核心素養(yǎng)下高中物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐

陳立學

摘 要：在新課改持續(xù)深入的背景下，廣大教育人士愈發(fā)重視起物理學科在整體高中課程體系內(nèi)的占比，并不斷對其作出系統(tǒng)性創(chuàng)新。就高中眾多學科而言，物理學科的知識內(nèi)容更加復雜難懂，是一門關鍵學科，想要學好該學科對多數(shù)高中生來說較為吃力，再加上傳統(tǒng)教學模式下，大多物理教師還未深刻認識到設計與實踐創(chuàng)新實驗的重要性，忽視培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)，導致實踐教學不甚理想。因此，本文主要研究以核心素養(yǎng)為導向的高中物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐策略。

關鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;創(chuàng)新實驗;設計;實踐

以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學，需要廣大教師遵守新課改的具體要求，引導學生高效理解并掌握所學知識，夯實實驗操作技能，以幫助學生實現(xiàn)自主學習、靈活學習，促使其綜合學習能力得到有效培養(yǎng)與提升。此外，通過物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐，還有利于激發(fā)學生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，使其物理核心素養(yǎng)與文化水平得到同步提升。

一、創(chuàng)新實驗的功能認識

（一）演示實驗

由教師作為主要指導者，帶領學生展開示范表演性實驗的即為演示實驗。通過演示實驗能夠把相關的物理研究現(xiàn)象直觀呈現(xiàn)在學生眼前，并逐步引導學生做出思考與觀察，同時借助小組討論或直接講授等方式引導學生掌握規(guī)律并完成物理概念的建立。通過高中物理演示實驗的開展，能夠使學生對部分問題形成直觀、感性地認識。相關物理過程與現(xiàn)象都可以通過演示實驗得以呈現(xiàn)，從而豐富學生感性知識，使其更為鮮明認識物理表象，進一步激發(fā)認知沖突，確保能夠建立正確的物理概念，給后續(xù)學習打下扎實基礎[1]。此外，借由演示實驗還可順利引出課題，有效激發(fā)學生探究興趣，使其將注意力始終集中在課堂。通過演示實驗促使思維得到訓練、引發(fā)思維沖突，有利于強化理性思維，拓寬學習視野，提升認知水平。在此背景下，演示實驗的設計與實踐對教師提出更高要求，需要教師在示范實驗技能、流程及操作方法的過程中始終秉持嚴肅認真的作風和實事求是的態(tài)度，在潛移默化中帶給學生一定影響。

（二）分組實驗

設計分組實驗就是在教師帶領下讓學生自己動手完成各項操作，如得到結論、收集數(shù)據(jù)和資料，并展開分析與交流的過程，該實驗過程是學生學習與應用、掌握科學方法的核心環(huán)節(jié)，便于對學生展開有關科研的啟蒙教育。主要的分組實驗方式具體包括：（1）徒手完成的分組小實驗，不需要使用復雜的實驗材料，借助學生雙手就能完成的實驗，其具備較強適應性，優(yōu)勢在于不受材料制約，具有較強的親近感;（2）通過自組器材的方式，精心設計分組實驗，針對實驗的設計，要致力于追求簡潔操作、簡單器材、全員參與和現(xiàn)象明顯;（3）設計趣味性、探究性較強的大實驗，主要目的在于使學生深刻體會提問、假設、設計、實施、研究與交流的探究過程[2]。

二、高中物理創(chuàng)新實驗設計與實踐現(xiàn)狀

（一）教學模式傳統(tǒng)

大多數(shù)教師在帶領學生開展物理創(chuàng)新實驗時以教師為主要執(zhí)行者，忽視學生動手操作，只讓其在旁觀察，很多學生都不能認真仔細觀察實驗，難以透徹理解其中包含的物理知識，并不能切實發(fā)揮物理實驗具備的實際作用[3]。遇到重難點知識的講解時，普遍實施題海戰(zhàn)術，制約學生發(fā)展其創(chuàng)新思維，降低物理學習興趣。

（二）實驗設計匱乏

物理學科得以持續(xù)發(fā)展的根本就是開展大量的實驗。然而，就國內(nèi)高中物理教學現(xiàn)狀而言，依然擺脫不了應試教育的束縛，很多教師都忽視了實驗教育的重要意義，不能提供給學生更多實驗機會，出于強化學生做題能力的目的，部分教師會占用學生在實驗室實驗的時間，導致學生缺少學習主動性，有著較大學習壓力，心理負擔沉重，學習效率不斷下降。其次，現(xiàn)階段的實驗主要按照課本內(nèi)容開展，學生缺少親自參與設計實驗環(huán)節(jié)的機會，難以體會到實驗樂趣，浪費學習時間[4]。

