以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

陳麗俠

摘 要：實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)中不可或缺的一部分，合理開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)核心素養(yǎng)有著重要意義。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要重視引導(dǎo)高中生進(jìn)行觀察、分析和總結(jié)，并設(shè)計(jì)實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生直接參與其中，不斷深化對(duì)知識(shí)的印象，進(jìn)而有效鞏固對(duì)物理知識(shí)的記憶。本文從高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要性展開分析，并以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向提出多點(diǎn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，以供參考。

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

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是近些年的教育重點(diǎn)，物理核心素養(yǎng)包含多個(gè)方面，主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí)所必備的能力和品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中物理學(xué)習(xí)中的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的主要場(chǎng)所，但實(shí)際教學(xué)情況卻并不理想，部分實(shí)驗(yàn)受條件限制，無法達(dá)到預(yù)期的效果，因此，創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)提高教學(xué)效率有著重要意義。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要性

高中物理教材中包含豐富的知識(shí)，總體有難度大、不易學(xué)等特點(diǎn)，大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中都會(huì)感到費(fèi)力。而實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中占據(jù)重要的地位，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)有著重要意義。首先，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)能夠幫助學(xué)生樹立正確的物理觀念，對(duì)加深理解物理概念、公式及客觀規(guī)律等有較大助益，從而將物理知識(shí)應(yīng)用在復(fù)雜的實(shí)際問題中，發(fā)揮出實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[1]。其次，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生需要根據(jù)物理現(xiàn)象進(jìn)行分析和推導(dǎo)，對(duì)培養(yǎng)科學(xué)思維有較大的幫助，這一思維的形成能夠在物理實(shí)驗(yàn)與知識(shí)間建立“溝通”的橋梁，有助于深度學(xué)習(xí)的開展。最后，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生掌握理論知識(shí)，還要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的常見問題探討

高中物理教師首先需要了解當(dāng)前在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些常見問題，這樣才可以在今后的教學(xué)中避免。通過整合以往經(jīng)驗(yàn)，能夠察覺到其中的常見問題有如下兩方面：一方面，只注重理論內(nèi)容，忽視實(shí)驗(yàn)的價(jià)值。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中個(gè)別教師只是講解實(shí)驗(yàn)的理論，并未讓同學(xué)們進(jìn)行深入的實(shí)踐，致使實(shí)驗(yàn)價(jià)值無法展現(xiàn)。另一方面，只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，缺乏問題挖掘意識(shí)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一些教師缺乏對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程和存在問題的挖掘，這會(huì)嚴(yán)重影響物理實(shí)驗(yàn)的作用。

三、以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

（一）奠定基礎(chǔ)——明確物理概念

明確物理概念是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，也是核心素養(yǎng)的第一層次，是教師在教學(xué)中最需要引導(dǎo)學(xué)生把握的。高中物理教材中有著豐富的概念，學(xué)生對(duì)物理知識(shí)概念的掌握情況直接關(guān)系到后續(xù)學(xué)習(xí)的效率。因此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)創(chuàng)新物理概念的教學(xué)方式，體現(xiàn)核心素養(yǎng)的同時(shí)，借助實(shí)驗(yàn)直觀闡述出物理現(xiàn)象，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到提高課堂教學(xué)效率的目的[2]。

