基于物理学科核心素养的高中物理实验教学研究

王璋

福建省闽侯第一中学（福建省福州市 350100）

1 引言

实验教学是物理学科必不可缺的教学内容，在物理实验中，学生可以通过实验来检验所学习过的理论知识，也可以通过实验更仔细地观察和了解物理现象，学生也能够通过实验，更直观的学习物理知识。物理实验本就是学生探究和学习物理知识的过程，而整个过程需要学生自主参与，通过动手实践来培养学生的科学精神。在参与实验的过程中学生可以通过探索和质疑的方式，使自己能够拥有追求真理，敢于质疑的科学精神。而且在实验的过程中还能够培养学生的创新意识，这是核心素养中极为重要的内容，也是理论教学难以实现的内容。

2 高中物理实验教学现状分析

2.1 实验教学与理论教学脱节

高中物理的实验教学对于学生而言，总是难以融合理论教学实现深度教学，这是由多方面原因所导致的。首先很多学生对于物理学科本身就有一定的抵触心理，由于物理学科的难度相对较大，有很多学生在理论知识学习过程中便表现出较低的学习效率，这样长此以往学生便会对物理学科失去兴趣。在实验教学过程中学生虽然有较大的积极性，但只是对实验的流程、现象充满好奇，并不会积极思考实验现象背后的涉及的物理理论，这就会对实验教学效果造成很大的影响，更是不利于学生综合素养的培养。其次在传统的教学模式下，学生无法对大部分物理实验进行深入的探索和实践，仅是参照课本提供的固定的实验模式来完成预设的实验流程，这就大大的限制了学生的思维发展。结合以上内容便使得实验教学与理论教学脱节，无法实现学生核心素养的落实，学生在实验教学中也只能学习到表皮内容。

2.2 教学模式单一

教学模式单一是物理学科实验教学过程中所面临的一项重要问题，大多数实验教学所采取的教学模式都是千篇一律的，我们会发现无论是哪位教师或是在哪节课的实验教学中，大多数的流程都是相同的。首先教师会在实验课开展之前开设相关的理论教学课，在理论课堂上教师会把实验教学的主要理论和背景进行详细的讲解。学生在进行实验教学前已经有了比较完善的知识基础，对每次的实验教学原理有了比较深入的理解。这样就演变成了学生是借助实验来对理论知识进行检验和进一步完善。这样的模式就会失去对学生思维和探索能力的锻炼，学生只需要按照特定的实验流程去进行试验，便可以得到最终的实验成果，也就无法通过实验的方式去探索物理知识。然后在实验课堂中，教师会利用五到十分钟的时间，再次将实验的规范流程进行阐述，这样会大幅度提高学生实验成功的概率，但同样也会使学生的思维受到很大的局限。总之这样单一的实验教学模式，会对高中的物理实验教学造成很大的影响，导致学生的思维能力受到很大的局限，无法发挥高中物理实验教学的教学价值。

2.3 忽略对学生思维和品格的培养

在核心素养中培养学生的思维与品质是其中极为重要的内容。思维对于物理教学而言有很大的作用，学生拥有良好的思维能力，能够促进物理学科更好的完成教学工作，在学习的过程中，学生也会实现事半功倍的效果。品质在素质教育的背景下有着极为重要的作用，在新时代下，我们必须要注重对学生品质和精神文化的培养工作，这在自然科学类的学科教学过程中面临一定的困难，因此我们更应该对其进行深入挖掘。在借助物理实验开展教学工作时，实验流程模式的设计，可以通过自主探索的方式，对学生的思维能力进行良好的锻炼，学生会因此拥有良好的思维能力，这对于以后的物理教学，甚至其他的学习工作都有很大的帮助。品质品格的落实，在实验教学过程中也有很大的影响，科学精神是物理学科核心素养中极为重要的一项内容，但其落实途径往往除了科学家的名人名事之外，就只能通过实验的方式来进行提升，需要在教师的引导下渗透到实验教学中。这些内容都是目前的实验教学中所忽视的，需要教师对其引发重视，在后续的实验教学工作中能够发挥出实验教学的独特价值，为学生的思维能力提升和品质品格培养作出贡献。

