以核心素养为导向的高中物理实验教学探究

陈丽侠

摘 要：实验是高中物理教学中不可或缺的一部分，合理开展实验教学对培养核心素养有着重要意义。在实验教学中，教师要重视引导高中生进行观察、分析和总结，并设计实践操作环节，让学生直接参与其中，不断深化对知识的印象，进而有效巩固对物理知识的记忆。本文从高中物理实验教学中培养核心素养的重要性展开分析，并以核心素养为导向提出多点物理实验教学策略，以供参考。

关键词：核心素养;高中物理;实验教学

核心素养的培养是近些年的教育重点，物理核心素养包含多个方面，主要是学生在学习物理时所必备的能力和品质。实验教学是高中物理学习中的重要组成部分，也是培养学生核心素养的主要场所，但实际教学情况却并不理想，部分实验受条件限制，无法达到预期的效果，因此，创新物理实验教学，对提高教学效率有着重要意义。

一、高中物理实验教学培养核心素养的重要性

高中物理教材中包含丰富的知识，总体有难度大、不易学等特点，大部分学生在学习中都会感到费力。而实验在物理教学中占据重要的地位，以核心素养为导向，重视物理实验教学对培养学生的核心素养有着重要意义。首先，核心素养的培养能够帮助学生树立正确的物理观念，对加深理解物理概念、公式及客观规律等有较大助益，从而将物理知识应用在复杂的实际问题中，发挥出实际应用价值[1]。其次，实验教学中学生需要根据物理现象进行分析和推导，对培养科学思维有较大的帮助，这一思维的形成能够在物理实验与知识间建立“沟通”的桥梁，有助于深度学习的开展。最后，在物理实验教学中培养学生的核心素养，教师不仅要引导学生掌握理论知识，还要加强学生对知识运用能力的培养。

二、高中物理实验教学中的常见问题探讨

高中物理教师首先需要了解当前在实验教学中的一些常见问题，这样才可以在今后的教学中避免。通过整合以往经验，能够察觉到其中的常见问题有如下两方面：一方面，只注重理论内容，忽视实验的价值。在实验教学中个别教师只是讲解实验的理论，并未让同学们进行深入的实践，致使实验价值无法展现。另一方面，只注重实验结果，缺乏问题挖掘意识。在实验教学中，一些教师缺乏对于实验过程和存在问题的挖掘，这会严重影响物理实验的作用。

三、以核心素养为导向的高中物理实验教学策略

（一）奠定基礎——明确物理概念

明确物理概念是培养学生物理核心素养的基础，也是核心素养的第一层次，是教师在教学中最需要引导学生把握的。高中物理教材中有着丰富的概念，学生对物理知识概念的掌握情况直接关系到后续学习的效率。因此，在物理实验教学中，教师应创新物理概念的教学方式，体现核心素养的同时，借助实验直观阐述出物理现象，从而激发学生的学习兴趣，达到提高课堂教学效率的目的[2]。

例如：在学习“平抛运动”一课时，主要内容是让学生了解抛体运动的概念，认识运动的合成和分解，为后续其他曲线运动的学习奠定良好的基础，通过理论学习引导学生自主思考。首先，在课堂中教师不能直接告诉学生平抛运动的概念和特点，而是要借助多媒体设备导入新课：“同学们，大家知道‘柯受良飞越黄河’的壮举吗？请看下面这段视频。”在学生观看视频的过程中，注意力高度集中，同时激发对新知识的求知欲。在学生的积极性被调动起来后，教师提出问题：“将一个小球以不同的方式抛出，抛出的小球有什么共同点和不同点呢？”学生要思考并列举生活中的抛体运动来回答问题，教师听到学生的回答后，不要着急说出对错，而是准备一根粉笔和一个纸片，让学生从不同的角度将纸片和粉笔抛出去，并提问：粉笔和纸片分别在做什么运动？根据教师的问题，学生展开积极讨论，借助之前学习过的知识进行思考，这就是学生自主探究的过程。其次，为了加强学生对平抛运动的理解，强化对创造思维的培养，教师可以借助生活中常见的素材组织学生开展实验教学，如准备日常中较为常见的小球、水粉笔等工具，让学生亲自动手完成实验，实验中借助平抛竖落仪和平抛水平仪来辅助验证理论，认识到平抛运动可以分解为水平方向和竖直方向的运动，进而完成对理论的验证并强化理解。实验结束后，为了进一步强化学生思维，教师要鼓励学生说一说对实验的看法，并对所学知识进行总结和归纳：根据平抛物体的初速度及受力特点分析，可知平抛运动是匀变速曲线运动。在对平抛运动进行分解时，可以根据运动的合成与分解，将其简化为两个直线运动进行研究。由此，不仅可以激发学生学习物理的兴趣，加深对平抛运动概念的理解，还能够提高实验教学的趣味性，显著提升教学效率。

