核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略研究

摘" 要：實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的重要組成部分，不僅可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)，還可以讓學(xué)生在操作的過(guò)程中掌握科學(xué)方法，在培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)方面起著舉足輕重的作用。為了達(dá)成核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)游戲情境、設(shè)計(jì)思考問(wèn)題、開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)、聯(lián)系實(shí)際生活等策略開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

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

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》以“核心素養(yǎng)”為中心，對(duì)教師教學(xué)提出更高要求，強(qiáng)調(diào)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。物理核心素養(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。因此，在開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，教師應(yīng)該深入分析物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，將其與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相聯(lián)系，在完善教學(xué)理論的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

一、核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

1. 創(chuàng)設(shè)游戲情境，增強(qiáng)物理觀念感知

物理觀念是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了達(dá)成“增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理觀念的感知”的目標(biāo)，教師可以采用情境創(chuàng)設(shè)的手段指導(dǎo)教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)造真實(shí)的物理學(xué)習(xí)環(huán)境，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。具體來(lái)說(shuō)，在幫助學(xué)生構(gòu)建物理知識(shí)體系的過(guò)程中，教師可以利用學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的素材創(chuàng)設(shè)游戲情境，在引發(fā)學(xué)生對(duì)情境內(nèi)容關(guān)注的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生對(duì)情境中的信息進(jìn)行加工，從而得出相應(yīng)的結(jié)論，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)。在此過(guò)程中，學(xué)生將經(jīng)歷觀察、概括、分析信息等過(guò)程，進(jìn)一步提升物理觀念素養(yǎng)。

例如，在教學(xué)人教版《普通高中教科書(shū)·物理》（以下統(tǒng)稱“人教版教材”）必修第二冊(cè)“實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”時(shí)，本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的重點(diǎn)是探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，幫助學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握在實(shí)際生活中構(gòu)建平拋運(yùn)動(dòng)模型的方法，使其能夠運(yùn)用分解的方法解決有關(guān)平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)始前，為了吸引學(xué)生的注意力，教師可以為學(xué)生提供游戲材料，驅(qū)動(dòng)學(xué)生以小組為單位參加“擲飛鏢”比賽，積分最多的小組獲勝。在投擲飛鏢的過(guò)程中，各組成員都想將飛鏢投擲到分值最高的點(diǎn)位，與此同時(shí)，教師引導(dǎo)其他學(xué)生觀察投擲者在射出飛鏢后飛鏢的運(yùn)動(dòng)情況。這樣，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)游戲情境有效吸引學(xué)生，使其產(chǎn)生探究興趣。借此機(jī)會(huì)，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生嘗試討論“飛鏢在拋出后運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的？”“如何選取分解方向？”等問(wèn)題，從而順利引出實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生分析平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生用頻閃照相或者錄制視頻的方法記錄小球在不同時(shí)刻的位置，再建立坐標(biāo)系來(lái)研究小球的水平位移與豎直位移，測(cè)量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，分析小球水平方向分運(yùn)動(dòng)和豎直方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能進(jìn)一步了解到“平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，速度和位移的方向都在時(shí)刻變化”。在完成實(shí)驗(yàn)后，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生重回游戲，并思考：聯(lián)系實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，忽略飛鏢在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的空氣阻力，在其他條件不變的情況下，為使飛鏢命中靶心，應(yīng)該如何投擲？這樣首尾呼應(yīng)的教學(xué)方式，可以更好地幫學(xué)生體會(huì)生活與物理知識(shí)的聯(lián)系，發(fā)展學(xué)生物理觀念素養(yǎng)的同時(shí)，提高其對(duì)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的重視程度。

2. 設(shè)計(jì)思考問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)科學(xué)思維發(fā)展

問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維的有效手段。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通常扮演引導(dǎo)者的角色，按照教材的提示完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在臺(tái)下觀看。但在此過(guò)程中，學(xué)生未能沉浸參與其中，且教師缺乏問(wèn)題意識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)的真諦，課堂教學(xué)質(zhì)量難以得到提高。對(duì)此，教師需要重新梳理教學(xué)思路，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)學(xué)生思維的啟發(fā)與塑造。鑒于此，教師可以采用設(shè)計(jì)問(wèn)題的方式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中圍繞實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或操作步驟，提出具有思考價(jià)值的問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考，幫助其在解決問(wèn)題的過(guò)程中自主探究、自主學(xué)習(xí)，發(fā)展科學(xué)思維。

