摘 要:物理屬于理科,最大的特點(diǎn)就是抽象,教師如果一味機(jī)械地講解,會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得原本就抽象的知識(shí)變得更難懂,從而對(duì)物理學(xué)習(xí)喪失興趣。鑒于物理是一門(mén)基于實(shí)驗(yàn)的學(xué)科,所以教師要將實(shí)驗(yàn)重視起來(lái),發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)的核心素養(yǎng)作用,讓學(xué)生準(zhǔn)確高效地理解知識(shí)、掌握知識(shí)。教師要了解核心素養(yǎng)的內(nèi)涵,以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,才能正確引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。文章從意義、現(xiàn)狀、策略等方面入手,闡述了核心素養(yǎng)下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究。
關(guān)鍵詞:核心素養(yǎng);高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué)
作者簡(jiǎn)介:趙彥剛(1970—),男,甘肅省隴南市宕昌縣第一中學(xué),高級(jí)教師,本科學(xué)歷。
引 言
核心素養(yǎng)作用的發(fā)揮可以有效地提高學(xué)生的實(shí)踐能力、動(dòng)手操作能力。因?yàn)槲锢硎且婚T(mén)抽象性很強(qiáng)的學(xué)科,需要學(xué)生具備一定的抽象思維和邏輯能力才能準(zhǔn)確地理解知識(shí)、掌握知識(shí)。而高中階段的學(xué)生身心皆處于發(fā)展?fàn)顟B(tài),學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到很多的困難,不知道要怎么去解決。針對(duì)這種情況,教師可以借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效的引導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生的時(shí)候,教師要發(fā)揮核心素養(yǎng)的作用。只有這樣,才能讓學(xué)生深刻地理解知識(shí)、掌握知識(shí),才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
一、高中物理核心素養(yǎng)的基本內(nèi)容
學(xué)科的核心素養(yǎng)集中體現(xiàn)教育的育人價(jià)值,是學(xué)生經(jīng)過(guò)學(xué)科的學(xué)習(xí),逐漸具備的能力、品格、正確的價(jià)值觀念。教師只有明確物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵,才能真正將教學(xué)過(guò)程與核心素養(yǎng)結(jié)合起來(lái),提升物理教學(xué)的效果。
物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。
二、基于核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義
在高中物理的教學(xué)中,有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)加以培養(yǎng),不僅能夠讓學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效率有所提高,同時(shí)也能夠?qū)W(xué)生的個(gè)人能力發(fā)展產(chǎn)生積極的引導(dǎo)作用。而實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)科十分重要的一部分,更需要教師和學(xué)生給予更多的關(guān)注。教師基于學(xué)科的核心素養(yǎng),選擇合理的教學(xué)方法,注重發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用,能夠凸顯物理學(xué)科的特色,能夠讓學(xué)生在課堂上獲得更加豐富的體驗(yàn)。
(一)培養(yǎng)學(xué)生形成物理觀念
物理觀念是物理學(xué)科基本的核心素養(yǎng),而高中物理學(xué)科包含了物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、能量等多種多樣的內(nèi)容。開(kāi)展高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),能夠讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)悟物理觀念的內(nèi)涵和思維邏輯,感受物理學(xué)科的魅力,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生形成和發(fā)展物理觀念,讓學(xué)生能從物理學(xué)科的角度解釋自然現(xiàn)象并且能應(yīng)用基本的物理知識(shí)解決生活中遇到的問(wèn)題。
(二)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新
在物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生需要思考實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是什么、實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題是什么、解決問(wèn)題的思路是什么、應(yīng)該怎樣分析實(shí)驗(yàn)原理、怎樣操作實(shí)驗(yàn)、怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等問(wèn)題。學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn),能夠獲得科學(xué)建構(gòu)模型、科學(xué)推理論證、科學(xué)創(chuàng)新的能力,進(jìn)而培養(yǎng)了科學(xué)的思維能力。
(三)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和交流能力
借助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生能夠在合作探究中與他人進(jìn)行交流互動(dòng),甚至進(jìn)行思維的碰撞。這樣,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中互相幫助、互相學(xué)習(xí),能夠培養(yǎng)學(xué)生善于溝通、善于合作的能力,增強(qiáng)他們物理探究的主動(dòng)性和對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的參與度。
(四)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
