淺談基于核心素養(yǎng)下高中物理實驗教學(xué)

曹 莉

(江蘇省蘇州市吳江區(qū)吳江高級中學(xué) 215200)

物理實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的有效方式之一，也是高中物理教學(xué)的重要組成部分.由于實驗分值在考試中占的比例相對較少，導(dǎo)致高中物理實驗教學(xué)采取在“紙上”做實驗或者講實驗的方式進(jìn)行，教師和學(xué)生的不重視往往使物理學(xué)科的教學(xué)無法獲得良好的成果.物理學(xué)科的學(xué)習(xí)離不開實驗，改進(jìn)實驗教學(xué)才是當(dāng)下教師應(yīng)當(dāng)做出的明確選擇.

一、立足演示實驗，構(gòu)建物理觀念

在日常的物理教學(xué)當(dāng)中，特別是與實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，需要各位教師給同學(xué)們進(jìn)行充分的演示實驗，或者是帶領(lǐng)同學(xué)們走入實驗室進(jìn)行親自的體驗.可是在目前的教學(xué)環(huán)境下，并不是所有的學(xué)校都有條件給同學(xué)們創(chuàng)建完備的實驗室，只能提供教師演示的相關(guān)實驗設(shè)備，所以這就給各位教師的實驗教學(xué)提出了一個基本的限制條件.物理演示實驗實際上是配合課堂教學(xué)由老師操作學(xué)生觀察過程的實驗教學(xué)形式，這些演示實驗的教學(xué)大部分都是幫助學(xué)生理解物理概念和規(guī)律，利用好演示實驗引導(dǎo)學(xué)生通過觀察學(xué)習(xí)，會有事半功倍的效果.在演示實驗教學(xué)中，教師可以從實驗展示形式和師生互動方式兩方面考慮改進(jìn)，幫助學(xué)生構(gòu)建物理觀念.

實驗展示方式分為很多種，具體的方法選擇需要根據(jù)課堂教學(xué)的內(nèi)容來決定.一般來講有真實實驗和虛擬實驗兩種：可以利用物理實驗道具教師進(jìn)行演示，可以選取多媒體方式進(jìn)行演示，還可以通過學(xué)生分組親自操作演示，這些不同的方式都有助于學(xué)生理解物理概念和規(guī)律，教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容靈活使用不同的方式演示實驗.如實驗“探究影響電荷間相互作用力的因素”的演示，其教學(xué)目標(biāo)是探索庫侖定律，但這類“電荷”概念的實驗都沒有具體實物，因此教師可以選用多媒體等方式向?qū)W生演示；如“勻變速直線運動的研究”實驗，實驗器材簡單易取，教師不妨讓學(xué)生分組合作操作體會勻變速運動的研究.演示實驗需要學(xué)生的觀察和思考，師生互動方式比較局限，教師也可以選擇設(shè)置問題“問答”進(jìn)行，或者師生共同“討論”進(jìn)行.如沖量實驗教學(xué)時，首先讓學(xué)生猜想“一個雞蛋從高處掉落是否會破碎？”，隨后讓學(xué)生觀看一段實驗視頻——雞蛋從高處墜落在鐵盤中又反彈起來，引導(dǎo)學(xué)生運用課堂的知識內(nèi)容解釋其中的緣由.教學(xué)過程中，適當(dāng)?shù)幕佑欣谡{(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)生深入思考，構(gòu)建其物理概念.而且互動的過程也可以讓同學(xué)們發(fā)現(xiàn)自己的思維方式存在的不足，在未來的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中能夠更有針對性的改進(jìn).而同學(xué)們通過與教師的互動，也可以把自己的問題反饋給教師，教師能夠更有針對性地給予學(xué)生充分的指導(dǎo).

演示實驗教學(xué)能讓學(xué)生對物理概念和規(guī)律理解地更加深刻，這些抽象、難以用言語表述清楚的概念在演示的幫助下更加具體直觀，學(xué)生對這些物理現(xiàn)象的理解記憶也會更加深刻，同樣對學(xué)生建立物理觀念有著重要幫助.

二、重視設(shè)計實驗，培養(yǎng)思維創(chuàng)新

設(shè)計實驗方案事實上對學(xué)生的實驗素養(yǎng)有著很高的要求，一方面要求學(xué)生對實驗器材熟悉和了解，另一方面要求學(xué)生對實驗的步驟掌握嚴(yán)密清晰的邏輯思維.充分的考慮到同學(xué)們的個人能力和實際的學(xué)習(xí)特點，在開始帶領(lǐng)同學(xué)們進(jìn)行實驗設(shè)計的時候，教師一定要給同學(xué)們規(guī)定明確的設(shè)計方向，要讓同學(xué)們的實驗設(shè)計能夠有明確的目標(biāo).設(shè)計實驗的教學(xué)要拆分成許多步，從明確實驗?zāi)康拈_始，到選擇實驗原理，最后設(shè)計實驗步驟，這些環(huán)節(jié)的具體教學(xué)有助于提升學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案的能力，對實驗設(shè)計方案的反思和改進(jìn)則有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)新思維能力.正是因為實驗設(shè)計的步驟比較復(fù)雜，所以為了節(jié)省更多的課堂時間來給同學(xué)們進(jìn)行實驗操作的體驗，我們可以讓同學(xué)們以小組合作的形式來進(jìn)行實驗的設(shè)計，每一個同學(xué)在小組當(dāng)中的分工不同，各司其職，從而打造一份更加完善的設(shè)計方案.具體的小組劃分形式應(yīng)該按照同學(xué)們的實際學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)情況來完成，每一個小組應(yīng)該勢均力敵，小組成員的能力要有所差異，要能讓優(yōu)秀的成員帶著物理學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生前進(jìn)，在同學(xué)們的相互幫助下更能實現(xiàn)共同的提高.這樣的教學(xué)才是更有意義的，也能讓同學(xué)們真正的做到課堂上的責(zé)任明確，讓每一個學(xué)生都能在課堂上體現(xiàn)出自己的價值，找到課堂教學(xué)的意義，成為課堂真正的參與者.

