重视实验情境教学，提高学生学科核心素养———基于新高考评价制度下物理课堂教学的思考

◇ 广东 谢广鑫

2020年1月，国家考试中心提出了“一体四层四翼”的命题思路，希望通过四个层次和四个翼展来构建高考命题的体系.其中，学科素养是第三层面.物理学科核心素养是指学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生科学素养的重要组成部分.它主要包括四个方面：“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”.笔者认为物理实验是学生对物理规律和概念获得感性认识的基本途径，也是培养学生思维能力的重要手段，通过实验能够加深学生对所学知识的理解与记忆.实验教学作为物理教学的一个重要组成部分，在培养学生的探究能力和科学态度等方面有积极的作用.然而，由于多媒体技术的发展，很多物理实验可以通过计算机模拟出来，然后展示给学生看；有的教师为了省时间，对教材中的实验采取“讲过程、记结论”的方式进行教学.这无疑忽略了实验的真正意义，对学生真正掌握实验原理，提高物理思维和素养非常不利.因此一线物理教师要真正重视课堂实验教学，以帮助学生构建物理观念、提高科学思维、培养探究能力、形成科学的态度和责任，这也顺应了高考评价的需求.以下是笔者在课堂上设计实验、利用实验、培养学生物理学科核心素养的一些实践探索，与大家分享.

1 利用实验演示，助力学生物理观念的形成

物理观念包括经典物理、现代物理中的概念、规律和运用其解释物理现象的能力.新课程标准指出“物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律在头脑中的提炼和升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础”.其重点是学生在教师的引导下，通过对实验现象的总结和概括，自主构建得出结论.因此，我们在讲课时要设计好实验情境，发挥其引导作用.

例如，在讲解“探究安培力方向”时，教师就可以通过演示实验进行实验探究.

展示图片：电磁炮、电动车、电动玩具、发电机等.创设情境，引起学生兴趣：都是谁给它们提供了动力?引入安培力的概念.

问题：安培力的方向如何判定?

1)猜想：影响安培力的方向可能有电流方向、磁场方向.

2)制订计划和实验方案.

a)器材：几块蹄形磁体、导体棒、电源、导线、滑动变阻器或电阻器、开关等.

b)按照变量控制法，自行制订实验计划和方案.(学生思考)

3)进行实验与观察：安培力的方向既与磁场方向有关，又与电流方向有关.(学生立刻提出问题，三者在空间上有什么关系呢?)学生根据实验观察总结归纳出“左手定则”.

图1

表1

通过演示实验得出的物理概念，由于是学生自行构建的，印象深刻，学生对概念的理解也更加清晰.更重要的是，通过这个方法，使得概念、规律不需要死记硬背，这在很大程度上避免了概念混淆.

2 巧妙设计实验，渗透物理思想，培养学生科学思维

科学思维是科学方法和科学思想.除了要帮助学生完成知识目标之外，更重要的是帮助学生掌握科学思想和科学方法，不管他们以后从事什么工作、遇到什么困难，都可以运用相应的科学思维解决问题.可见，科学思维主要是培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力.

科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实构建理想模型的抽象概括过程，是分析综合、推理论证等方法的内化.在课堂上，我们可以采用相应的思想方法，借助演示实验渗透物理思想，讲解新课，培养学生的科学思维.

例如，在“探究影响加速度因素”一课中，提出问题：列车启动时，速度是缓慢增大的，加速度较小.影响加速度的原因是列车牵引力不够大还是列车质量太大呢? 若相同的力作用在小车上又如何呢? 实验中首先要去掉摩擦力的影响，巧妙设计实验：倾斜长木板轻推小车，使小车做匀速直线运动.其次使小车的质量远大于砝码的质量，使砝码的重力近似等于小车的合外力.这时我们就可以用控制变量法：

1)只改变牵引力的大小，研究加速度与质量的关系；

2)只改变研究对象质量的大小，研究加速度与牵引力的关系.

经过这样的科学推理、论证，学生的理解更加透彻和深入.

3 通过演示模拟实验，激发学生兴趣，培养探究技能

物理是一门实验科学，实验是得出概念和规律的主要途径，也是物理教学的一个重要手段，没有实验的支撑，物理学也就难以持续发展下去.实验探究是指根据现象提出科学问题、形成猜测和假设、设计实验方案、收集数据、分析和评价、得出结论.这不仅涉及学生个人的思考问题角度、解决问题能力，也涉及与同伴之间的沟通交流与合作，是培养团队合作精神的重要一环.这就要求我们在设计演示实验时，要注意巧妙性，以引起学生的认知冲突，激起他们的兴趣.我们除了把探究自主权还给学生外，还要注意适时讲解引导，以帮助他们找到突破口，解决问题，正确构建物理观念.

例如，在“α粒子散射实验”一课中，利用多媒体模拟实验，观察实验现象.

图2

实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进；少数α粒子发生较大偏转；极少数α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°.

分析实验现象：你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成α粒子的大角度偏转?

表2

学生观察到的结果和想象中不一样，从而有了认识上的冲突，提高学习兴趣，想知道具体的原理.同学们纷纷提出假设，原子内很“空”，所以才能让大多数α粒子沿原方向前进；原子内部有质量大的物体存在，α粒子才会发生角度大偏转等.让学生展开交流和讨论，最后得出结论，科学研究能力就此得到一定的发展.

4 渗透科学伦理，培养科学态度和社会责任

传统物理课程以知识内容为主，对学生科学精神培养较少.随着课程改革的不断深化，在新的教育教学理念下，学生科学精神的培养日益得到重视.学生通过学习，在了解科学、技术、社会、环境关系的基础上，生成对科学技术正确的价值判断，建立正确的科学态度和责任感.培养学生成为一个“真善美”的人是我们的目标，在实验教学中，我们也要注意贯彻对学生科学态度和社会责任的培养.

例如，在“探究静电力”一课中，让学生观看静电相关应用及因静电积累而引起爆炸的视频.让学生在课后思考：怎样在人为的控制下，消除静电的危害，发挥更大的作用，找出可行的方案.通过一系列活动，让学生逐渐形成对科学和技术应用的正确态度以及责任感.

科学态度和社会责任是高中物理教学应该关注的问题，其形成不是一蹴而就的，需要贯穿落实在平常教学的每一个环节，潜移默化，逐步渗透.

课堂教学是培养学生物理学科核心素养的主阵地，培养学生的物理学科核心素养是当今物理教学中非常重要的任务，也是新高考的要求，我们在日常教学中要把物理学科核心素养的培养落到实处.核心素养的培养不是一朝一夕就能完成的，需要我们打持久战，把这一培养任务慢慢渗透在每节课中.

综上所述，实验教学是培养物理学科核心素养很好的载体，它不仅能增加课堂的生动性、趣味性，而且能增加师生互动性，更重要的是能体现物理学科核心素养的四个方面.我们在教学中要好好设计实验、运用实验，通过实验使观念和思维内化成学生的能力，形成正确的科学态度和责任感，让学生具备终身学习的能力，使自身素质得到全面提高.