淺談核心素養(yǎng)下高中物理實驗教學

陳大軍

摘要：核心素養(yǎng)強調(diào)的不僅僅是知識與技能，更是獲取知識的能力以及形成的品格和素養(yǎng)。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，實驗在物理教學中具有十分重要的作用。各種類型的物理實驗，具體形象地展示了物理知識的形成和發(fā)展過程，為學生的學習提供了豐富的感觀材料，中學生在做實驗的過程中培養(yǎng)了創(chuàng)新精神和實踐能力。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng) 高中物理 實驗教學

諾貝爾獎獲得者、德國著名的物理學家馮·勞厄曾經(jīng)說過：“教育要學生帶走的不僅是書包里的東西，還有超越書本知識的人的素養(yǎng)?！笔聦嵣?，學生畢業(yè)之后也許在很短的時間之內(nèi)，就會把在學校所學的很多知識忘記了，真正在學生人生發(fā)展中起推動作用的并不是一個個具體的學科知識，而是學生在獲得知識之后再經(jīng)過自己的提煉和升華，最后留在思想意識深層次的東西，即素養(yǎng)。高中物理課程的學習不僅僅是為了升學考試，更是為了把物理本身的學科思想滲透到學生的認知情感、實踐操作和思維品質(zhì)當中，提高學生的物理素養(yǎng)。所以，作為物理老師，除了教知識，我們更要去思考如何培養(yǎng)學生的物理學科素養(yǎng)，特別是如何在物理實驗教學中體現(xiàn)與落實物理學科的核心素養(yǎng)。

最新修訂的高中物理課程標準，提出了全新的物理核心素養(yǎng)概念，其主要由物理觀念、科學思維、科學探究和科學態(tài)度與責任四個要素構(gòu)成。物理實驗是人類認識世界的一個重要途徑，也是物理教學過程中的重要一環(huán)，它能激發(fā)學生在學習物理過程中的學習興趣和熱情，在輕松的氛圍中幫助學生很好地理解并掌握物理知識，并培養(yǎng)學生的觀察、分析、探究和創(chuàng)造等能力，即能幫助學生養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)。結(jié)合物理學科特點和本人的教學實踐，筆者現(xiàn)就物理實驗教學中如何培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)提出幾點思考。

一、在物理實驗教學中，利用演示實驗激發(fā)學生的學習求知欲，使之樂學

愛因斯坦曾經(jīng)說過：“興趣是最好的老師?！蔽锢碚n堂教學效果的好壞，很大程度上取決于教師是否善于調(diào)動學生學習的主動性和積極性。而激發(fā)學生學習熱情和興趣的有效方式是教師和學生一起動手做演示實驗，因為演示實驗直觀、形象而具有趣味性，能使學生在輕松愉快的直觀感覺中激發(fā)求知欲和學習物理的興趣。在做演示實驗時，教師也可以打破教材或教參的束縛，大膽地進行一些實驗創(chuàng)新設(shè)計，如可以將電流的熱效應(yīng)、楞次定律、電容器的充放電等一些演示實驗改為學生探究性實驗，讓學生充分發(fā)揮自己的聰明才干，自己選擇器材和設(shè)計實驗，同時，把自己創(chuàng)新設(shè)計的實驗在課堂上演示給同學們看。這樣充分地讓學生動腦、動手又動口，使得枯燥無味的物理學習變得生動有趣。例如講授“牛頓第三定律”時，學生對作用力與反作用力的概念理解困難，如果教師能充分利用演示實驗，讓每位學生都積極參與并自己動手做實驗，觀察實驗現(xiàn)象，分析和處理實驗數(shù)據(jù)，并在小組討論中得出結(jié)論，形成作用力與反作用力的概念，就能順利完成教學任務(wù)，同時還能培養(yǎng)學生的積極參與意識和團隊合作精神。

二、在物理實驗教學中，利用分組實驗教學，培養(yǎng)學生的觀察、思維和創(chuàng)新能力，使之逐漸形成科學能力

隨著物理課改的不斷深入，許多物理課都要在實驗室進行。對學生而言，實驗室新鮮而又讓人向往，因為在實驗室里可自主探究時間長，并且有豐富的實驗器材。分組實驗就是在教師的指導下，學生自己在實驗室根據(jù)實驗?zāi)康?，按照自己的思維方式進行觀察與思考，自己動手，并對實驗中獲取的數(shù)據(jù)給予準確的分析和處理，從而得出正確結(jié)論。因此，分組實驗課教學不僅可以培養(yǎng)學生思考問題的正確方法及分析解決問題的能力，還能調(diào)動學生學習物理的興趣和熱情，鞏固了所學知識，提高了教學效果。同時，它也是培養(yǎng)學生獨立觀察和動手操作能力最好的方法。為了達到預期的效果，在學生進實驗室之前，要求學生明確實驗的目的、理論依據(jù)或原理是非常重要的。在多年的教學中筆者發(fā)現(xiàn)，有不少學生即使能做完實驗，也得不出結(jié)論，原因就是他不知道實驗的目的是什么。而對于一些探究實驗，我們就要大膽地讓學生按照自己的猜想去進行，不能讓學生只按照課本上固定的實驗內(nèi)容、步驟，機械、被動地完成各項操作，否則會束縛學生的思維和創(chuàng)造才能。因此，要多賦予學生實驗的自主權(quán)利，給他們充分的想象和探索空間。例如在“探究做功與速度變化的關(guān)系”這個實驗時，除了帶學生一起學習課本提供的實驗方案外，我們還可以積極鼓勵和引導學生設(shè)計一個新的實驗方案來完成本實驗。學生通過獨立思考和小組討論，發(fā)現(xiàn)可以用已學過的自由落體運動模型來進行研究，用打點計時器和紙帶記錄重物的運動過程，選取一條最清晰的紙帶去測量、記錄，分析運動過程中的速度變化與重力做功的關(guān)系。事實證明，這種設(shè)計方案下，學生在實驗時操作方便且誤差較小。因此，在分組實驗時如果能多對學生進行積極的引導、鼓勵和幫助，或許會讓學生在有限的實驗課堂時間內(nèi)有所創(chuàng)新，收獲無限的知識，這也符合核心素養(yǎng)所要求的創(chuàng)新實驗教學。