（二）确定中心——发展科学思维

只有具备科学思维的学生，才能在物理学习中客观地认识到事物的本质及内在规律。如何培养科学思维，教师应重视在实验教学中对学生展开引导和帮助，指导学生从不同角度思考问题的同时，有效突显学生主体地位。值得注意的是，教师要认识到核心素养的发展是培养核心素养的中心，引导学生正确运用科学思维解决物理问题，才能更好地促进课堂教学质量提升[3]。

例如：在学习“加速度”一课时，为了让学生了解加速度的概念和意义并能够用相关公式进行简单的计算，教师应设计探究教学法为学生创设科学合理的情境，助力学生思维探究能力的发挥，进而提高学生的学习水平。首先，教师以生活中常见的案例导入新课：“同学们，我们经常坐的小汽车和摩托车，哪一个速度更快？”大部分学生脱口而出“汽车速度更快”。教师继续提问：“假设一辆静止的小汽车和一辆静止的摩托车，同时发动，谁更容易达到速度呢？”学生有的说汽车，有的说摩托车。教师要做出总结告知学生：“一般情况下摩托车更容易达到速度，因为它的反应更快，今天我们就来探究一下其中的‘反应’到底是什么意思。”其次，教师为学生提供真实的两组数据，让学生根据教师所提供的数据进行计算和小组讨论，比较汽车和摩托车速度及1秒内的速度变化量，过程中教师要减少干预，让学生自行展开探究，并认识到1秒内汽车和摩托车的速度变化量就是“反应”的快慢。最后，教师做出总结：物理学中将这种量叫作“加速度”。由此可见，在物理课堂中通过列举学生日常所能接触到的案例，引导学生进行探究，不仅可以激发他们的好奇心，还有利于探究能力的培养和锻炼，进而提高学生对知识的理解，强化学习效果。

（三）培养关键——开展实验探究

实验是物理学习中的基础，高效开展实验教学不仅可以强化学生对物理知识的印象，还能够对所学知识产生更深刻的理解。实验教学中，学生的有效参与，不仅能够提高学生的动手与探究能力，还能达到培养其探究意识的目的。但在实际教学中，部分实验教学采用的是传统教学方法，教师通过演示实验和多媒体模拟实验来代替学生亲身操作实验，学生缺乏动手的机会，进而影响了探究素养的提升[4]。针对这一情况，教师要认识到学生主体在课堂中的重要性并重视讲解实验步骤，为学生营造良好的教学氛围，以便加强对实验知识的理解，深化对实验知识的掌握。

例如：在学习“力的分解”一课时，由于学生的思维正处于形象到抽象的转变关键期，各方面认知能力还有待提升，教师可以创设实验情境，引导学生加强对“力的分解”相关知识的认知，进而加强对物理核心素养的培养。具体来说，教师可以请两名力气大的男生上台进行拔河比赛，相持不下时，再请一位女生上台将两个男生拉动。很多学生认为这是一件很难的事情，教师可以对女生进行指导，让她在绳子中间用力一拉，就将两个男生都拉动了。这一现象可以有效激发学生的求知欲，使大部分学生沉浸在情境探究之中。教师则可以借此引入主题：为什么会出现这种情况呢？学习过今天的内容后就可以解决疑惑了。之后，教师设计实验教学活动，为学生提供橡皮筋、绳子等材料，让学生用一只手同时拉扯两根绳子，将两根绳子交汇的点设为O，之后用两只手分别拉扯两根绳子，让橡皮筋仍达到点O处。让学生仔细观察实验现象，学生可以认识到两个力共同作用产生的效果与原来一个力作用时产生的效果相同，从而认识到“力的合成”。随后，教师可以鼓励学生仿照之前的教学方式，自行探究“力的分解”，让学生运用弹簧秤将橡皮筋拉到点O，比较两个力的大小和方向，通过整理和观察实验数据认识到：两个拉力的大小和方向可以用多组不同的力达到相同的效果。最后再进行归纳和总结：“力的合成”是唯一的，但“力的分解”却不是唯一的。由此，在高中物理实验教学中，教师要重视情境对学生探究意识培养的重要性，并加强对此方面的重视程度，以便促进学生核心素养的发展。

（四）灵魂核心——培养科学态度与责任

科学的学习态度与责任是物理核心素养中的灵魂，合理培养科学态度与责任能够帮助学生完成思维的转化，在实验教学课堂中，教师要有意识地引导学生形成这一素养。由此，教师要结合知识特点，从学生的角度出发，引导他们进一步认识其中的逻辑性与科学性，进而促进科学素养与品质的提升[5]。

