浅谈核心素养下高中物理实验教学

陈大军

摘要：核心素养强调的不仅仅是知识与技能，更是获取知识的能力以及形成的品格和素养。物理是一门以实验为基础的学科，实验在物理教学中具有十分重要的作用。各种类型的物理实验，具体形象地展示了物理知识的形成和发展过程，为学生的学习提供了丰富的感观材料，中学生在做实验的过程中培养了创新精神和实践能力。

关键词：核心素养 高中物理 实验教学

诺贝尔奖获得者、德国著名的物理学家冯·劳厄曾经说过：“教育要学生带走的不仅是书包里的东西，还有超越书本知识的人的素养。”事实上，学生毕业之后也许在很短的时间之内，就会把在学校所学的很多知识忘记了，真正在学生人生发展中起推动作用的并不是一个个具体的学科知识，而是学生在获得知识之后再经过自己的提炼和升华，最后留在思想意识深层次的东西，即素养。高中物理课程的学习不仅仅是为了升学考试，更是为了把物理本身的学科思想渗透到学生的认知情感、实践操作和思维品质当中，提高学生的物理素养。所以，作为物理老师，除了教知识，我们更要去思考如何培养学生的物理学科素养，特别是如何在物理实验教学中体现与落实物理学科的核心素养。

最新修订的高中物理课程标准，提出了全新的物理核心素养概念，其主要由物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四个要素构成。物理实验是人类认识世界的一个重要途径，也是物理教学过程中的重要一环，它能激发学生在学习物理过程中的学习兴趣和热情，在轻松的氛围中帮助学生很好地理解并掌握物理知识，并培养学生的观察、分析、探究和创造等能力，即能帮助学生养成良好的科学素养。结合物理学科特点和本人的教学实践，笔者现就物理实验教学中如何培养学生的物理学科核心素养提出几点思考。

一、在物理实验教学中，利用演示实验激发学生的学习求知欲，使之乐学

爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师。”物理课堂教学效果的好坏，很大程度上取决于教师是否善于调动学生学习的主动性和积极性。而激发学生学习热情和兴趣的有效方式是教师和学生一起动手做演示实验，因为演示实验直观、形象而具有趣味性，能使学生在轻松愉快的直观感觉中激发求知欲和学习物理的兴趣。在做演示实验时，教师也可以打破教材或教参的束缚，大胆地进行一些实验创新设计，如可以将电流的热效应、楞次定律、电容器的充放电等一些演示实验改为学生探究性实验，让学生充分发挥自己的聪明才干，自己选择器材和设计实验，同时，把自己创新设计的实验在课堂上演示给同学们看。这样充分地让学生动脑、动手又动口，使得枯燥无味的物理学习变得生动有趣。例如讲授“牛顿第三定律”时，学生对作用力与反作用力的概念理解困难，如果教师能充分利用演示实验，让每位学生都积极参与并自己动手做实验，观察实验现象，分析和处理实验数据，并在小组讨论中得出结论，形成作用力与反作用力的概念，就能顺利完成教学任务，同时还能培养学生的积极参与意识和团队合作精神。

二、在物理实验教学中，利用分组实验教学，培养学生的观察、思维和创新能力，使之逐渐形成科学能力

随着物理课改的不断深入，许多物理课都要在实验室进行。对学生而言，实验室新鲜而又让人向往，因为在实验室里可自主探究时间长，并且有丰富的实验器材。分组实验就是在教师的指导下，学生自己在实验室根据实验目的，按照自己的思维方式进行观察与思考，自己动手，并对实验中获取的数据给予准确的分析和处理，从而得出正确结论。因此，分组实验课教学不仅可以培养学生思考问题的正确方法及分析解决问题的能力，还能调动学生学习物理的兴趣和热情，巩固了所学知识，提高了教学效果。同时，它也是培养学生独立观察和动手操作能力最好的方法。为了达到预期的效果，在学生进实验室之前，要求学生明确实验的目的、理论依据或原理是非常重要的。在多年的教学中笔者发现，有不少学生即使能做完实验，也得不出结论，原因就是他不知道实验的目的是什么。而对于一些探究实验，我们就要大胆地让学生按照自己的猜想去进行，不能让学生只按照课本上固定的实验内容、步骤，机械、被动地完成各项操作，否则会束缚学生的思维和创造才能。因此，要多赋予学生实验的自主权利，给他们充分的想象和探索空间。例如在“探究做功与速度变化的关系”这个实验时，除了带学生一起学习课本提供的实验方案外，我们还可以积极鼓励和引导学生设计一个新的实验方案来完成本实验。学生通过独立思考和小组讨论，发现可以用已学过的自由落体运动模型来进行研究，用打点计时器和纸带记录重物的运动过程，选取一条最清晰的纸带去测量、记录，分析运动过程中的速度变化与重力做功的关系。事实证明，这种设计方案下，学生在实验时操作方便且误差较小。因此，在分组实验时如果能多对学生进行积极的引导、鼓励和帮助，或许会让学生在有限的实验课堂时间内有所创新，收获无限的知识，这也符合核心素养所要求的创新实验教学。