（三）創(chuàng)新實驗缺少實踐

進行高中物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐時，教師與學生都需對其創(chuàng)新性元素進行堅持不懈地探索，并引導學生全程參與，深刻體驗這個完整的學習過程。例如：從實驗準備到實驗思考再到實驗反思的過程中，通過學生的認真思考、勤于動手，定會不斷更新自己的認識與理解。然而，在實際教學中，普遍存在實踐不足的問題，部分教師會將實驗結論直接傳授給學生，并要求其“死記硬背”，同時將原本的實驗時間用來講解習題，雖然教學效率得以提升，但是學生并不能通過親身實踐自主得出結論，很難真正理解其中包含的知識點，單純滯留在公式表面，在日后需要實際應用時只能照搬不能靈活運用。

三、核心素養(yǎng)下高中物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐

核心素養(yǎng)背景下，教師在組織物理課堂教學的時候，不僅僅要重視物理知識、物理解題的教學，還要關注物理實驗教學?；诟咧形锢韺W科特點，加強物理實驗教學，對于激發(fā)學生的物理學習興趣、深化物理知識、培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)具有十分重要的價值。因此，教師必須要重視物理實驗教學，并持續(xù)優(yōu)化物理實驗教學方法，設計符合學生實際情況的實踐活動，不斷提升學生的物理綜合素養(yǎng)。

（一）開發(fā)實驗器材，培養(yǎng)物理觀念

以核心素養(yǎng)為導向進行高中物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐時，針對實驗器材開發(fā)這一部分，理應選取身邊的常見材料。例如：生活中的廢舊物品，不僅能夠降低材料成本，而且還便于制作，可操作性較強，便于學生更快上手，使物理概念得到提煉與升華的同時，促使學生實踐與創(chuàng)新能力得到有效培養(yǎng)。如某校進行高中物理教學時，主要使用了愛迪生實驗器材，如多功能教學畫圖儀、多普勒效應演示儀、安培力演示教具等，以上器材的創(chuàng)新設計，一部分以物理概念原理為依據(jù)，另一部分是結合對應課程完成的設計，有利于學生更加深入、容易地理解抽象的物理概念，促使其操作能力得到提升。此外，教師還可引導學生有機結合生活與課堂實驗，指引學生站在物理角度剖析科學史實，促進物理綜合能力的有效提升。通過創(chuàng)新實驗器材的方式，能夠更好體現(xiàn)出物質(zhì)觀念、能量觀念及其應用等因素，便于學生更好理解相互作用于物質(zhì)運動等基礎知識，使其深刻理解相關的物理概念與物理規(guī)律。例如：在組織“自由落體規(guī)律”的探究性實驗教學時，教材中是利用打點計時器來進行物體下落速度的測量，這不僅本身有著較大的實踐難度，并且對于只能在學校環(huán)境中才能滿足的條件下來看，學生對打點計時器無法熟練使用，因此難以達到理想的實驗教學效果。這時教師可鼓勵學生利用頻閃照片或是電火花計時器等手段來進行物體下落速度的測量，指導其具體的使用方法與注意事項，不僅改變了單一的實驗教學模式，極大地激發(fā)了學生的學習興趣，還為學生創(chuàng)造了自主探究的機會，有利于其創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

（二）創(chuàng)新實驗氛圍，激發(fā)學習興趣

進行高中物理教學時，需要教師從學生角度思考來進行創(chuàng)新實驗的設計與實踐，考慮到現(xiàn)階段學生的學習與動手能力，對實驗難易步驟做出科學安排，以消除學生對物理創(chuàng)新實驗的畏懼感，使學生更樂于接受創(chuàng)新實驗的開展。高中物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐還有利于激發(fā)學生創(chuàng)新意識與創(chuàng)造性思維，使其探究學習與動手實踐能力得到相應提升，這是傳統(tǒng)教學難以達成的效果。因此，教師要充分重視學生的參與感，打造趣味性課堂，激發(fā)學生物理學習興趣，使其積極投入到高中物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐中，帶領學生通過實驗探索物理答案。

