(huì)，通過(guò)情景創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生思維爆發(fā)，讓學(xué)生在享受自我能力展現(xiàn)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

二、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

在高中物理主動(dòng)學(xué)習(xí)與自主探究過(guò)程中，教師是組織者、和引導(dǎo)者。教師要引導(dǎo)學(xué)生積極參與“問(wèn)題解決”，以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為指導(dǎo)，要讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)探究中不斷獲得成就感并且激發(fā)學(xué)生的探索欲望。所以要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力，最根本的是要激發(fā)學(xué)生的興趣和參與的積極性。

1.主動(dòng)學(xué)習(xí)

在一定基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備情況下，刺激學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)是能有效地促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。學(xué)習(xí)是以學(xué)生作為主體的，通過(guò)學(xué)生個(gè)體甚至小組互助討論的方式去認(rèn)識(shí)、探討、研究、理解，以及深入思考，然后再創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)。

教師教學(xué)過(guò)程中通過(guò)以培養(yǎng)愛好、情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)物展示、走出課堂、親身體驗(yàn)等方式激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望和興趣，給學(xué)生知識(shí)認(rèn)知的挑戰(zhàn)，使得學(xué)生能聯(lián)系已有的生活經(jīng)歷與知識(shí)技能;給學(xué)生充足的自我聯(lián)想與探究機(jī)會(huì)，讓學(xué)生能夠親身體驗(yàn)，主動(dòng)學(xué)習(xí)。

2.探究學(xué)習(xí)

探究學(xué)習(xí)是指以學(xué)生的知識(shí)內(nèi)容需要為出發(fā)點(diǎn)，以解決實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo)，從物理學(xué)科培養(yǎng)方向或者現(xiàn)實(shí)生活中選擇和確定研究主要內(nèi)容，創(chuàng)建一種從實(shí)際環(huán)境出發(fā)的科學(xué)研究情境，通過(guò)學(xué)生個(gè)體甚至小組互助討論的方式去認(rèn)識(shí)、探討、研究、理解、深入思考、信息收集與處理等獲得知識(shí)與技能，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維，提升科學(xué)探究，培養(yǎng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力的學(xué)習(xí)方法。這個(gè)過(guò)程，學(xué)生是科學(xué)探究的主體，教師的作用在于探究學(xué)習(xí)前后引導(dǎo)學(xué)生開展探究學(xué)習(xí)。教師要引導(dǎo)學(xué)生大膽地對(duì)自己提出的猜想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，在探究的過(guò)程中主動(dòng)參與，積極思考。在探究學(xué)習(xí)過(guò)程中從而培養(yǎng)并提升了學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生提煉出探究的科學(xué)問(wèn)題，提升學(xué)生的學(xué)生核心素養(yǎng)。

3.創(chuàng)設(shè)真實(shí)的科學(xué)探究環(huán)境

創(chuàng)設(shè)真實(shí)的科學(xué)探究環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生將觀察和思維聯(lián)系起來(lái)，注重證據(jù)和邏輯。教學(xué)中注意培養(yǎng)興趣、情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)物展示、走出課堂、親身體驗(yàn)等，充分體現(xiàn)形式的多樣性。教學(xué)中做實(shí)驗(yàn)必須是真實(shí)的過(guò)程，這是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的必備條件。由于真實(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的復(fù)雜性和學(xué)生思維過(guò)程的多樣性，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)不可能完全預(yù)設(shè)出來(lái)，可能會(huì)出現(xiàn)各種未曾預(yù)設(shè)的情境，如學(xué)生的各種問(wèn)題和不同反應(yīng)。因此，課堂中非預(yù)設(shè)過(guò)程的動(dòng)態(tài)生成是促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的重要特征。對(duì)于教師而言，為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，任何情境都是可利用的教學(xué)資源，可以發(fā)展學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的多方面能力。所以，教師要善于利用偶發(fā)事件或者特定的知識(shí)內(nèi)容，結(jié)合生活實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力，以完成教學(xué)目標(biāo)，更進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。比如，平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)過(guò)程中，一開始并不急于講解介紹平拋運(yùn)動(dòng)，而是引導(dǎo)學(xué)生討論交流一些能吸引學(xué)生興趣與注意力的內(nèi)容，比如，打擊非法侵占釣魚島的日本艦隊(duì)，如果從飛機(jī)上用傳統(tǒng)炸彈進(jìn)行投彈，怎樣才能精準(zhǔn)地集中目標(biāo)呢？這樣的話題很容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

在以上基礎(chǔ)上再對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行講解，將起到事半功倍的效果。平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)、豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生從理論與實(shí)踐上對(duì)比分析。通過(guò)這種創(chuàng)設(shè)真實(shí)的科學(xué)探究環(huán)境在課前引入進(jìn)行教學(xué)，是學(xué)生對(duì)新授課的知識(shí)內(nèi)容激發(fā)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣和熱情，更能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)的投入教學(xué)實(shí)踐。

