物理創(chuàng)新實驗室建設與物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

鄭志湖

(浙江省天臺中學　浙江 臺州　317200)

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物理創(chuàng)新實驗室建設與物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

鄭志湖

(浙江省天臺中學浙江 臺州317200)

物理創(chuàng)新實驗室建設以滿足學生選擇性學習和個性化發(fā)展需求為目的，對高中物理實驗課程群和物理實驗資源建設進行整體頂層設計.構建基于問題解決的綜合性實驗教學和開放性實驗資源，形成與高中物理銜接的選修、競賽、大學先修、現(xiàn)代物理技術實驗課程資源，基于探究性和項目研究課程資源，開發(fā)現(xiàn)代教育技術支持下的實驗資源，改變育人模式，促進學生自主、探究、合作學習和知識建構，提升學生物理核心素養(yǎng).

選擇性學習實驗室建設實驗課程實驗資源

物理學是一門以實驗為基礎的科學.為充分發(fā)揮實驗在物理教學中的作用，探索普通高中人才培養(yǎng)新途徑、新方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和科學思想，激發(fā)學生科學探究的興趣,提升學生的物理學科核心素養(yǎng)，優(yōu)化物理教學，打造開放互動的綜合性實驗教學平臺，促進學生全面發(fā)展基礎上的個性化發(fā)展，浙江省教育廳在2013年批準我校為省首批物理學科培育基地，2014年資助我校建設物理創(chuàng)新實驗室.2014年底物理創(chuàng)新實驗室建成，該實驗室的建設有效地改變了物理學科教與學的方式，提升了學生的物理核心素養(yǎng).

1　物理創(chuàng)新實驗室建設目標

物理創(chuàng)新實驗室建設以現(xiàn)代教育理念為指導，滿足學生選擇性學習和個性化發(fā)展需求，以提高學生物理核心素養(yǎng)為目的，以現(xiàn)代教育技術為支撐，以校本選修課程資源形式呈現(xiàn)，構建立體、多維、基于問題解決的綜合性實驗教學平臺和開放性實驗課程資源庫.

實驗室建設遵循物理學習規(guī)律和方法，為全體學生提供實驗平臺，讓學生根據(jù)自己的知識基礎和興趣設計實驗、自主研究、采集和分析數(shù)據(jù)，驗證假設和撰寫實驗報告.強化實驗環(huán)節(jié)，發(fā)展學生個性特長和創(chuàng)造潛能，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎.

以向社會輸送具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的人才為己任.我們把創(chuàng)新實驗室建成培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的重要場所，成為學校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的新起點.讓學生綜合運用所學知識，進行科學研究與創(chuàng)造性科研活動，而這些創(chuàng)造性實驗活動必然提高了學生的實驗能力、探究能力和創(chuàng)新能力.

通過創(chuàng)新實驗室培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和思維模式，推動培養(yǎng)學生的教育模式改革，適應教育國際化，是學生個性化發(fā)展的需要；是學?？萍冀逃男枰?，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要；是促進課程建設和教師專業(yè)發(fā)展的需要；是彰顯學校辦學特色的需要.

2　物理選修課程和物理實驗室的頂層設計

物理實驗室頂層設計遵循目標要有針對性，內容要具有特色性，結構要有層次性，效能要有前瞻性.基于物理學科是以實驗為基礎的學科，是嚴密的理論科學，是應用十分廣泛的科學，物理創(chuàng)新實驗室建設以促進學生選擇性學習，個性化發(fā)展，走班教學提供支撐.基于學校的辦學發(fā)展定位，以培養(yǎng)具有國際化視野的高素質人才為目標，實現(xiàn)物理教育就是要激活學生自主發(fā)展的欲望，物理教學就是為學生的自主發(fā)展搭建階梯，物理教學評價就是為學生自主發(fā)展加油.物理創(chuàng)新實驗室本質上是一種課程資源，在物理學科知識拓展類、專業(yè)技能類、興趣特長類、社會實踐類和基礎型、拓展型、研究型的四類三層課程體系中呈現(xiàn)，形成具有學校特色的實驗課程校本教材體系.

構建物理課程文化.物理課程群與物理實驗資源建設頂層設計同步推進，形成以拓展型課程為突破口，以物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導向，形成創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，未來能力需求，大學專業(yè)和職業(yè)傾向融為一體的物理課程群和創(chuàng)新實驗室設計思路，構建基于問題解決的綜合性實驗教學和開放性實驗資源.在縱向上向兩頭延伸，包括初、高中銜接的實驗課程資源，與高中物理銜接的選修、競賽、大學先修、現(xiàn)代物理技術實驗課程資源；在橫向上，拓展高中階段與其他自然科學相聯(lián)系的課程資源，豐富基于探究性和項目研究的課程資源，自制探究小實驗，開發(fā)現(xiàn)代教育技術支持下的實驗資源.

如圖1所示，實驗中心由3個中心組成.基礎實驗中心主要是面向全體學生進行必修課內容的教與學，對傳統(tǒng)的實驗室實施創(chuàng)新改進升級,科學走廊和體驗館實驗是開放性區(qū)域，學生可以隨時體驗物理學習的樂趣，便于學生自我探究學習.創(chuàng)新實驗中心主要面向物理選修的學生，提供更加專業(yè)的物理實驗器材進行更深層次實驗，了解現(xiàn)代物理發(fā)展的前沿動態(tài).校企合作探究實驗中心，讓學生開展項目研究，掌握科學的研究方法，學習一些技術應用的原理，使學生形成職業(yè)傾向，為培養(yǎng)理工科技術人才作準備.