三、在物理實驗教學中，善于利用物理學史，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學作風，使之逐漸具備科學精神

物理實驗是非常嚴謹?shù)目茖W過程，要想獲得成功，做實驗時必須要有一絲不茍、實事求是的精神。這種精神很值得每位學生學習，所以在做物理實驗時有必要講述一些物理學史，可以講述科學家們做實驗時失敗或成功的經(jīng)歷和科學實驗方法給我們的啟示，也可以講述某些科學領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和前景等，培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學態(tài)度和團結(jié)協(xié)作的科學作風，而這些也是學生今后適應(yīng)社會必不可少的重要素質(zhì)。事實上，在教學過程中善于運用這些物理學史豐富的知識內(nèi)涵和潛在功能，可以起到事半功倍的教學效果。如在“萬有引力”一章中，有豐富的、能夠感動、激勵甚至震撼學生的科學精神：哥白尼幼年喪父，家境貧寒，但他意志堅強，一生致力于天文學研究，敢于向地心說挑戰(zhàn)，提出日心說，雖然受到教會的壓迫，但仍毅然發(fā)表《天體運行論》;布魯諾為捍衛(wèi)日心說，被羅馬教廷活活燒死;天文學家第谷因科學研究而一貧如洗，仍堅持自己的研究，三十年如一日地進行天文觀測，將三十年的觀測結(jié)果全部贈送給開普勒，開普勒因此才會發(fā)現(xiàn)三大定律。又如在“電磁感應(yīng)”的學習中，很有必要向?qū)W生介紹法拉第的科學精神和人格魅力：在知道奧斯特的“電能生磁”現(xiàn)象后，法拉第就堅信“磁能生電”，并為這一信念付出了十年的艱苦研究，經(jīng)歷了無數(shù)次的失敗，永不放棄，最終揭示了“磁生電”的原理，使人類進入電氣化時代。講述這些光輝閃耀的人類精神史實，有助于學生學習科學家身上堅韌不拔的探索精神和踏實勤懇的工作作風，使科學家的高尚品質(zhì)在學生心靈深處扎根。所以，以核心素養(yǎng)為導向的物理實驗教學，就要求教師必須深入研究物理學史，并多帶領(lǐng)學生創(chuàng)設(shè)一些鮮活的物理實驗探究情境，讓學生從中體驗物理研究過程所蘊含的科學思想和精神，領(lǐng)略物理學的價值，促進他們科學素養(yǎng)的提升。

四、 在物理實驗教學中，鼓勵學生完成課外小制作和小實驗，促進學生對教學內(nèi)容的學習和實踐

物理課外實驗是學生在教師的指導下，自己依據(jù)實驗?zāi)康摹⑷蝿?wù)和要求，利用課外時間，自己尋找一些簡單的器材而自制儀器，并獨立完成的一種教學實驗。它是中學物理實驗的重要組成部分，同時也是物理課堂教學的一種有效補充和延伸。物理課外實驗，可以讓理論與實際相結(jié)合，拓展了學生的知識面和視野，提高了學生的實驗動手和操作能力，也培養(yǎng)了學生對物理和技術(shù)的學習興趣和創(chuàng)新精神。課外實驗?zāi)芊褚饘W生的興趣并讓他們認真去完成，關(guān)鍵在于如何選擇實驗內(nèi)容和組織安排，教師應(yīng)盡可能創(chuàng)造更多的條件（如開放實驗室），給學生更多的時間和空間去動手做實驗，同時教師也應(yīng)給予適當指導。教育家葉圣陶先生早就提出“做中學”的教學理念，“做中學”和課外制作動手又動腦，心靈又手巧，我們要把課堂教學延伸到課外，大力實踐、始終如一。例如，結(jié)合課堂上講的“彈簧的伸長與受到的拉力成正比”，可讓學生課外制作簡易的彈簧測力計，標好刻度，進行校準，并用自制的彈簧測力計測量身邊物體的重力;學過單擺內(nèi)容后，可讓學生自己做一個單擺，驗證單擺周期公式;學習了電能表后，可讓學生用電能表測定電水壺工作時的實際功率等，在家長的協(xié)助下，真實開展研究和測定，寫出實驗報告，在班級交流展示。學校也可以通過開展校園科技節(jié)、課外制作成果展示、動手動腦學物理等活動，讓學生個人或小組制作，再進行評比展示，學生通過制作，動手又動腦，經(jīng)歷從失敗到成功的過程，領(lǐng)會了相關(guān)知識，終生難忘。充分重視物理小實驗也是實施素質(zhì)教育的一種體現(xiàn)。大量實踐證明，積極開展課后小實驗，對激發(fā)學生學習物理的興趣，增強學生學好物理的自信心，培養(yǎng)鍛煉學生的動手能力、思維能力、科學探究能力和創(chuàng)新能力，有著巨大促進作用。

總之，在新課程改革背景下，教師在物理教學過程中必須打破傳統(tǒng)的講實驗、說實驗的教學理念，讓學生自己設(shè)計實驗、自己動手做實驗，逐漸使學生養(yǎng)成終身發(fā)展所需的必備品格與關(guān)鍵能力，真正實現(xiàn)素質(zhì)教育。