4.在探究環(huán)境中培養(yǎng)實(shí)踐與創(chuàng)新能力

在主動(dòng)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、創(chuàng)設(shè)情境的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)創(chuàng)新能力是學(xué)生更高層次的物理能力的表現(xiàn)。其中，提及到的內(nèi)容為學(xué)生根據(jù)物理學(xué)科中心知識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際的方法解決新的問(wèn)題和不確定問(wèn)題以及科學(xué)探究新的知識(shí)內(nèi)容和新的探究方法的能力。通過(guò)調(diào)查可知，創(chuàng)新能力具有五種主要思維形式：發(fā)散思維、聚合思維、聯(lián)想思維、直覺(jué)思維和批評(píng)思維。高中教學(xué)中應(yīng)當(dāng)注意思維開放，充分體現(xiàn)出創(chuàng)新性。高中教學(xué)中，學(xué)生是教學(xué)的主體，教師可在一定教學(xué)基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，但不能過(guò)于參與，要給學(xué)生足夠的時(shí)間、環(huán)境，去創(chuàng)新。在這個(gè)過(guò)程中，教師應(yīng)不斷鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)地參與其中，給他們營(yíng)造更多的獨(dú)立思考空間和發(fā)現(xiàn)自己能力的機(jī)會(huì)，在主動(dòng)探究中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。比如，在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”一節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)過(guò)程中，搭建一個(gè)自主探究的教學(xué)課堂，鍛煉與提升學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力，可以采取以下的教學(xué)方法。回顧動(dòng)量守恒定律的知識(shí)內(nèi)容，如何應(yīng)用碰撞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律成立。培養(yǎng)學(xué)生充分利用身邊事物，從實(shí)際環(huán)境出發(fā)，積極參與并創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)、分析和概括的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。在這一基礎(chǔ)上，教師還要進(jìn)一步地提出要求，讓他們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)探究中，使學(xué)生能夠多角度、多方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)探究是否成立，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與主動(dòng)探究能力。通過(guò)對(duì)學(xué)生從身邊實(shí)際事物入手，對(duì)實(shí)際生活中存在的碰撞與理論中的碰撞情況進(jìn)行分析和探究，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

首先，利用趣味游戲的方式將教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入課堂，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的關(guān)注度。比如，在班里找?guī)讉€(gè)學(xué)生，分別拿幾個(gè)體積相當(dāng)?shù)琴|(zhì)量不同的剛性小球。選出幾個(gè)力氣小的女學(xué)生和力氣大的男學(xué)生。用一個(gè)面表面拋光過(guò)的水平不銹鋼面板，讓女學(xué)生用質(zhì)量大的球，男學(xué)生用質(zhì)量小的球，分別推動(dòng)小球進(jìn)行對(duì)碰實(shí)驗(yàn)。在此過(guò)程中，積極引導(dǎo)學(xué)生思考獲勝妙招和原理，用這個(gè)方法培養(yǎng)他們的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

其次，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)的方法。例如，利用傳統(tǒng)的碰撞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，斜面導(dǎo)軌，用質(zhì)量大的球碰撞質(zhì)量小的球，利用平拋運(yùn)動(dòng)的原理計(jì)算小球碰撞的初速度與末速度，結(jié)合動(dòng)量守恒定律的公式進(jìn)行驗(yàn)證。m1v0=m1v1+m2v2，又由于平拋的原理，又由于高度相同時(shí)間就相同，又可以將驗(yàn)證公式寫為m1OP=m1ON+m2OM。當(dāng)公式中系統(tǒng)初動(dòng)量等于系統(tǒng)末總動(dòng)量時(shí)，可認(rèn)為動(dòng)量守恒定律成立。質(zhì)量可用天平測(cè)量，而為達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡年P(guān)鍵點(diǎn)就在于求解出三個(gè)速度。應(yīng)該如何用其它方式驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律呢？在學(xué)生思考過(guò)程中，教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生討論在所學(xué)知識(shí)中有哪些方式可以求解物體速度，又有哪些求解速度的方式可以融入到動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證試驗(yàn)中去。讓學(xué)生討論結(jié)束后暢所欲言，教師根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)和想法，組織學(xué)生進(jìn)行討論和總結(jié)

最后，根據(jù)教師以及學(xué)生所能提供的器材，選擇實(shí)際可行的方案展開實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。讓他們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)探究中，使同學(xué)生能夠多角度、多方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)探究是否成立，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與主動(dòng)探究能力。最終經(jīng)過(guò)學(xué)生的討論后，決定利用小球單擺碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，利用動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。通過(guò)測(cè)量高度便能計(jì)算出兩個(gè)小球碰撞前后的速度，小球1利用單擺特點(diǎn)求解碰撞前后的速度，再利用平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)求解小球2碰撞后的速度。

完成上述實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)所得數(shù)據(jù)代入m1vo=m1v1+m2v2，再次提出問(wèn)題讓學(xué)生思考，本次探究實(shí)驗(yàn)是否成功，原因在哪里？這是由于采集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，而且動(dòng)量守恒定律擁有前提條件，要達(dá)到系統(tǒng)合外力為0，但是在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中我們只能近似看作滿足條件。所以存在著誤差，在誤差允許范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)成立。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，怎樣才能實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)更加的準(zhǔn)確呢？讓學(xué)生繼續(xù)思考有什么改進(jìn)方案，可以減少誤差，然后自己動(dòng)手去再次驗(yàn)證。

在上述驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，真正體現(xiàn)了學(xué)生是教學(xué)的主體，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)探究中，能夠?qū)⒆约旱南敕ê屯瑢W(xué)們進(jìn)行交流討論。在解決問(wèn)題中，督促學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐與創(chuàng)新。

高中物理教學(xué)實(shí)踐的開展，應(yīng)當(dāng)盡量從實(shí)際情況出發(fā)，在主動(dòng)學(xué)習(xí)與自主探究過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力，這符合物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，同時(shí)，也是培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)目標(biāo)得以體現(xiàn)的基礎(chǔ)和保障。

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