浅谈基于核心素养下高中物理实验教学

曹 莉

(江苏省苏州市吴江区吴江高级中学 215200)

物理实验是学生学习物理知识的有效方式之一，也是高中物理教学的重要组成部分.由于实验分值在考试中占的比例相对较少，导致高中物理实验教学采取在“纸上”做实验或者讲实验的方式进行，教师和学生的不重视往往使物理学科的教学无法获得良好的成果.物理学科的学习离不开实验，改进实验教学才是当下教师应当做出的明确选择.

一、立足演示实验，构建物理观念

在日常的物理教学当中，特别是与实验有关的教学内容，需要各位教师给同学们进行充分的演示实验，或者是带领同学们走入实验室进行亲自的体验.可是在目前的教学环境下，并不是所有的学校都有条件给同学们创建完备的实验室，只能提供教师演示的相关实验设备，所以这就给各位教师的实验教学提出了一个基本的限制条件.物理演示实验实际上是配合课堂教学由老师操作学生观察过程的实验教学形式，这些演示实验的教学大部分都是帮助学生理解物理概念和规律，利用好演示实验引导学生通过观察学习，会有事半功倍的效果.在演示实验教学中，教师可以从实验展示形式和师生互动方式两方面考虑改进，帮助学生构建物理观念.

实验展示方式分为很多种，具体的方法选择需要根据课堂教学的内容来决定.一般来讲有真实实验和虚拟实验两种：可以利用物理实验道具教师进行演示，可以选取多媒体方式进行演示，还可以通过学生分组亲自操作演示，这些不同的方式都有助于学生理解物理概念和规律，教师可以结合教学内容灵活使用不同的方式演示实验.如实验“探究影响电荷间相互作用力的因素”的演示，其教学目标是探索库仑定律，但这类“电荷”概念的实验都没有具体实物，因此教师可以选用多媒体等方式向学生演示；如“匀变速直线运动的研究”实验，实验器材简单易取，教师不妨让学生分组合作操作体会匀变速运动的研究.演示实验需要学生的观察和思考，师生互动方式比较局限，教师也可以选择设置问题“问答”进行，或者师生共同“讨论”进行.如冲量实验教学时，首先让学生猜想“一个鸡蛋从高处掉落是否会破碎？”，随后让学生观看一段实验视频——鸡蛋从高处坠落在铁盘中又反弹起来，引导学生运用课堂的知识内容解释其中的缘由.教学过程中，适当的互动有利于调动学生学习的积极性，促进学生深入思考，构建其物理概念.而且互动的过程也可以让同学们发现自己的思维方式存在的不足，在未来的学习过程当中能够更有针对性的改进.而同学们通过与教师的互动，也可以把自己的问题反馈给教师，教师能够更有针对性地给予学生充分的指导.

演示实验教学能让学生对物理概念和规律理解地更加深刻，这些抽象、难以用言语表述清楚的概念在演示的帮助下更加具体直观，学生对这些物理现象的理解记忆也会更加深刻，同样对学生建立物理观念有着重要帮助.

二、重视设计实验，培养思维创新

设计实验方案事实上对学生的实验素养有着很高的要求，一方面要求学生对实验器材熟悉和了解，另一方面要求学生对实验的步骤掌握严密清晰的逻辑思维.充分的考虑到同学们的个人能力和实际的学习特点，在开始带领同学们进行实验设计的时候，教师一定要给同学们规定明确的设计方向，要让同学们的实验设计能够有明确的目标.设计实验的教学要拆分成许多步，从明确实验目的开始，到选择实验原理，最后设计实验步骤，这些环节的具体教学有助于提升学生独立设计实验方案的能力，对实验设计方案的反思和改进则有助于培养学生的独立思考能力和创新思维能力.正是因为实验设计的步骤比较复杂，所以为了节省更多的课堂时间来给同学们进行实验操作的体验，我们可以让同学们以小组合作的形式来进行实验的设计，每一个同学在小组当中的分工不同，各司其职，从而打造一份更加完善的设计方案.具体的小组划分形式应该按照同学们的实际学习能力和学习情况来完成，每一个小组应该势均力敌，小组成员的能力要有所差异，要能让优秀的成员带着物理学习能力较弱的学生前进，在同学们的相互帮助下更能实现共同的提高.这样的教学才是更有意义的，也能让同学们真正的做到课堂上的责任明确，让每一个学生都能在课堂上体现出自己的价值，找到课堂教学的意义，成为课堂真正的参与者.