例如：在學(xué)習(xí)“平拋運(yùn)動(dòng)”一課時(shí)，主要內(nèi)容是讓學(xué)生了解拋體運(yùn)動(dòng)的概念，認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)的合成和分解，為后續(xù)其他曲線運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，通過理論學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生自主思考。首先，在課堂中教師不能直接告訴學(xué)生平拋運(yùn)動(dòng)的概念和特點(diǎn)，而是要借助多媒體設(shè)備導(dǎo)入新課：“同學(xué)們，大家知道‘柯受良飛越黃河’的壯舉嗎？請(qǐng)看下面這段視頻?！痹趯W(xué)生觀看視頻的過程中，注意力高度集中，同時(shí)激發(fā)對(duì)新知識(shí)的求知欲。在學(xué)生的積極性被調(diào)動(dòng)起來后，教師提出問題：“將一個(gè)小球以不同的方式拋出，拋出的小球有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)呢？”學(xué)生要思考并列舉生活中的拋體運(yùn)動(dòng)來回答問題，教師聽到學(xué)生的回答后，不要著急說出對(duì)錯(cuò)，而是準(zhǔn)備一根粉筆和一個(gè)紙片，讓學(xué)生從不同的角度將紙片和粉筆拋出去，并提問：粉筆和紙片分別在做什么運(yùn)動(dòng)？根據(jù)教師的問題，學(xué)生展開積極討論，借助之前學(xué)習(xí)過的知識(shí)進(jìn)行思考，這就是學(xué)生自主探究的過程。其次，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的理解，強(qiáng)化對(duì)創(chuàng)造思維的培養(yǎng)，教師可以借助生活中常見的素材組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如準(zhǔn)備日常中較為常見的小球、水粉筆等工具，讓學(xué)生親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中借助平拋豎落儀和平拋水平儀來輔助驗(yàn)證理論，認(rèn)識(shí)到平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成對(duì)理論的驗(yàn)證并強(qiáng)化理解。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，為了進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生思維，教師要鼓勵(lì)學(xué)生說一說對(duì)實(shí)驗(yàn)的看法，并對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和歸納：根據(jù)平拋物體的初速度及受力特點(diǎn)分析，可知平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。在對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解時(shí)，可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解，將其簡(jiǎn)化為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究。由此，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，加深對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)概念的理解，還能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性，顯著提升教學(xué)效率。

（二）確定中心——發(fā)展科學(xué)思維

只有具備科學(xué)思維的學(xué)生，才能在物理學(xué)習(xí)中客觀地認(rèn)識(shí)到事物的本質(zhì)及內(nèi)在規(guī)律。如何培養(yǎng)科學(xué)思維，教師應(yīng)重視在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)學(xué)生展開引導(dǎo)和幫助，指導(dǎo)學(xué)生從不同角度思考問題的同時(shí)，有效突顯學(xué)生主體地位。值得注意的是，教師要認(rèn)識(shí)到核心素養(yǎng)的發(fā)展是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的中心，引導(dǎo)學(xué)生正確運(yùn)用科學(xué)思維解決物理問題，才能更好地促進(jìn)課堂教學(xué)質(zhì)量提升[3]。

例如：在學(xué)習(xí)“加速度”一課時(shí)，為了讓學(xué)生了解加速度的概念和意義并能夠用相關(guān)公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，教師應(yīng)設(shè)計(jì)探究教學(xué)法為學(xué)生創(chuàng)設(shè)科學(xué)合理的情境，助力學(xué)生思維探究能力的發(fā)揮，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。首先，教師以生活中常見的案例導(dǎo)入新課：“同學(xué)們，我們經(jīng)常坐的小汽車和摩托車，哪一個(gè)速度更快？”大部分學(xué)生脫口而出“汽車速度更快”。教師繼續(xù)提問：“假設(shè)一輛靜止的小汽車和一輛靜止的摩托車，同時(shí)發(fā)動(dòng)，誰更容易達(dá)到速度呢？”學(xué)生有的說汽車，有的說摩托車。教師要做出總結(jié)告知學(xué)生：“一般情況下摩托車更容易達(dá)到速度，因?yàn)樗姆磻?yīng)更快，今天我們就來探究一下其中的‘反應(yīng)’到底是什么意思?！逼浯?，教師為學(xué)生提供真實(shí)的兩組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生根據(jù)教師所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和小組討論，比較汽車和摩托車速度及1秒內(nèi)的速度變化量，過程中教師要減少干預(yù)，讓學(xué)生自行展開探究，并認(rèn)識(shí)到1秒內(nèi)汽車和摩托車的速度變化量就是“反應(yīng)”的快慢。最后，教師做出總結(jié)：物理學(xué)中將這種量叫作“加速度”。由此可見，在物理課堂中通過列舉學(xué)生日常所能接觸到的案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，不僅可以激發(fā)他們的好奇心，還有利于探究能力的培養(yǎng)和鍛煉，進(jìn)而提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。