例如：在学习“牛顿第一运动定律”一课时，为了加强学生对知识点的认识，了解知识发现和研究过程中的艰难，并对科学家的探索精神产生敬佩感，教师在教学中可以合理运用多媒体设备播放宇航员在太空舱中的生活，让学生对这一现象产生较强的好奇心，并向学生介绍“牛顿第一定律”的结论。之后，以故事的形式向学生讲述牛顿获得这一结论的过程及相关实验。再设计实验教学环节，要求学生探究摩擦力对物体运动的影响，先引导学生思考实验中应保持哪些条件不变，用什么方法进行控制？学生在思考后发现，为了保证实验的科学性和严谨性，要控制小车进入水平面时的速度大小和方向保持不变，而为了实现这一目的，在实验中要保证三个“同一”，分别是“同一”小车、“同一”斜面、“同一”高度滑下。接着，继续引导学生思维：学生为了实现探究目标，哪些条件需要变化，用什么方法来实现这种变化呢？学生需要进行小组讨论，认识到小车在水平面受到的摩擦力大小需要改变，而改变的方法也较为简单，为其提供粗糙程度不同的物体即可，如为学生提供小车、斜面、毛巾、棉布等实验材料，学生在实验中要自行组成探究小组，通过对比实验观察小车从相同高度滑下后在水平面上的运动状态，要认真记录小车每一次实验中的滑动距离及运动时间，交流不同情况下小车运动变化情况，并通过分析数据找出其中的变化规律。

（五）合作学习——认清科学本质

高中生有着自己的思维方式，尽管还不够缜密，但在教师的引导下仍可以有效进入探究的状态，这为实验教学的顺利开展奠定有效基础。在高中物理教学中，教师要从学生的身心特征出发开展针对性教学，采用小组合作的方式进行物理实验，教师要为学生明确实验探究目标，引导学生在组内互相探讨交流，确定实验方案，进而完成实验步骤，通过观察实验现象和动手操作，认清物理知识的本质，实现共同进步。同时，实验后教师应为学生营造良好的学习氛围，让学生针对合作学习中出现的问题继续展开探讨，通过交流和互动强化学生对知识点的理解，进而促进核心素养的培养和发展。

例如：在学习“速度变化规律”一课时，运用公式法和图像法研究匀变速直线运动特点是物理学习中的一大难点，教师可以借助合作学习的方式展开教学。首先，利用多媒体展示苹果下落运动的图片，让学生认识到苹果在下落过程中速度是有变化的，之后，用多媒体展示汽车沿直线运动时速度随时间变化的数据，并提问：汽车的速度在如何变化？汽车在不同的时间段内速度变化快慢相同吗？学生则需要以小组为单位展开探究，先根据教师提供的数据随机选择6段時间，利用加速度公式计算这6段时间内的加速度，通过对比分析得出结论：小汽车在行驶时加速度保持不变。接着借助例题创设情境，引导学生推导出速度规律，先用多媒体以图片的形式展示汽车的运动轨迹，并提问：汽车以2m/s的初速度，做加速度1m/s2的匀加速直线运动，问2秒时汽车的速度能够达到多少？小车做什么运动？学生在小组内展开积极探讨，并逐一讨论不同情况，加以实验验证。通过小组合作为学生营造更好的学习氛围，提高学生之间的合作能力，为进一步提升核心素养奠定良好基础。

结束语

在今后的学习中，教师应重视提高自身素养，对物理实验教学展开深入探究。以核心素养为导向，从学生的真实情况出发，不断创新教学手段，通过摸索、实践和改进，激发学生主动探究物理知识的兴趣，以达到预想中的学习效果，为未来更高层次的物理学习，培养高素质的物理人才奠定基础。

参考文献

[1]曾桂花.信息技术在高中物理实验教学中的应用[J].知识窗（教师版），2020（12）：37.

[2]任厚宝.基于核心素养的高中物理实验教学设计与思考[J].考试周刊，2020（A5）：131-132.

[3]王春胜.构建高中物理高效课堂的策略探析[J].知识窗（教师版），2020（12）：120.

[4]蒋礼波.“物理核心素养”在高中物理教学中的实现思考[J].高中数理化，2020（S1）：51-52.

[5]倪新冬.基于学科核心素养的高中物理教学思考[J].新智慧，2020（36）：49-50.

本文系晋江市教育科学“十四五”规划（第一批）研究课题“核心素养下科学探究在物理教学中的落实途径探究”（课题编号：JG1451-023）的研究成果。