物理實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真,任何一個(gè)步驟的馬虎都有可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。教師引導(dǎo)學(xué)生秉持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)的規(guī)范進(jìn)行操作,能夠在一定程度上強(qiáng)化學(xué)生的責(zé)任感,讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、持之以恒的科學(xué)品質(zhì)。
三、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀
物理是一門(mén)與自然緊密相關(guān)的學(xué)科,高中階段的物理學(xué)習(xí)研究的主要內(nèi)容是自然現(xiàn)象和自然界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,需要較強(qiáng)的抽象思維、推理能力以及創(chuàng)新能力。因?yàn)楦咧须A段學(xué)生個(gè)人的思維能力發(fā)展尚未完善,在物理學(xué)習(xí)中難免會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。如果教師充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用,就能夠讓物理實(shí)驗(yàn)為物理課堂教學(xué)服務(wù),幫助學(xué)生解決物理問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。但是,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用現(xiàn)狀并不樂(lè)觀,體現(xiàn)在學(xué)生缺乏物理學(xué)習(xí)興趣,教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不重視,教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)和組織存在問(wèn)題等多個(gè)方面。
(一)學(xué)生缺乏物理學(xué)習(xí)興趣
學(xué)生對(duì)某一學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣越濃厚,學(xué)習(xí)的積極性就越強(qiáng),就越能獲得令人滿意的學(xué)習(xí)效果。高中物理學(xué)科內(nèi)容多、難度大,對(duì)邏輯思維能力的要求高。如果學(xué)生缺乏對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣,就無(wú)法把握正確的學(xué)習(xí)節(jié)奏,無(wú)法建立清晰的知識(shí)結(jié)構(gòu)。在目前的高中物理教學(xué)中,教師沒(méi)有將理論知識(shí)的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái),教學(xué)方式機(jī)械單一,加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度,導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法對(duì)物理學(xué)科產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。
(二)教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不重視
一方面,在傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響下,很多教師沒(méi)有充分地認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性和必要性,只將教學(xué)的重點(diǎn)集中在理論知識(shí)的教授上;特別是在以往應(yīng)試教育的影響下,實(shí)驗(yàn)課程被教師忽視,實(shí)驗(yàn)的課時(shí)被各科教師擠占甚至被取消。這樣造成的后果是學(xué)生的實(shí)踐探究、動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)少之又少,學(xué)生無(wú)法通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)形成良好的學(xué)科核心素養(yǎng),物理學(xué)科的學(xué)習(xí)效果大打折扣。另一方面,有的教師自身缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)相關(guān)素養(yǎng),實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力達(dá)不到課堂教學(xué)的要求,無(wú)法駕馭物理實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)。又或者是有的教師在物理課堂上只以應(yīng)試為目的,讓學(xué)生機(jī)械地記憶實(shí)驗(yàn)的操作流程,學(xué)生的動(dòng)手能力沒(méi)有得到充分鍛煉,實(shí)驗(yàn)操作水平也沒(méi)有得到有效提升。
(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)、組織存在問(wèn)題
在當(dāng)前的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)、組織存在一定的問(wèn)題,很大程度上影響物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。教師在組織學(xué)生開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)時(shí),過(guò)于形式化,只做表面文章,忽略了物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的核心素養(yǎng)育人功能。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方面,一是教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的時(shí)候,沒(méi)有遵照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,沒(méi)有明確教學(xué)目標(biāo),造成實(shí)際實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和實(shí)際教材的理論之間脫節(jié),無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。二是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間安排上,大部分教師時(shí)間分配不合理,主次安排不合理,教師進(jìn)行講解的時(shí)間過(guò)多,學(xué)生動(dòng)手操作的時(shí)間過(guò)少,不足以發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真正作用,也無(wú)法凸顯實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)組織方面,一是部分教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)不到位,存在“怕麻煩”的思想。