（三）培養(yǎng)關(guān)鍵——開展實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)，高效開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的印象，還能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)產(chǎn)生更深刻的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的有效參與，不僅能夠提高學(xué)生的動(dòng)手與探究能力，還能達(dá)到培養(yǎng)其探究意識(shí)的目的。但在實(shí)際教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用的是傳統(tǒng)教學(xué)方法，教師通過演示實(shí)驗(yàn)和多媒體模擬實(shí)驗(yàn)來代替學(xué)生親身操作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺乏動(dòng)手的機(jī)會(huì)，進(jìn)而影響了探究素養(yǎng)的提升[4]。針對(duì)這一情況，教師要認(rèn)識(shí)到學(xué)生主體在課堂中的重要性并重視講解實(shí)驗(yàn)步驟，為學(xué)生營(yíng)造良好的教學(xué)氛圍，以便加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解，深化對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握。

例如：在學(xué)習(xí)“力的分解”一課時(shí)，由于學(xué)生的思維正處于形象到抽象的轉(zhuǎn)變關(guān)鍵期，各方面認(rèn)知能力還有待提升，教師可以創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)“力的分解”相關(guān)知識(shí)的認(rèn)知，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。具體來說，教師可以請(qǐng)兩名力氣大的男生上臺(tái)進(jìn)行拔河比賽，相持不下時(shí)，再請(qǐng)一位女生上臺(tái)將兩個(gè)男生拉動(dòng)。很多學(xué)生認(rèn)為這是一件很難的事情，教師可以對(duì)女生進(jìn)行指導(dǎo)，讓她在繩子中間用力一拉，就將兩個(gè)男生都拉動(dòng)了。這一現(xiàn)象可以有效激發(fā)學(xué)生的求知欲，使大部分學(xué)生沉浸在情境探究之中。教師則可以借此引入主題：為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？學(xué)習(xí)過今天的內(nèi)容后就可以解決疑惑了。之后，教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，為學(xué)生提供橡皮筋、繩子等材料，讓學(xué)生用一只手同時(shí)拉扯兩根繩子，將兩根繩子交匯的點(diǎn)設(shè)為O，之后用兩只手分別拉扯兩根繩子，讓橡皮筋仍達(dá)到點(diǎn)O處。讓學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到兩個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果與原來一個(gè)力作用時(shí)產(chǎn)生的效果相同，從而認(rèn)識(shí)到“力的合成”。隨后，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生仿照之前的教學(xué)方式，自行探究“力的分解”，讓學(xué)生運(yùn)用彈簧秤將橡皮筋拉到點(diǎn)O，比較兩個(gè)力的大小和方向，通過整理和觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)識(shí)到：兩個(gè)拉力的大小和方向可以用多組不同的力達(dá)到相同的效果。最后再進(jìn)行歸納和總結(jié)：“力的合成”是唯一的，但“力的分解”卻不是唯一的。由此，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要重視情境對(duì)學(xué)生探究意識(shí)培養(yǎng)的重要性，并加強(qiáng)對(duì)此方面的重視程度，以便促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（四）靈魂核心——培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度與責(zé)任是物理核心素養(yǎng)中的靈魂，合理培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任能夠幫助學(xué)生完成思維的轉(zhuǎn)化，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中，教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生形成這一素養(yǎng)。由此，教師要結(jié)合知識(shí)特點(diǎn)，從學(xué)生的角度出發(fā)，引導(dǎo)他們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)其中的邏輯性與科學(xué)性，進(jìn)而促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)與品質(zhì)的提升[5]。