例如：進行“摩擦力”的教學時，教師可先給學生列舉日常生活中存在的一些摩擦現(xiàn)象，如“擰飲料瓶蓋”。教師事先準備兩瓶沒開封的飲料，其中一瓶抹油，另一瓶保持原狀，在課堂上邀請力量懸殊的男女同學各一名，讓女同學擰沒有動過的飲料，讓男同學擰瓶蓋抹油的飲料，此時便會發(fā)現(xiàn)，力氣很小的女同學也能輕松擰開飲料，而力氣大的男同學卻無法擰開飲料。此時，學生的好奇心得到充分調(diào)動，紛紛想要一探究竟，隨后讓男女同學互換一下手中的飲料，就會發(fā)現(xiàn)男同學可以輕松擰開，女同學卻無法擰開。隨后給各學習小組提出問題：“導致出現(xiàn)這種情況的原因是短時間內(nèi)男女同學的力量出現(xiàn)變化了嗎？”顯而易見，并不是。最后教師用紙擦去瓶蓋上的油，結果男女同學都能輕松擰開這瓶飲料。這時，教師就可給學生提出更多相關問題，在好奇心的引導下，學生的學習動力不斷加大，形成問題意識，促使其積極探索問題的答案，各小組組員都能全身心投入到物理創(chuàng)新實驗中。

（三）改進教學方法，增加實驗設計與探索

高中物理實驗教學的方式不拘一格，如課堂演示實驗、分組實驗、課外實驗等，然而豐富的實驗類型并不意味著教學方式同樣豐富，因此，在具體教學中，不僅需要教師重視豐富實驗類型，而且還需要保障教學方式的多樣性，在創(chuàng)新實驗的設計與實踐中，致力于發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新意識和創(chuàng)造性思維，真正實現(xiàn)高中物理教學的三維目標。第一，知識與技能目標。需要學生扎實掌握基礎的物理概念和物理學研究的實驗技能，并知悉物理學發(fā)展歷程、重大成就、給社會發(fā)展帶來的影響，探索與其他學科間的聯(lián)系及應用，要求教師具備創(chuàng)新性地設計整個教學過程，引導學生有所學、有所收獲。第二，過程與方法目標。充分展示物理實驗所具備的育人功能，對學生自學能力、探究能力、創(chuàng)新能力、實踐能力、問題解決能力等進行有效培養(yǎng)。要求教師在具體教學中，多給予學生自主思考與發(fā)揮的空間，切忌直接將問題答案轉(zhuǎn)述給學生，要引導其親身感悟、探究，切實發(fā)揮教師的引導與評價作用。第三，情感態(tài)度與價值觀目標。要激發(fā)學生學習物理知識的興趣，構建和諧融洽的師生與生生關系，提高合作交流能力，點燃學生探索真理的熱情，端正其學習態(tài)度，對其科學素養(yǎng)、科學能力進行有效培養(yǎng)，使其學會將物理實驗靈活應用到日常生活或社會熱點議題中，促使學生的物理核心素養(yǎng)得到全面提升。

結束語

以核心素養(yǎng)為導向的高中物理創(chuàng)新實驗教學是高度契合于高中生發(fā)展的教學方式，不僅可以使學生在探索過程中不斷鞏固和掌握基礎的物理知識，而且還可以使學生的創(chuàng)新意識與思維得到有效培養(yǎng)和鍛煉，增強其實踐動手能力?？偟膩碚f，進行高中物理創(chuàng)新實驗的設計與實踐時，需要教師重視根據(jù)現(xiàn)階段學生的心理發(fā)展情況，對實驗內(nèi)容和方法進行科學、合理設計，善于對實驗氛圍的建設進行創(chuàng)新，借助于演示實驗和分組實驗來激發(fā)學生興趣，點燃其實驗熱情，引導學生積極探索，促進教學質(zhì)量與效率的穩(wěn)步上升。

參考文獻

[1]何麗亞.基于物理學科核心素養(yǎng)的教學研究[D].云南師范大學，2019.

[2]遲鑫.基于實驗教學培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的研究[D].哈爾濱師范大學，2019.

[3]尹一.基于學科核心素養(yǎng)的高中物理實驗教學研究[D].遼寧師范大學，2019.

[4]鄭巧燕.基于學科核心素養(yǎng)的高中物理演示實驗教學研究[D].四川師范大學，2018.