核心素养背景下培养高中生物理实验探究能力的有效方法

郭丹

摘 要：学生核心素养的提升与教师的教学方法密切相关。教师要充分为学生考虑，灵活运用多种教学方式，改进并创新教材原有实验，让学生最大限度地参与到实验活动中来，进而提高自己的思维能力与科学探究能力。本文主要探讨在核心素养背景之下有关高中物理实验探究能力开展的有效策略，希望通过物理实验的方式对学生的探究能力进行提升，从而达到培养核心素养的目标。

关键词：高中物理;实验探究;核心素养

中图分类号：G63          文献标识码：A          文章编号：1673-9132（2021）07-0024-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2021.07.011

在应试教育氛围之下，物理学科的探究课时占据比例相对较少，因此，学生就很少有时间进行物理实验探究，大多数时间都是由教师进行演示完成，缺少学生的实践操作部分。部分教师由于自身动手能力有限，无法确保对学生进行全面的物理实验指导。这些因素综合在一起，导致现阶段物理实验课堂教学过程中很少涉及实验探究部分。

一、概念界定

（一）核心素养

核心素养是近几年新课改的产物。有关物理学科的核心素养具体是指对于学生的生命观、理性思维、科学探究以及社会责任进行培养，在具体的物理学科教学过程中致力于通过物理实验方式来实现学生对于上述四方面探究和培养。

（二）实验探究

实验探究具体是指让学生通过亲身操作，依据现有教材的指导，并根据自身掌握的知识以及技能完成实验内容的延伸和创新。在进行实验探究过程中，学生能够提高理性思维以及科学探究能力，这属于核心素养的重要组成部分。通过实验探究能够实现对学生核心素养的有效培养，所以实验探究教学部分逐渐在高中物理教学体系中占据越来越重要的地位，也成为提高学生探究能力，培养学生核心素养的重要教学形式。

二、研究背景

高中阶段的物理教学离不开实验探究环节的支撑。现阶段的高中物理教材中包含着大量实验探究内容，除了通过实验论证理论知识之外，还可以通过实验探究的方式对学生的动手能力和创新思维进行锻炼。然而，在实际开展过程中，物理实验却未得到充分的重视。首先是物理往往被视作副科地位，有关物理实验的基础设施配备较差，学校方面给予物理实验室的建设资金支持较少，这就使得在物理实验开展过程中往往面临着设备陈旧和仪器缺少的问题，很多实验探究都因为设备不足而无法进行。基于此，尤其是在提出核心素养培育的目标之后，更应当注重对于物理实验课堂教学的开展，致力于提高学生科学探究能力。

三、核心素养与高中物理实验教学的关系

依据我国教育部对于高中物理学科制定的有关标准，在开展物理教学的过程中，应当围绕以下目标进行，使学生树立正确的生命观念，形成科学思维的习惯，掌握科学探究的思路和方法，能够基于物理学知识承担起相应的社会责任。由此可知，物理学科的教学必须强调学生的动手实践，要求学生通过亲身经历亲自感受的方式来调动其学习主动性，刺激手脑的共同参与。同时，有关物理学科的核心素养培育部分指出采用探究主动性学习所发挥的重要作用。通过物理实验的方式对课本中的知识进行延伸和二次学习，以直观的实验现象来验证学生所掌握的知识，具有提高学生兴趣以及激发学生求知欲的作用。并且在进行实验的过程中学生需要依据相应的实验规则执行具体的实验步骤，这是学生学习动手能力的有效过程，同时也是对学生科学思维能力以及科学探究能力进行锻炼的良好过程。这使得物理实验教学成为培养学生核心素养的重要形式。在明确核心素养与高中物理实验教学之间的必然联系之后，高中物理教师就需要思考如何通过有效物理實验教学的方式，对学生的核心素养进行提升。

四、高中物理实验拓展策略

（一）改进教材原有实验

1.知识内容拓展。高中阶段的物理知识具有一定的学习难度，部分知识概念表现出较强的抽象性，若单纯地采用书面学习的形式，无法加深学生对于抽象知识概念的理解和记忆，通过实验演示的方式进行替代，则可以降低学习难度。例如，在学习静摩擦力和动摩擦力一课时，学生对于静摩擦力转变为动摩擦力的直观印象并不深刻。此时，教师就可以组织学生进行物理实验，使用通过滑动的小车实验来观察静摩擦力转变为动摩擦力这一过程所发生的变化，从而加深学生的认知。

2.创新实验材料。有关实验材料的创新关系到实验最终的结果和质量。在进行物理实验的过程中，通常会依据教材的建议材料进行实验，然而，在具体实践过程中，部分材料可能很难获取，因此教师应当依据实际情况做出灵活改变，基于保证实验效果以及降低实验材料获取难度等因素考虑。例如，在学习大气压强时，教材中对于大气压强概念的导入是使用马德堡半球实验，让学生探究为何抽取空气之后马德堡半球很难分开，从而导入大气压的概念。由于在实验室中无法使用马德堡半球如此庞大的器材，因此可以选择使用生活中常见的气压计作为概念导入的工具，让学生探究是什么让气压计的读数发生变化，同样具有良好的导入作用，并且在实验器材获取难度上也更低，也实现了课外知识的延展，对于学生的发散思维和知识迁移能力具有促进作用。