首先每个实验目的的确定大部分来源于假设和猜想，这些假设和猜想最终指向与实验有关变量的确定，最终根据变量的控制来实现实验目的.学生确定实验目的时，教师要注意指导学生提出有道理依据的猜想.如“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”实验教学时，学生提出滑动摩擦力和物体表面的粗糙程度、形状、大小、压力和面积有关，教师要及时提问学生猜想的依据，避免学生想当然的猜想影响变量的确定.其次实验原理的选择包括了实验步骤的整体思路，教师应引导学生结合自己已知的知识和经验对问题进行相应匹配，通过对方案的创新和改进得到最贴切的实验方案整体思路.最后实验方案的设计是一个繁琐的过程，不仅要选择实验器材以及确定实验步骤，还要针对有关问题进行改进.教师在教学中要重视学生解决问题能力的培养，如“探究加速度与力、质量的关系”实验中存在一些问题——力不变的情况下探究加速度和质量的关系，如何保持力不变？解决这个问题就要应用受力分析方法，这些物理知识的综合运用恰好能提升学生的解决问题能力.

设计实验是实验教学中最重要的部分，也是难度最大的一部分.教师在教学中应按照目的、原理、方案的顺序依次引导学生解决其中发现的问题，并帮助学生将知识、理念和思路整合在实验中，培养学生独立设计实验的能力.

三、挖掘开放实验，有效提升素养

探究实验相对于其他实验，具有开放性的特点，学生在课内课外都能参与实验探究的过程，亲自动手的过程中学生的动手能力、创新能力、思维品质都能得到有效提升.开放性实验的引入是有必要的，教师的教学不妨考虑从实验题材选取的开放和学生活动的开放两面入手，以学生为主体倡导学生学习新理念、培养新观念、提升核心素养.

开放性实验可以是教材中的改进实验，也可以是师生共同创新的实验，还可以是“无法实现”的书面实验.教材中许多实验的操作器材具有一定的时代特点，对实验器材的更换也能促进学生深刻认识该实验的意义.如“探究小车匀速直线运动”的实验器材中，使用气垫导轨代替长木板能让实验结果更加准确，光电计时器也能代替打点计时器记录更精确的数值.教师应该鼓励学生对教材实验中任何部分提出改进的意见，大胆地做出改变并不见得一定是一件坏事.此外，实验的活动形式也可以有所改变，开放性实验可以发生在教师的教学课堂上，也可以发生在课后思考后，还可以出现在学生的课余生活中.例如“电磁感应现象”的学习后，有些学生对该物理现象表现出明显的热情，教师不妨让学生尝试“简易电动机”的实验——在干电池上缠上一半的线圈，形成一个开口的线框，再把小磁铁放在其中一个电极上，让学生思考一下问题：为什么线圈能够持续转动？有什么方法能让线圈保持转动的同时不抖动？把每一步步骤明确传达给学生，并在旁边写下关于开放性实验的问题，让学生通过操作巩固知识、引发思考.这种操作性强的实验，同样能促进学生学习的积极性.

开放性实验是实验教学中必要的一部分，教师通过对实验题材的开发和实验场所的开放引导学生操作一些可行性的实验，不仅能让学生发现物理实验操作中蕴含的乐趣，还能增强学生的思维能力.

总之，物理学科是一门以实验和观察为基础的学科，学生的学习离不开实验.不管是现象明确的演示性实验教学，还是逻辑性明确的设计实验教学，还是随性的开放性实验教学，都对学生的动手能力、思考能力和创新能力有一定的帮助.教师在进行实验教学时，要注重引导学生感知其中的物理知识、构建相应的物理理念以及通过思考探索来提升核心素养.