表現(xiàn)在教師在實(shí)驗(yàn)前就把實(shí)驗(yàn)的步驟、結(jié)果等要素完全告知學(xué)生,甚至還會(huì)提前幫學(xué)生把實(shí)驗(yàn)的裝置都組裝、調(diào)節(jié)到位,而學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程仿佛就是走個(gè)過(guò)場(chǎng)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法最大限度地動(dòng)手操作、動(dòng)腦思考。二是在具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,教師的監(jiān)管不到位,對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題沒(méi)有跟蹤到位,沒(méi)有及時(shí)提供指導(dǎo)幫助。當(dāng)教師組織學(xué)生以小組合作的形式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí),有的學(xué)生當(dāng)“甩手掌柜”,完全沒(méi)有參與到小組實(shí)驗(yàn)中;有的學(xué)生比較調(diào)皮,擾亂小組的實(shí)驗(yàn)秩序;有的小組分工不合理,使部分學(xué)生一節(jié)課下來(lái)都沒(méi)有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì);有的小組操作不規(guī)范,遇到了問(wèn)題無(wú)法解決,浪費(fèi)了寶貴的實(shí)驗(yàn)時(shí)間……上述教學(xué)設(shè)計(jì)、組織上存在的問(wèn)題,造成學(xué)生實(shí)驗(yàn)的效率不高、實(shí)驗(yàn)的效果不佳,更不用說(shuō)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提高了。
四、基于核心素養(yǎng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略
(一)基于物理觀念和應(yīng)用能力,引入生活化實(shí)驗(yàn)
物理來(lái)源于人類(lèi)對(duì)自然界、對(duì)生活種種現(xiàn)象的觀察和研究,所以物理和學(xué)生的實(shí)際生活息息相關(guān)。因此,教師為了培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念,使學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)與生活中能夠更好地應(yīng)用物理知識(shí)解決遇到的問(wèn)題,就可以嘗試在教學(xué)中引入生活化的物理實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)與物理知識(shí)有機(jī)融合。
例如,在學(xué)習(xí)“向心力”的相關(guān)知識(shí)時(shí),教師就可以在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行生活化的拓展延伸。教師先提供一段背景資料:施工人員在修建公路的過(guò)程中,往往會(huì)在轉(zhuǎn)彎的地方對(duì)路面進(jìn)行一定程度的增高,這樣車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎的過(guò)程中就能有足夠的向心力,就能有效地避免車(chē)輛沖出路面的事故。根據(jù)這一生活化的背景資料,教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)相應(yīng)的對(duì)照實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)器材包括:一節(jié)平軌道、一節(jié)外部增高的軌道、小車(chē)、高臺(tái)、俯沖軌道。學(xué)生將實(shí)驗(yàn)器材組裝好后,分別在不同的軌道將小車(chē)從高臺(tái)上開(kāi)始做俯沖運(yùn)動(dòng),觀察小車(chē)在哪條軌道上會(huì)沖出去。這樣,學(xué)生就能直觀地得出“外部增高的軌道能夠有效避免小車(chē)沖出去”的結(jié)論。通過(guò)這樣以生活現(xiàn)象為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生就能充分理解向心力的含義及特點(diǎn),還能了解其在生活中的實(shí)際應(yīng)用,有效地培養(yǎng)了學(xué)生的物理觀念和應(yīng)用能力,讓學(xué)生真切體會(huì)到物理知識(shí)在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值,培養(yǎng)學(xué)生觀察生活的意識(shí)和社會(huì)參與的責(zé)任感。
(二)基于科學(xué)思維和創(chuàng)新能力,鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
教師需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,要將實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視起來(lái),并根據(jù)新課改的要求,將教學(xué)方式、教學(xué)觀念進(jìn)行調(diào)整、更新。因此,為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力,教師就要在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生敢于質(zhì)疑、大膽創(chuàng)新,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
例如,在進(jìn)行“加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”這一實(shí)驗(yàn)時(shí),由于實(shí)驗(yàn)難度較大,教師要提前在課堂上讓學(xué)生充分了解該實(shí)驗(yàn)的目的、原理、步驟等內(nèi)容,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。從具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)看,雖然有的學(xué)生已經(jīng)按照教材的步驟進(jìn)行操作,但是得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在較大的誤差。為了鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維與創(chuàng)新能力,教師不要直接給出答案,要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的思考分析。一番思考后,學(xué)生就能發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在較大誤差是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室所提供的小車(chē)質(zhì)量無(wú)法滿足遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量。