三、在物理實验教学中，善于利用物理学史，培养学生的科学态度和科学作风，使之逐渐具备科学精神

物理实验是非常严谨的科学过程，要想获得成功，做实验时必须要有一丝不苟、实事求是的精神。这种精神很值得每位学生学习，所以在做物理实验时有必要讲述一些物理学史，可以讲述科学家们做实验时失败或成功的经历和科学实验方法给我们的启示，也可以讲述某些科学领域的研究现状和前景等，培养学生严肃认真的科学态度和团结协作的科学作风，而这些也是学生今后适应社会必不可少的重要素质。事实上，在教学过程中善于运用这些物理学史丰富的知识内涵和潜在功能，可以起到事半功倍的教学效果。如在“万有引力”一章中，有丰富的、能够感动、激励甚至震撼学生的科学精神：哥白尼幼年丧父，家境贫寒，但他意志坚强，一生致力于天文学研究，敢于向地心说挑战，提出日心说，虽然受到教会的压迫，但仍毅然发表《天体运行论》;布鲁诺为捍卫日心说，被罗马教廷活活烧死;天文学家第谷因科学研究而一贫如洗，仍坚持自己的研究，三十年如一日地进行天文观测，将三十年的观测结果全部赠送给开普勒，开普勒因此才会发现三大定律。又如在“电磁感应”的学习中，很有必要向学生介绍法拉第的科学精神和人格魅力：在知道奥斯特的“电能生磁”现象后，法拉第就坚信“磁能生电”，并为这一信念付出了十年的艰苦研究，经历了无数次的失败，永不放弃，最终揭示了“磁生电”的原理，使人类进入电气化时代。讲述这些光辉闪耀的人类精神史实，有助于学生学习科学家身上坚韧不拔的探索精神和踏实勤恳的工作作风，使科学家的高尚品质在学生心灵深处扎根。所以，以核心素养为导向的物理实验教学，就要求教师必须深入研究物理学史，并多带领学生创设一些鲜活的物理实验探究情境，让学生从中体验物理研究过程所蕴含的科学思想和精神，领略物理学的价值，促进他们科学素养的提升。

四、 在物理实验教学中，鼓励学生完成课外小制作和小实验，促进学生对教学内容的学习和实践

物理课外实验是学生在教师的指导下，自己依据实验目的、任务和要求，利用课外时间，自己寻找一些简单的器材而自制仪器，并独立完成的一种教学实验。它是中学物理实验的重要组成部分，同时也是物理课堂教学的一种有效补充和延伸。物理课外实验，可以让理论与实际相结合，拓展了学生的知识面和视野，提高了学生的实验动手和操作能力，也培养了学生对物理和技术的学习兴趣和创新精神。课外实验能否引起学生的兴趣并让他们认真去完成，关键在于如何选择实验内容和组织安排，教师应尽可能创造更多的条件（如开放实验室），给学生更多的时间和空间去动手做实验，同时教师也应给予适当指导。教育家叶圣陶先生早就提出“做中学”的教学理念，“做中学”和课外制作动手又动脑，心灵又手巧，我们要把课堂教学延伸到课外，大力实践、始终如一。例如，结合课堂上讲的“弹簧的伸长与受到的拉力成正比”，可让学生课外制作简易的弹簧测力计，标好刻度，进行校准，并用自制的弹簧测力计测量身边物体的重力;学过单摆内容后，可让学生自己做一个单摆，验证单摆周期公式;学习了电能表后，可让学生用电能表测定电水壶工作时的实际功率等，在家长的协助下，真实开展研究和测定，写出实验报告，在班级交流展示。学校也可以通过开展校园科技节、课外制作成果展示、动手动脑学物理等活动，让学生个人或小组制作，再进行评比展示，学生通过制作，动手又动脑，经历从失败到成功的过程，领会了相关知识，终生难忘。充分重视物理小实验也是实施素质教育的一种体现。大量实践证明，积极开展课后小实验，对激发学生学习物理的兴趣，增强学生学好物理的自信心，培养锻炼学生的动手能力、思维能力、科学探究能力和创新能力，有着巨大促进作用。

总之，在新课程改革背景下，教师在物理教学过程中必须打破传统的讲实验、说实验的教学理念，让学生自己设计实验、自己动手做实验，逐渐使学生养成终身发展所需的必备品格与关键能力，真正实现素质教育。