创新中学物理实验课堂渗透学科核心素养

李 润

（甘肃省武威第八中学，甘肃武威 733000）

在物理课堂教学中，实验的地位不言而喻。对此，我国的物理学家朱正元先生也曾明确指出：千言万语说不清，一做实验就分明。在高中物理学习中，通过实验操作、探究、思考，有助于学生完成物理核心概念、物理规律等深奥知识的探究学习。同时，学生在物理实验探究学习的过程中，也在很大程度上提升了自身的思维品质，形成一定的科学探究能力、观察能力、操作能力等，并强化自身的科学观念，真正满足高中物理核心素养下的教学目标。但在调查中发现，受到多种因素的制约，当前高中物理教师在开展试验教学时依然束缚在传统的“以讲代做”“纸笔实验”中，或者是单纯地观看视频代替实验操作。在这种物理实验教学模式下，学生缺乏实验观察、思考和动手操作，致使物理实验流于形式，阻碍了物理核心素养的发展。

一、物理核心素养下实验教学现状

第一，对物理实验教学重视程度不够，过分开展理论教学。虽然物理新课程改革已经实施了很长一段时间，但部分物理教师依然束缚在“高考第一”的理念中，围绕高考组织教学，将课堂教学重点都集中在理论知识中，认为实验教学只会浪费宝贵的课时，学生只要知道实验结论即可。甚至个别学校安排的物理实验课时也非常少，缺乏物理实验设施等。这些因素都在很大程度上弱化了物理实验在教学中的地位，制约了物理实验的教学效果。

第二，物理实验教学过分强调演示实验。在物理实验教学中，虽然演示实验占据一定的地位，但并不意味着演示实验就是物理实验的全部，还应在演示实验的基础上增加一些探究实验。但在教学实践中，由于不少教师依然束缚在传统的教学观念中，在开展实验教学的时候依然以讲授、演示作为主要的模式。而在物理核心素养下，则对物理实验教学提出了更高的目标，即：思维品质、科学探究能力、观察实践能力、科学态度等，而这些目标和素养都需要经过学生的主动探究、实践操作才能完成。由此可见，单纯地依靠演示实验很难满足核心素养下的教学目标。

第三，实验流程呆板。物理核心素养下，教师还应立足于实验学习的特点，培养和发展学生的创新能力，旨在提升学生的物理综合素养。但在教学实践中，基本上都是按照教材上的流程，按部就班地照着流程操作一遍。在这种情况下，学生在固定的实验流程中，极容易束缚自己的思维，难以发展自身的创新能力［1］。

二、创新物理实验教学，培养学生的物理核心素养

（一）树立正确的物理实验教学观念

在物理新课程改革的背景下，培养学生的核心素养已经成为当前教育改革的重点。当前，由于物理教师对其认知仍处于浅层阶段，致使在执行时存在诸多问题。鉴于此，为了真正满足高中物理核心素养下的教学目标，教师必须摒除传统的教学观念，树立与“物理核心素养”、新课程改革相契合的教学观念。

第一，从观念上重视物理实验教学。物理是一门建立在实验基础之上的学科，复杂的物理规律和物理概念都是从物理实验中总结出来的。学生在学习中，唯有通过大量的物理实验，才能在物理实验操作和观察中，通过分析实验数据等，总结出相应的物理规律和物理概念等。在这一过程中，学生也会发现新的问题，并通过思考这一方式，探索问题的解决方法。由此可见，教师应从思想观念上重视实验教学，明确两者的内在联系，并逐渐增加物理实验的课时，鼓励学生多操作实验、多思考。

第二，指向物理核心素养设计实验教学目标。物理核心素养的提出，使得物理教学目标不再局限于“三维目标”，更加关注学生在物理实验中的科学探究、创新、思维等，更加关注学生是否能够通过物理学习，获得能够促进自己发展的能力和品质等。鉴于此，教师必须要转变传统的实验教学设计目标，指向学生的物理核心素养，将学生的“问题提出、科学论证、反思交流”等都纳入实验教学中，引领学生通过“观察分析—提出问题—分析问题—解决问题”这一探究流程，提升自身的综合素养。