3.改进实验仪器。许多学校的物理实验室因资金投入不足的影响，整体的设备水平相对较低，面临着设备陈旧以及设备不足的实际问题，这使得物理实验课程的开展受到阻碍。面对该问题，有必要进行实验仪器的改进。例如，校方增加实验仪器购买的资金，丰富实验仪器设备种类，购进部分高精尖的实验设备，从而保证物理实验能够得到良好的支撑。性能优良的实验仪器，也是吸引学生进行物理实验探究的重要因素。

4.创新实验方法。注重在实验方法上的创新也是基于核心素养下提高学生物理实验探究能力的重要举措。尤其是对于一些实验步骤相对较为复杂的教材实验，教师可以鼓励学生进行一定程度的简化，在保证实验效果的同时优化实验过程。例如，在进行物理实验电流表改装为电压表一课时，按照教材实验的要求，学生需要将电流表改装为电压表主要运用串联电阻分压原理实现这一过程，通过这一实验课程来加深学生对于有关物理知识的理解和记忆。然而，在实际操作过程中，学生只需要简单的操作就可以完成实验步骤，无法保证整个实验课堂内容的丰富性。此时，教师就可以通过创新实验方法的方式，让学生将电流表改装成为各种表，如欧姆表或者是扩大电流表测量范围等，都是切实可行的操作，使得整个物理探究过程更加丰富，充满挑战。在不影响实验结果的情况下，适当地更改实验步骤，不拘泥于教材，实现实验方法的创新有利于刺激学生的发散性思维，同时也具有激发学生兴趣的作用。

5.创新实验组织形式。注重对于实验组织形式的创新，可以丰富实验课堂内容。在实际教学过程中，虽然部分教师开始采用小组合作的方式进行实验教学，但是教师仍旧独自承担着整个班级的指导任务，事无巨细，都需要教师亲自上阵进行指导。为改变这种现状，教师可以设立小组组长，有组长负责小组成员常规操作的指导，形成内部帮扶机制，这不仅深化小组合作学习的效果，同时也加深学生之间的合作交流，能够塑造学生的责任感以及团队精神。

6.创新实验设计。注重对于实验设计的创新，有利于提升学生的理性思维和科学探究能力。具体而言，在完成教材实验教学任务之后，教师可以将实验范围拓展到课外知识中，如针对生活中的一些现象提出具体的实验问题，并进行假设设计和操作，得出具体的实验结论，通过一系列操作，针对学生的科学思维进行培养。

（二）开展课外探究实验

进行课外探究实验是十分必要的，这是由于传统的物理实验课堂往往会受到课堂时间以及实验设备条件的影响，在校期间能够完成的实验内容相对较少。因此，有必要利用课外时间实现物理实验拓展，让学生在日常生活中使用一些简单的器材完成物理知识的探究，深化课堂教学效果。注重对于课外探究实验的开展，更多地将物理实验课堂融入日常生活，这是因为学生在日常生活中会接触到大量的物理现象，这些都可以通过所学习到的物理知识进行解释，基于已掌握的物理知识以及物理实验探究方法对于一些相对较为复杂的物理现象进行探究，能够帮助学生收获更多的知识，这也是开展课外探究实验的目的所在。

（三）创新设计趣味实验

增强实验探究的趣味性，是保证物理实验课程对学生具有吸引力的关键。尤其是在进行部分复杂的物理实验过程中，相对于较为烦琐的操作环节，以及对于一些抽象知识的运用也会影响物理实验课程的效果。其实就有必要增加一些趣味元素来丰富实验。有效的方法是在一起实习的过程中增加师生互动或者是游戏环节，不仅能够提高学生的参与度，同时也能够丰富实验内容，使得物理实验更加吸引学生。同时，在实验中增加一些新鲜元素，如学生所不曾涉及的物理知识，对于学生而言，具有较大的吸引力，同时也是激发学生更加主动参与到物理实验中的动力所在，能够发挥调动学生积极性的效果，同时也是对学生知识范围进行拓展的一种形式，让学生通过物理实验收获更多的新知识，构建稳固的物理知识体系。

（四）灵活发掘生活中的素材，利用生活化教学模式

将生活中的一些实际案例现象运用到物理课堂探究实验中，成为物理实验的探究主题，等同于将生活化教学模式和物理实验探究相融合，具有丰富实验内容的作用，同时也能够引导学生将自己所学习的知识运用到实际生活问题解答中，增强学生的动手能力。有关生活素材的挖掘需要结合高中物理教材共同进行，依据新课标的相关要求，选择合适的生活素材内容，帮助学生加强物理知识的学习和理解。例如，在“自由落体运动”的课堂教学中，为体现生活化教学模式的作用，基于教材的相关知识点，针对生活中的一些自由落体现象进行运用，让学生在物理实验课堂上对于一些常见的生活自由落体现象进行研究，观察这些自由落体现象表现出的特点，从而总结得出自由落体运动的内在含义，适时导入加速度大小和方向的物理概念，从而达到引领学生学习自由落体运动相关物理新知识的教学目的。

参考文献：

[1]楊雪梅.高中物理实验教学中学生动手实践能力培养策略[J].课程教育研究，2016（28）.

[2]徐春晓.高中物理教学中学生探究能力的培养[D].鲁东大学，2012.