3 通过生活化情境开展物理实验教学

在目前的实验教学工作中，我们很难唤醒学生的欲望和兴趣，尤其是在构建自主探索型的实验教学时，更是应当从学生的角度出发，如果学生拥有更多的积极性，那么实验教学的效果也会提高很多。这就要考虑到在实验教学构建的过程中，如何进行合理的导入，如果通过合理的方式对课堂教学内容进行导入，学生会在实验教学工作中有更多的投入，这对于学生的成长而言便会有很大的帮助。最为直接和有效的方式便是借助生活化的情景来开展物理实验教学，从学生周边的生活出发是最贴近学生的方式。学生会从身边一些容易吸引他们的物理现象着手，这些具有趣味性的生活化物理现象，就能够激发学生探索的欲望，然后带着学生的好奇心开展物理实验教学工作，就能够达到事半功倍的效果。事实上高中阶段的物理教学工作大多都能够在生活中找到一定的现实案例，通过案例中的问题剖析使学生产生浓厚的好奇心与兴趣，愿意通过解决问题的方式，去将生活现象中所含的问题通过实验的方式得以解决[1]。

例如在生活中学生对于发电站的工作原理总是很难理解，尤其很难理解火力发电厂如何通过燃煤来实现发电。即便在物理教学中，学生已经接触过电磁感应，依然对该部分内容表示很不理解，为此我们便可以借助物理知识生活化情景来进行实验教学的导入。为了更好的提升教学的效率，我们需要在教学过程中提前搜集有关的资料，一是从电厂的资料入手，将一些电厂的重要设备、工艺流程等信息进行收集并整理，第二个便是要了解学生在对电厂发电的流程中相对困惑的内容是哪些。当这些内容整理完整后，便可以通过相关引导的方式，使学生们将这一问题自主的提出并说出自己的疑虑所在，然后通过探讨和实验教学的方式，最终实现学生综合能力的提升。这样的教学模式更容易实现学生科学思维和实验探究的提升，能够有效的使物理学科核心素养融入到实验教学中。

4 翻转课堂模式提高实验教学效率

翻转课堂是近年来新提出的一项概念，其主要是指将课堂的结构进行翻转。在其他学科中的应用主要是将学习的步骤转移至课前学生自主学习环节，课堂的时间作为学生深入探索和完成作业训练的环节。而在物理实验学科的教学工作中，我们也可以借助翻转课堂来进行课堂结构的转换，构建出多样化的教学模式，但是翻转的具体方式要与其他学科的应用有所差距。翻转课堂的方式能够很好的使学生理解物理观念，并在这一过程中提升学生的科学思维，对于学生思维能力的提升有很大的帮助。

在课堂翻转的过程中，首先要考虑到实验教学的目的与价值，实验教学最大的优势便是学生可以通过这样的方式进行实践探索，能够有效的提高学生的思维能力。通过质疑和自主探索的方式来得到最终的成果，也能够使学生在实践中检验真理，从而将理论教学的效率也显著提升。为此，我们可以发现实验教学的整个过程便是学生从未知到已知的过程，我们何不将实验教学作为理论教学的前置内容，在开展理论教学之前，先上一堂实验教学课堂，学生在动手实践的过程中进行摸索，逐渐朝着课堂中理论知识教学的方向出发。这样的实践过程不仅会给学生留下深刻的印象，更是给予了学生更多自主发挥的空间，对于学生的思维成长和后续的理论教学都有很大的帮助。

无论这样的实验教学是否成功，都会对后续的教学产生很大的积极影响，如果课堂教学是成功的，那么学生必然会在实验的过程中掌握一些规律，在配合相关的理论教学策略，会使学生的思维成长一定的高度。如果实验教学是失败的，便可以在后续的理论教学中分析学生失败的原因，然后配合相关的理论分析得出正确的实验方法和理论，在课堂教学结束之后，在为学生们带来一节实验教学。这样学生会对课堂教学的重点内容有更多的印象，也会在失败中实现对学生思维的成长，真正意义上的通过实验教学落实核心素养[2]。

例如在验证牛顿第二定律的实验教学工作中，我们便可以通过翻转课堂的方式来开展实验教学。牛顿第二定律所阐述的定律内容，事实上是相对基础的，而学生经受过较为全面的教学内容在一定程度的引导下是能够进行自主的探索的。我们所需要带给学生的是一定的契机，只要学生能够发现问题，便可以通过实验的方式去解决问题，然后再解决问题的过程中实践翻转课堂。首先在翻转课堂开始之前，我们需要告知学生一些基础的问题引导如我们在给同一个物体力时，为什么物体的运动情况是各不相同的？学生会在这一问题中提出不同的答案，有的学生会说是由于物体的大小质量不同而导致的，有人会说物体在接受力的同时也会面临摩擦力，由于物体所面临的摩擦力不同，所以物体的运动情况是不相同的。然后我向学生提出了第二个问题，如果忽略对于物体摩擦力的影响，那么物体的质量、运动和所给物体的力之间是否有一定的关联呢？当学生被提出这样的问题之后，学生便有了解决问题的欲望，为此我们可以引导学生通过一定的实验设计来解决该项问题，此时的学生最好是在自主探索的情况下，对于实验进行设计。有大部分学生会据此设计出属于自身的实验，然后通过点评的方式对于学生的实验流程进行讨论，并通过实践的方式对其进行检验。最后在总结学生实验的情况下提出正确的实验流程，最后学生在完成实验后便会了解到这个三个物理量之间有着复杂的联系，这对于后续的理论教学而言有很大的帮助。