例如，在教學(xué)人教版教材必修第一冊(cè)“實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)始前，為了檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握情況，教師可以先聯(lián)系以往知識(shí)內(nèi)容設(shè)計(jì)問(wèn)題：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指哪個(gè)物理量的改變？描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量是什么？這兩個(gè)問(wèn)題能夠引導(dǎo)學(xué)生回憶所學(xué)內(nèi)容，在分析與整理中加深對(duì)“物體的質(zhì)量越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變；物體的質(zhì)量越小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越易改變”這一結(jié)論的認(rèn)知。接下來(lái)，教師作出假設(shè)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識(shí)與生活經(jīng)驗(yàn)，嘗試猜測(cè)加速度的大小與哪些物理量相關(guān)，由此引出本課實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。在學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師同樣要重視提問(wèn)的作用。在學(xué)生確定探究實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的加速度、物體所受的作用力、物體的質(zhì)量這三個(gè)物理量后，教師可以提出問(wèn)題：“如何測(cè)量或比較物體的加速度？”而在學(xué)生直接測(cè)量出加速度的大小后，教師繼續(xù)提問(wèn)：“如果不直接測(cè)量加速度，用什么方法能夠找出加速度與質(zhì)量之間的定量關(guān)系？”這樣的問(wèn)題能夠使學(xué)生發(fā)展批判性思維能力，從不同角度思考教師提出的問(wèn)題，基于問(wèn)題不斷調(diào)整并完善實(shí)驗(yàn)方案，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的深層發(fā)展。

3. 開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)，鍛煉科學(xué)探究能力

驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程，可以有效提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。在核心素養(yǎng)背景下，教師需要秉持“以人為本”的教育理念，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位。為了達(dá)成科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，教師可以圍繞教學(xué)主題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生以小組為單位，對(duì)照教學(xué)內(nèi)容與同學(xué)積極交流、溝通，自主設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)確表述、評(píng)價(jià)和反思實(shí)驗(yàn)的過(guò)程與結(jié)果。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位將得到充分體現(xiàn)，能在課堂中學(xué)有所得，激發(fā)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)探究的興趣。

例如，在教學(xué)人教版教材選擇性必修第一冊(cè)“實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”時(shí)，教師在上一節(jié)課已經(jīng)帶領(lǐng)學(xué)生了解了動(dòng)量守恒定律的適用條件，根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況和學(xué)習(xí)表現(xiàn)情況，教師將學(xué)生分組，指導(dǎo)學(xué)生合作完成本課實(shí)驗(yàn)。為了保障實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，教師可以在講解規(guī)則時(shí)適當(dāng)為學(xué)生提供如“創(chuàng)造怎樣的條件能夠使系統(tǒng)所受外力的矢量和近似為0？在實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量哪些物理量？”等思路。根據(jù)教師的提示，各組成員進(jìn)行討論，整理本組的實(shí)驗(yàn)方案，并由教師作出評(píng)價(jià)，基于評(píng)價(jià)成果進(jìn)行調(diào)整。有的小組提出“在本次實(shí)驗(yàn)中利用氣墊導(dǎo)軌減小摩擦力，利用數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)量滑塊碰撞后的速度”的想法。教師查看該組的實(shí)驗(yàn)方案后，對(duì)其選擇的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行調(diào)整，并指導(dǎo)學(xué)生氣墊導(dǎo)軌需要調(diào)整成水平形式。隨后，各組成員開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)碰撞前后總動(dòng)量的關(guān)系是否滿足動(dòng)量守恒定律，即[m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2。] 如果各小組得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異，教師可以指導(dǎo)小組成員逆推實(shí)驗(yàn)，或在班級(jí)內(nèi)組織學(xué)生相互交流，共同找出問(wèn)題，幫助學(xué)生在開(kāi)放的學(xué)習(xí)氛圍中強(qiáng)化科學(xué)探究素養(yǎng)，逐步提高自主學(xué)習(xí)與合作探究能力。

4. 聯(lián)系實(shí)際生活，強(qiáng)化科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

隨著時(shí)代的發(fā)展與科學(xué)的進(jìn)步，學(xué)科本質(zhì)與生活、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系備受關(guān)注。物理學(xué)科與實(shí)際生活聯(lián)系較為密切。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師不僅要傳授物理思想，還要聯(lián)系實(shí)際生活，幫助學(xué)生重塑科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的重要性。為此，教師可以在原有教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，借助信息技術(shù)手段，圍繞實(shí)際生活為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)資料，幫助學(xué)生開(kāi)闊學(xué)習(xí)視野，了解更多與物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)強(qiáng)化科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，成長(zhǎng)為嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的優(yōu)秀人才。