首先每個實驗?zāi)康牡拇_定大部分來源于假設(shè)和猜想，這些假設(shè)和猜想最終指向與實驗有關(guān)變量的確定，最終根據(jù)變量的控制來實現(xiàn)實驗?zāi)康?學(xué)生確定實驗?zāi)康臅r，教師要注意指導(dǎo)學(xué)生提出有道理依據(jù)的猜想.如“探究滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)”實驗教學(xué)時，學(xué)生提出滑動摩擦力和物體表面的粗糙程度、形狀、大小、壓力和面積有關(guān)，教師要及時提問學(xué)生猜想的依據(jù)，避免學(xué)生想當(dāng)然的猜想影響變量的確定.其次實驗原理的選擇包括了實驗步驟的整體思路，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己已知的知識和經(jīng)驗對問題進(jìn)行相應(yīng)匹配，通過對方案的創(chuàng)新和改進(jìn)得到最貼切的實驗方案整體思路.最后實驗方案的設(shè)計是一個繁瑣的過程，不僅要選擇實驗器材以及確定實驗步驟，還要針對有關(guān)問題進(jìn)行改進(jìn).教師在教學(xué)中要重視學(xué)生解決問題能力的培養(yǎng)，如“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中存在一些問題——力不變的情況下探究加速度和質(zhì)量的關(guān)系，如何保持力不變？解決這個問題就要應(yīng)用受力分析方法，這些物理知識的綜合運用恰好能提升學(xué)生的解決問題能力.

設(shè)計實驗是實驗教學(xué)中最重要的部分，也是難度最大的一部分.教師在教學(xué)中應(yīng)按照目的、原理、方案的順序依次引導(dǎo)學(xué)生解決其中發(fā)現(xiàn)的問題，并幫助學(xué)生將知識、理念和思路整合在實驗中，培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計實驗的能力.

三、挖掘開放實驗，有效提升素養(yǎng)

探究實驗相對于其他實驗，具有開放性的特點，學(xué)生在課內(nèi)課外都能參與實驗探究的過程，親自動手的過程中學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、思維品質(zhì)都能得到有效提升.開放性實驗的引入是有必要的，教師的教學(xué)不妨考慮從實驗題材選取的開放和學(xué)生活動的開放兩面入手，以學(xué)生為主體倡導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新理念、培養(yǎng)新觀念、提升核心素養(yǎng).

開放性實驗可以是教材中的改進(jìn)實驗，也可以是師生共同創(chuàng)新的實驗，還可以是“無法實現(xiàn)”的書面實驗.教材中許多實驗的操作器材具有一定的時代特點，對實驗器材的更換也能促進(jìn)學(xué)生深刻認(rèn)識該實驗的意義.如“探究小車勻速直線運動”的實驗器材中，使用氣墊導(dǎo)軌代替長木板能讓實驗結(jié)果更加準(zhǔn)確，光電計時器也能代替打點計時器記錄更精確的數(shù)值.教師應(yīng)該鼓勵學(xué)生對教材實驗中任何部分提出改進(jìn)的意見，大膽地做出改變并不見得一定是一件壞事.此外，實驗的活動形式也可以有所改變，開放性實驗可以發(fā)生在教師的教學(xué)課堂上，也可以發(fā)生在課后思考后，還可以出現(xiàn)在學(xué)生的課余生活中.例如“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的學(xué)習(xí)后，有些學(xué)生對該物理現(xiàn)象表現(xiàn)出明顯的熱情，教師不妨讓學(xué)生嘗試“簡易電動機(jī)”的實驗——在干電池上纏上一半的線圈，形成一個開口的線框，再把小磁鐵放在其中一個電極上，讓學(xué)生思考一下問題：為什么線圈能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動？有什么方法能讓線圈保持轉(zhuǎn)動的同時不抖動？把每一步步驟明確傳達(dá)給學(xué)生，并在旁邊寫下關(guān)于開放性實驗的問題，讓學(xué)生通過操作鞏固知識、引發(fā)思考.這種操作性強(qiáng)的實驗，同樣能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.

開放性實驗是實驗教學(xué)中必要的一部分，教師通過對實驗題材的開發(fā)和實驗場所的開放引導(dǎo)學(xué)生操作一些可行性的實驗，不僅能讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理實驗操作中蘊含的樂趣，還能增強(qiáng)學(xué)生的思維能力.

總之，物理學(xué)科是一門以實驗和觀察為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)生的學(xué)習(xí)離不開實驗.不管是現(xiàn)象明確的演示性實驗教學(xué)，還是邏輯性明確的設(shè)計實驗教學(xué)，還是隨性的開放性實驗教學(xué)，都對學(xué)生的動手能力、思考能力和創(chuàng)新能力有一定的幫助.教師在進(jìn)行實驗教學(xué)時，要注重引導(dǎo)學(xué)生感知其中的物理知識、構(gòu)建相應(yīng)的物理理念以及通過思考探索來提升核心素養(yǎng).