第三，基于生本理念优化实验教学过程。高中物理新课改也明确了“以生为本”的教育理念，对物理课堂教学提出了更加明确的要求：结合教学内容，学生的学习需求，灵活开展实验教学，给学生提供足够的时间和机会进行操作，使其在经历实验操作和分析的过程中高效达成物理实验教学目标。

第四，创设良好的物理实验条件。在调查中发现，缺乏物理设备是制约物理实验开展的重要因素。在多数学校中，学生只有在实验课上才能走进物理实验室，其他时间实验室并不对外开放。甚至当前物理实验室中大量的物理器材出现了闲置的现象。不仅如此，由于学生在课外难以走进物理实验室中，导致学生在课后无法进行实验，也无法对疑惑的问题进行探究，严重阻碍了学生的物理学习效果。鉴于此，学校不仅要加强物理实验器材的投入，完善更新物理实验器材，并适当放开物理实验室，以更好地满足物理核心素养下的教学目标［2］。

（二）优化物理演示实验，培养物理基本观念

在高中物理实验教学中，按照实验的性质可将其划分为探究性实验和演示实验。演示实验是实验教学中不可或缺的一个部分，是对物理原理、物理概念、物理规律进行验证的主要方式。同时，物理演示实验也是培养和发展学生核心素养的关键途径。但演示实验并不意味着只要按照教材上的实验方案重新操作一遍即可，而是结合物理核心素养下的要求，对其进行优化设计，引导学生在演示物理实验学习的过程中，通过“真听”“真看”“真感受”等感悟其种蕴含的物理知识、规律和方法，逐渐在学习中形成强烈的物理观念。而要达到这一目标，高中物理教师在日常教学中，必须要结合物理实验教学内容科学选择物理实验对象，以贴近学生实际生活的素材出发，优化演示实验教学。

例如，在“反冲运动”的新课程教学中，为了强化学生的物理观念，教师可以结合本章节的知识内容，从学生的实际生活出发，给学生演示三个物理实验，即：给气球充气，让气球朝着不同的方向飞行，观察其飞行的方向；给学生播放火箭发射的视频；自制一个反击式水流机。这三个物理演示实验包含了三种不同的物理观念，即：物质观念、相互作用观念和运用观念等。如此，借助优化的演示实验，即可达到物理核心素养下的实验教学目标。

同时，教师还应坚持“化抽象为直观”的原则，利用实物给学生建立模型，使得学生在直观的实验感知中达到实验教学的要求。例如，在“磁场”的物理实验教学中，由于这一部分知识具备极强的抽象性，学生摸不着也看不到，很多学生在学习中常常处于茫然的状态。基于此，物理教师在开展演示实验的时候，就可以找来一根条形的磁铁以及多个小磁针，并将小磁针排列在条形磁铁的周围。如此，借助一定的模型，学生在实物观察中就能清晰感知到磁场的方向。

（三）设置梯度性的问题，培养学生科学思维

物理核心素养下，实验教学还承担着训练学生思维能力的重任，使其在实验探究中一边操作实验一边思考问题，最终在问题的引领下发展自身的思维品质。鉴于此，教师应紧紧围绕实验教学的具体内容，从学生实际学情出发，设计出具备挑战性、探究性的问题，使得学生在问题的引领下，完成物理实验的深度探究。

例如，在“自感”的物理实验教学中，为了培养学生的科学思维，教师就可以从学生“被电”的过程出发，遵循从“简单到复杂”的原则，给学生设计出具备梯度性的实验问题，即：“我们如何才能将‘被电’的感觉运用电学元件体现出来？”在这一问题的驱动下，学生结合这一物理实验的内容以及所学的物理知识，提出了“运用小灯泡代替人的感受，用小灯泡的亮度将电压的高低情况呈现出来”。接着，教师再次提出问题：“电建断开之后，小灯泡的亮度会发生什么样的变化？其变化发生的原因是什么？如果要想探究小灯泡中的电流方向，还应在电路中加入一个什么电学元件？”这三个问题层层递进，使得学生逐渐进入到物理规律和知识探究的内部，不仅契合了学生的认知发展规律，也有助于学生在观察、分析和探究的过程中，形成一定的科学思维。最后，教师再次提出问题：“以展示的实验电路作为基础，自己动手实验，如何增加电学元件设计，设计出一个能够直接表达自感现象的电路？”由于学生之前已经具备了一定的知识，这一问题要求学生从已有的经验出发，发动自己的脑筋进行创新，进一步强化了学生的创造性思维。