例如，在教學(xué)人教版教材選擇性必修第二冊(cè)“常見(jiàn)傳感器的工作原理及應(yīng)用”時(shí)，教師需要帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)“觀察光敏電阻特性”這一實(shí)驗(yàn)了解光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化的原因，進(jìn)一步掌握傳感器的工作原理。課堂上，教師在為學(xué)生補(bǔ)充講解生活中傳感器的應(yīng)用時(shí)，圍繞學(xué)生感興趣的話題，為他們播放了“門(mén)窗防盜報(bào)警裝置”“光控開(kāi)關(guān)”兩組實(shí)驗(yàn)視頻。視頻中主要講解了傳感器對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要作用，展示了通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單自動(dòng)控制的方法。圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生了解到物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用，并在教師的引導(dǎo)下嘗試根據(jù)視頻中提供的參考內(nèi)容自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，了解報(bào)警電路的工作原理。在學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師要扮演好引導(dǎo)者的角色，關(guān)注學(xué)生在活動(dòng)中的表現(xiàn)，使學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)學(xué)科本質(zhì)，意識(shí)到物理學(xué)發(fā)展對(duì)社會(huì)發(fā)展與變革的影響。隨后，教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間搜集更多關(guān)于生活中的傳感器的資料，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高其問(wèn)題解決能力，使其將知識(shí)內(nèi)化，培養(yǎng)其科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)。

二、核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注意事項(xiàng)

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師不僅要注重對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，還要注意以下問(wèn)題。

1. 注意問(wèn)題分層，保障學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，為了及時(shí)了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)情況，教師會(huì)采用提問(wèn)的方式，根據(jù)學(xué)生的反饋及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。在學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程中，教師發(fā)現(xiàn)部分學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生難以跟上課堂教學(xué)節(jié)奏，無(wú)法順利回答問(wèn)題，導(dǎo)致課堂變成個(gè)別學(xué)生的展示平臺(tái)。為了避免此類問(wèn)題，教師在教學(xué)時(shí)需要兼顧學(xué)生的個(gè)體差異，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力設(shè)計(jì)不同難度的思考問(wèn)題，確保每名學(xué)生都能參與課堂活動(dòng)。這樣，學(xué)生通過(guò)順利解決問(wèn)題不斷增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心，班級(jí)內(nèi)學(xué)生的差距也會(huì)逐漸縮小。

2. 講解實(shí)驗(yàn)規(guī)則，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立安全意識(shí)

實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重要組成部分。教師發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中習(xí)慣隨意擺放實(shí)驗(yàn)物品、在實(shí)驗(yàn)期間未能嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)規(guī)則操作等情況，這不僅會(huì)影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，還存在安全隱患。對(duì)此，在培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的過(guò)程中，教師需要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的重要性，在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開(kāi)始前為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。同時(shí)，為了增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知，教師還可以借助信息技術(shù)手段輔助教學(xué)，向?qū)W生展示不遵守相關(guān)安全規(guī)則可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，由此提高學(xué)生的重視程度，幫助其養(yǎng)成規(guī)范實(shí)驗(yàn)的良好習(xí)慣，使其認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)待物理實(shí)驗(yàn)。

3. 完善總結(jié)評(píng)價(jià)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，評(píng)價(jià)具有助教、導(dǎo)學(xué)的現(xiàn)實(shí)功能，實(shí)施科學(xué)的評(píng)價(jià)對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量具有積極作用。鑒于此，教師在評(píng)價(jià)中需要關(guān)注以下幾點(diǎn)。第一，實(shí)施過(guò)程性評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，教師需要關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，及時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為作出評(píng)價(jià)，并根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求調(diào)整教學(xué)方法。當(dāng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)不感興趣時(shí)，教師可以適當(dāng)開(kāi)展游戲活動(dòng)、補(bǔ)充生活素材，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣。這樣，利用過(guò)程性評(píng)價(jià)能更好地督促學(xué)生學(xué)習(xí)，及時(shí)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)向。第二，實(shí)施多元評(píng)價(jià)，增強(qiáng)學(xué)生的反思意識(shí)。學(xué)生是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，為了更好地了解學(xué)生的真實(shí)想法，教師可以擴(kuò)大評(píng)價(jià)主體，讓學(xué)生也作為評(píng)價(jià)主體，在完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)任務(wù)后進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，分析并反思自己在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中存在的問(wèn)題，如未能掌握理論知識(shí)、合作積極性不足等，并向教師尋求幫助。教師根據(jù)學(xué)生的反饋情況為其提供針對(duì)性的輔導(dǎo)，幫助學(xué)生及時(shí)調(diào)整并完善學(xué)習(xí)方法。這樣，在評(píng)價(jià)的支持下，師生雙方都能取得進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量也將隨著學(xué)生的廣泛參與得到提高。

三、結(jié)束語(yǔ)

在課程改革背景下，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)已成為廣大教育工作者的共識(shí)。文章分別從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等素養(yǎng)的培養(yǎng)策略出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中掌握學(xué)習(xí)技巧，建立完整的知識(shí)體系，在做中學(xué)、在學(xué)中做，實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的深層發(fā)展。同時(shí)，還對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中的注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)，具有一定的參考價(jià)值。期望在后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐中，廣大教師能積極挖掘物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，利用好實(shí)驗(yàn)教學(xué)，助力學(xué)生全面發(fā)展。

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