圖1　實驗中心的構成

為使物理創(chuàng)新實驗室功能最大化，學校在硬件和軟件上給予極大支持，提供建筑面積2 500平方米實驗室，同時配置相應的配套硬件設備、網(wǎng)絡接入條件.組建物理創(chuàng)新實驗室教師團隊，該團隊是在大學教師的指導下，由各類科技教育、物理實驗競賽中取得優(yōu)異成績及具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維方式的教師組成，每個實驗都配備創(chuàng)新實驗的專門導師.

3　物理創(chuàng)新實驗室主要內容與功能

學校物理特色課程群建設需要實驗支撐，創(chuàng)新物理實驗室不是傳統(tǒng)實驗室的延伸與拓展，而是構建為不同興趣愛好和發(fā)展方向的學生提供多層次、多樣化的實驗室系統(tǒng)，使之成為改變育人模式的重要支撐力量，是提升核心競爭力的源泉.實驗室建設和學校的辦學特色相結合，即與學校的科技活動相結合，與校本選修課程相結合，與學校所處社會與自然環(huán)境、生活環(huán)境、地方經(jīng)濟相結合.

物理創(chuàng)新實驗室堅持6個探究方向：物理素養(yǎng)類探究、大學先修實驗探究、現(xiàn)代物理技術探究、物理競賽實驗探究、智能機器人制作探究、汽車中物理探究.我們與縣內三家具有與國際接軌人才、設備、技術的企業(yè)聯(lián)合開發(fā)專業(yè)技能選修課，充分利用企業(yè)的實驗資源，針對聯(lián)合開發(fā)的項目研究課程合作建設探究實驗室.

深化課改要求學校圍繞學生的發(fā)展配置所有資源.物理創(chuàng)新實驗室建設以提高學生實驗能力、探究能力、創(chuàng)新能力為宗旨，滿足學生學習需求為目標，以提高物理選修課教學質量為出發(fā)點，促進學生個性化發(fā)展.

創(chuàng)新實驗室建設不是硬件設備的簡單配置，而是與課程開發(fā)相輔相成，依據(jù)實驗課程需求配置設備，同時又依托實驗設備開發(fā)精品課程，每個實驗室平時都有教師辦公.在課程開設過程中，教師指導學生研究實驗設備，進行實驗探究，完成實驗報告相關內容，校企合作探究實驗中心由企業(yè)出資建在企業(yè)，企業(yè)專家指導為主，開展項目研究，如我校的5個專用實驗室和校企合作探究實驗中心對應于17門選修課程和與當?shù)亟?jīng)濟緊密聯(lián)系的9個研究項目,如表1所示.

表1　創(chuàng)新實驗室與物理選修課程

4　物理創(chuàng)新實驗室建設成效

4.1促進學生互動學習和知識建構

充分運用實驗設備、設施，自行探究、共同開發(fā)或改進實驗器材，整合信息技術的交互功能，從科學走廊實驗中，讓學生體會到物理來自生活，讓學生在現(xiàn)實的實驗探究或生活體驗和虛擬交互自主學習中，感受多維、立體、多感官刺激的高效學習，享受學習的樂趣.

利用創(chuàng)新實驗室建設讓師生共同參與尋找突破學科知識和規(guī)律的重點、難點，讓學生從實驗探究、活動探究、媒體呈現(xiàn)、互動體驗中構建物理概念、物理規(guī)律，激活學生學習內驅力，提高學習效率，提升學生實驗能力、探究能力和創(chuàng)新能力.

4.2豐富的學習資源促進學生發(fā)展

實驗室提供了一系列的實驗設備，提供盡可能多的資源供學生學習和研究，建設的大學先修實驗室有探究光偏振等32個實驗，現(xiàn)代科技實驗室有掃描隧道顯微鏡的使用等17個實驗，物理競賽實驗室有研究亥姆霍茲線圈軸線磁場等34個實驗，為不同潛質的學生提供個性化學習的選擇和幫助，促使更多的學生選擇物理選修課程，提高了學生以實驗探究能力為核心的物理核心素養(yǎng)，促進創(chuàng)新拔尖人才的培養(yǎng)，提升了選修課的教學質量.學生在全國中學生物理競賽中取得顯著成績，在校企合作,探究實驗中心開展了二年研究的64位學生，從原來開始研究時年級平均名次119到二年以后平均名次33(名次僅供研究用)，且90%以上學生選擇了相關專業(yè)，進入高校后表現(xiàn)出優(yōu)于其他學生的發(fā)展后勁.

4.3創(chuàng)新實驗室打造了一支高素質的物理教師隊伍

創(chuàng)新物理實驗室成為學校創(chuàng)新教育的平臺，以實驗室成長教師，提高了教師課程開發(fā)力和執(zhí)行力，以教師成長學生，促進學生、教師、學校的發(fā)展.近幾年我校教師開發(fā)的物理類選修課程中的2門被評為省精品課程，4門教材由出版社正式出版.在物理創(chuàng)新實驗室建設中教學資源不斷豐富，更新了教師的教育理念，先進的教學設備、先進的教學手段，促進了學校教育教學改革，改變了育人模式，提高了師生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，打造了一支善于開發(fā)學生創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質物理教師隊伍.對其他學科也發(fā)揮了引領和輻射的作用.

1成錦平.物理課程基地的建設與運行.物理教學,2015(2)：10～12

2016-03-05)