例如：在學(xué)習(xí)“牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律”一課時(shí)，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，了解知識(shí)發(fā)現(xiàn)和研究過程中的艱難，并對(duì)科學(xué)家的探索精神產(chǎn)生敬佩感，教師在教學(xué)中可以合理運(yùn)用多媒體設(shè)備播放宇航員在太空艙中的生活，讓學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象產(chǎn)生較強(qiáng)的好奇心，并向?qū)W生介紹“牛頓第一定律”的結(jié)論。之后，以故事的形式向?qū)W生講述牛頓獲得這一結(jié)論的過程及相關(guān)實(shí)驗(yàn)。再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生探究摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，先引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持哪些條件不變，用什么方法進(jìn)行控制？學(xué)生在思考后發(fā)現(xiàn)，為了保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，要控制小車進(jìn)入水平面時(shí)的速度大小和方向保持不變，而為了實(shí)現(xiàn)這一目的，在實(shí)驗(yàn)中要保證三個(gè)“同一”，分別是“同一”小車、“同一”斜面、“同一”高度滑下。接著，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思維：學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)，哪些條件需要變化，用什么方法來實(shí)現(xiàn)這種變化呢？學(xué)生需要進(jìn)行小組討論，認(rèn)識(shí)到小車在水平面受到的摩擦力大小需要改變，而改變的方法也較為簡(jiǎn)單，為其提供粗糙程度不同的物體即可，如為學(xué)生提供小車、斜面、毛巾、棉布等實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中要自行組成探究小組，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)觀察小車從相同高度滑下后在水平面上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，要認(rèn)真記錄小車每一次實(shí)驗(yàn)中的滑動(dòng)距離及運(yùn)動(dòng)時(shí)間，交流不同情況下小車運(yùn)動(dòng)變化情況，并通過分析數(shù)據(jù)找出其中的變化規(guī)律。

（五）合作學(xué)習(xí)——認(rèn)清科學(xué)本質(zhì)

高中生有著自己的思維方式，盡管還不夠縝密，但在教師的引導(dǎo)下仍可以有效進(jìn)入探究的狀態(tài)，這為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展奠定有效基礎(chǔ)。在高中物理教學(xué)中，教師要從學(xué)生的身心特征出發(fā)開展針對(duì)性教學(xué)，采用小組合作的方式進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，教師要為學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)探究目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生在組內(nèi)互相探討交流，確定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)而完成實(shí)驗(yàn)步驟，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和動(dòng)手操作，認(rèn)清物理知識(shí)的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)后教師應(yīng)為學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生針對(duì)合作學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題繼續(xù)展開探討，通過交流和互動(dòng)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，進(jìn)而促進(jìn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展。

例如：在學(xué)習(xí)“速度變化規(guī)律”一課時(shí)，運(yùn)用公式法和圖像法研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是物理學(xué)習(xí)中的一大難點(diǎn)，教師可以借助合作學(xué)習(xí)的方式展開教學(xué)。首先，利用多媒體展示蘋果下落運(yùn)動(dòng)的圖片，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到蘋果在下落過程中速度是有變化的，之后，用多媒體展示汽車沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，并提問：汽車的速度在如何變化？汽車在不同的時(shí)間段內(nèi)速度變化快慢相同嗎？學(xué)生則需要以小組為單位展開探究，先根據(jù)教師提供的數(shù)據(jù)隨機(jī)選擇6段時(shí)間，利用加速度公式計(jì)算這6段時(shí)間內(nèi)的加速度，通過對(duì)比分析得出結(jié)論：小汽車在行駛時(shí)加速度保持不變。接著借助例題創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出速度規(guī)律，先用多媒體以圖片的形式展示汽車的運(yùn)動(dòng)軌跡，并提問：汽車以2m/s的初速度，做加速度1m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，問2秒時(shí)汽車的速度能夠達(dá)到多少？小車做什么運(yùn)動(dòng)？學(xué)生在小組內(nèi)展開積極探討，并逐一討論不同情況，加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過小組合作為學(xué)生營(yíng)造更好的學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)生之間的合作能力，為進(jìn)一步提升核心素養(yǎng)奠定良好基礎(chǔ)。

結(jié)束語

在今后的學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)重視提高自身素養(yǎng)，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)展開深入探究。以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，從學(xué)生的真實(shí)情況出發(fā)，不斷創(chuàng)新教學(xué)手段，通過摸索、實(shí)踐和改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究物理知識(shí)的興趣，以達(dá)到預(yù)想中的學(xué)習(xí)效果，為未來更高層次的物理學(xué)習(xí)，培養(yǎng)高素質(zhì)的物理人才奠定基礎(chǔ)。

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本文系晉江市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃（第一批）研究課題“核心素養(yǎng)下科學(xué)探究在物理教學(xué)中的落實(shí)途徑探究”（課題編號(hào)：JG1451-023）的研究成果。