5 借助项目式教学法培养学生思维与精神

在教育改革的过程中，项目式教学法被各学科的教师通过研究所指出，并分析得出项目式教学法对于学生的成长而言有很大的帮助，能在一定程度上显著提升课堂教学的效率与质量。项目式教学法所注重的内容便是学生的自主探索，又考虑到学生解决问题的能力，是一项能够提升学生综合能力的教学方法。值得我们注意的是项目式教学方法本身就与实验教学有着十分的契合度，在大学阶段，项目式教学通常是以一项具有实验性质的项目为核心的，那么我们何不将该教学方法引入到物理的实验教学工作中呢。高中阶段的学生本身具有很强的认知能力，在借助项目式教学方法对其进行提升时，明显会发挥出更大的优势。学生在完成项目的过程中完成实验教学，将会对学生的成长实现综合提升，尤其是对于学生思维与精神的培养。在项目式教学法开展的过程中借助项目的整体轮廓，学生需要完成收集分析信息、动手实践和探索问题的关键，最终通过理论分析来实现问题的解决。整个过程必不可缺的内容，便是学生对于问题的思维与探索，这便能够锻炼学生的思维能力在教师的引导下，学生通过小组合作的方式便能够在不断互补学习的过程中完成项目，并提高自己的能力。当然项目式教学方法还能够提高学生的科学精神，在完成项目的过程中，学生应当敢于质疑，敢于创新，并且在探索的过程中要坚持不懈才能够实现项目的成功，这些都是科学精神中极为优秀的品质，也是需要在高中物理教学工作中落实和实现。除此之外，小组合作的项目式教学能够让学生们体验到团队的力量，使学生能够更好地拥有团队合作意识与精神，这对于学生日后的发展也有很大的帮助。

例如在电学的教学环节往往会涉及到多种电学仪器的应用，其中最为常见的电学仪器是电流表和电压表。而这两种仪器在电学中往往能够发挥独特的作用，对于各种实验都有着很大的参与，而且还能够测定各种的数据。为此在电学教学的整个学期我们便可以为学生带来一定的项目教学，使学生围绕电压表和电流表的使用为核心进行项目式的探究。伴随着教学工作的开展，学生在项目式探索的过程中，首先要搜集相关的资料，对电流表和电压表的工作原理和其设计出的最初目的进行分析和探索，了解电压表和电流表最基本的构造和实际的工作原理，并能够简单的应用该两种仪器测定电流和电压。

而伴随着教学工作的不断深入开展，学生在自主探索的过程中也会对这两种仪器产生更多的兴趣，会深入的分析这两种仪器如何在电路中有更加出色的表现，用来测定电源的电动势内阻以及用于后续的电学相关计算。通过项目的实践，学生会在合作中逐渐探索并发掘这两种仪器的实际使用，并结合相关的例题来进行分析。在电学的习题训练中，大部分内容都是围绕一些关于电流，电压电阻等数据展开的计算，当学生能够吃透电流表和电压表时，学生也会对该部分的问题实现迎刃而解，而这些问题通过项目式教学的方式实现学生的自主探索，能够很好的帮助学生，理解并提高学生的思维能力。如果学生遇到问题可以通过求助教师或者调查分析资料的方式来实现解决，学生会在不断解决问题的过程中，既提高自己的解决问题能力，又提高自己的思维能力。

6 结束语

总的来说，在核心素养的背景下开展相关的物理实验教学，必须要进一步发掘目前物理实验教学所面临的问题，尽可能的采取多样化的教学方式和方法来激发学生的兴趣，使学生能够在探索和解决问题的过程中提高自己的综合能力。为此我们可以借助生活化的情景导入并开展物理实验教学，以此提高学生的积极性，也要将实验教学的课堂模式进行翻转，以此来提高课堂教学的效率。除此之外还可以借助项目式的教学方法来培养学生的思维与品质，这些都是落实物理学科核心素养的关键所在。