在學(xué)生得出這一結(jié)論后,教師還要積極地鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新:實(shí)驗(yàn)室有質(zhì)量更大的小車(chē)嗎?如果沒(méi)有,要怎樣改進(jìn)實(shí)驗(yàn)才能降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差呢?這樣的問(wèn)題能有針對(duì)性地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新,學(xué)生通過(guò)交流討論、查閱資料或者不斷嘗試,就能找到不需要小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案。利用這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,不僅能夠幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,還能有效地鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力,實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。
(三)基于科學(xué)探究和交流能力,鼓勵(lì)學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)
在日常的教學(xué)中,教師需要采用多元化的教學(xué)方式去培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中,學(xué)生對(duì)合作的態(tài)度越積極,他們解決問(wèn)題的能力就越強(qiáng)。因此,教師要以發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究和交流能力為目標(biāo),鼓勵(lì)學(xué)生用合作的方式完成物理實(shí)驗(yàn)。
例如,在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí),教師就可以結(jié)合核心素養(yǎng)的具體要求,讓學(xué)生自主分工,合作完成實(shí)驗(yàn)器材的安裝、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、實(shí)驗(yàn)誤差的分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等內(nèi)容。這樣,學(xué)生小組成員間的相互配合不僅可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率,還能鍛煉學(xué)生的探究交流能力,讓他們?cè)谔骄拷涣鞯倪^(guò)程中享受合作的成果,取長(zhǎng)補(bǔ)短,共同進(jìn)步。
(四)基于科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,提高學(xué)生的責(zé)任意識(shí)
物理是一門(mén)十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科,學(xué)生只有在學(xué)習(xí)的過(guò)程中秉持認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度進(jìn)行學(xué)習(xí),才能深入了解、掌握物理知識(shí)。因此,教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),要嚴(yán)格要求學(xué)生。比如實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前要開(kāi)展實(shí)驗(yàn)安全培訓(xùn)、明確實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng);實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要提醒學(xué)生遵守課堂紀(jì)律、遵守操作流程;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的分析總結(jié)等。
例如,在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”這一實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,一般會(huì)用到電阻、電表等相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器,尤其是滑動(dòng)變阻器。但教師要讓學(xué)生注意調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的這一操作,不能使其電阻過(guò)低,否則會(huì)造成電流表的損害。學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果不能秉持嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)的態(tài)度,不僅可能損壞物理實(shí)驗(yàn)儀器,還可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)以失敗告終,甚至可能引發(fā)實(shí)驗(yàn)安全事故。幫助學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的態(tài)度和高度的責(zé)任意識(shí),有助于深化他們對(duì)物理學(xué)科的認(rèn)識(shí),掌握物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求真的科學(xué)素養(yǎng),促進(jìn)社會(huì)責(zé)任感的提升。
結(jié) 語(yǔ)
核心素養(yǎng)下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),值得教師充分理解其內(nèi)涵,高度重視其作用。教師要積極轉(zhuǎn)變教育教學(xué)觀念和方式,重視物理學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué),引入生活化的實(shí)驗(yàn)、鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、鼓勵(lì)學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)、增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí),從而幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物理,滿足學(xué)生終身發(fā)展的需求,為學(xué)生應(yīng)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和未來(lái)社會(huì)的挑戰(zhàn)打下基礎(chǔ)。
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