（四）亲自探究实验，培养物理核心素养

学生唯有亲身参与到物理实验中，通过物理实验操作、思考和探究，才能在亲身经历的过程中感悟物理实验现象，了解实验知识的生成和论证过程，从而最终在物理规律的探究中，提升自身的综合素养。基于此，高中物理教师应转变传统的实验教育模式，将物理实验课堂交给学生，引导学生以学习小组作为载体，在明确的分工中共通合作共同完成实验探究。如此，学生才能真正从被动的学习状态下解放出来，以知识建构者的身份经历知识的生成、发展等过程，提升自身的物理核心素养。

例如，在学习了“牛顿运动定律和机械守恒定律”之后，为了发展学生的物理核心素养，教师可以给学生展示一座非常老式的落地摆钟，上好发条之后，这座老式的摆钟就开始工作了。此时，教师要引导学生观察摆钟工作的状态，并在观察中提出问题，开展探究。在学生观察和小组商量的过程中，教师提出了一系列的问题，包括：摆钟在摆动过程中能量的转化是怎么样的？如何能够让摆钟长时间摆动？摆动一次的时间和什么因素相关？接着，引导学习小组依据自己提出来的问题结合牛顿运动定律和机械守恒定律理论知识，通过思考和交流，确定实验方案、实验步骤，并结合实验方案选择实验仪器。之后，再引导学生按照实验方案操作，观察实验现象，围绕实验观察的数据展开分析。如此一来，学生在小组实验的过程中，不仅感悟到物理实验的魅力，也在上述的实验过程中强化了“单摆周期和能量转化”的相关理论知识，高效达成了物理核心素养下的知识目标。同时，学生在物理实验操作、观察和分析探究的过程中，也拓展了自身的思维素养、综合探究能力等，并形成了基本的物理观念。

（五）基于实验创新，发展学生的创新素养

新课标下，物理教师在优化实验教学时，还应关注学生的创新能力，使得学生在实验探究学习中产生一定的创新意识，形成一定的创新能力。以往的实验教学模式中，很少有学生会经过思考，提出新的观点和想法，不敢对实验方案进行创新。而在物理核心素养下，高中物理教师要转变传统的“教材观”。鉴于高中生在以往的学习中已经掌握了一定的物理知识，思维也异常活跃，在日常的实验教学中，教师应鼓励学生对教材中的实验方案进行创新。另外，高中物理教师也应在实验课堂中给学生留有足够的空间进行创新。

例如，在“牛顿第二定律”的实验教学中，为了培养学生的创新素养，教师可以引导学生先结合传统实验方案对教材上的传统实验方案进行操作，并思考“这一实验方案是否完美？还存在哪些弊端？”学生结合实验操作和思考，提出了：传统实验方案中常常会产生两个系统误差，即在操作中常常无法满足“小车的质量远大于小盘和砝码的总质量、平衡摩擦力过程时总会出现过度和不够的情况”。针对这些问题，教师要指导学生结合所学的知识进行思考，敢于打破教材的束缚，对其进行创新。

三、结语

综上所述，面对物理核心素养下的要求，如何提升实验教学质量，如何借助实验教学培养学生的物理核心素养，是摆在所有物理教师面前的一道难题。鉴于此，高中物理教师应结合新课程下的要求，对当前物理实验教学现状进行理性的思考和审视，树立正确的实验教学观念，优化实验教学模式，不断提升物理实验教学质量，促使学生在多样化的实验学习中形成一定的物理核心素养。