高中物理实验教学中学生核心素养的培养

王建国

【摘要】物理是高中阶段的基础性科目，实验是高中物理教学中不可忽视的重要环节.在新课改背景下，教师带领学生分析实验现象和原理时，还要注重对学生学科核心素养的培养，结合实验内容与学生的基本学情设计针对性的问题，以此培养他们的科学思维和自主研究意识，实现学生物理综合能力的全面提升.本文先分析物理学科核心素养的内涵以及高中物理实验教学中培养学生核心素养的作用，而后针对具体的教学策略进行探析，以期为教育工作者提供参考.

【关键词】高中物理;实验教学;核心素养

物理学科核心素养是学生在学习过程中逐渐形成的满足社会发展需求的必备品格和关键能力，主要体现在物理观念、科学思维、科学探究、科学责任与态度这四个方面.在高中物理教学中，实验占据着至关重要的地位，也是培养学生探究能力和科学思维等核心素养的有效方式，通过课程内容与实际操作的结合，能加深学生对理论知识的理解，对学生物理学科核心素养的形成与发展起到促进作用.

1 物理学科核心素养的概述

在新课改背景下，对于高中物理实验教学的要求越来越高，培养学生的学科核心素养成为教师开展教学工作的主要目标.物理核心素养共包含以下四点：第一，物理观念，是指从物理学角度分析有关物质、运动、能量等基本认知，是对概念知识和现象规律的总结与升华，也是解决实际问题的基础；第二，科学探究，是学生了解自然规律、获取专业知识的有效途径之一，是根据实验现象提出问题、形成假设、验证推理得出最终结论，并针对结果进行反思和评价的基本能力；第三，科学态度与责任，是指在学习物理知识的同时逐渐对科学和技术形成正确的态度与责任感，主要包括科学本质和社会责任等方面；第四，科学思维，是指学生在学习过程中对事物的本质属性、内在规律以及不同事物间的关联性与差异性的反映.

物理核心素养强调从物理学视角出发，秉持科学性原则对客观事物进行抽象的概括，经过综合分析、假设推理等方式完成知识的内化，进而提出独特的见解，充分锻炼学生思维的创造性和发散性.

2 核心素养理念应用于高中物理实验教学的意义

实验是高中物理教学的重要手段.将核心素养理念应用于高中物理实验教学中，重点培养学生的物理观念、探究能力、科学思维以及科学责任与态度，在多元化的实验的辅助下，有利于提高学生的综合能力.详细来说，在培养学生的物理观念时，通过实验创设真实的学习情境，学生通过观察与分析能够提出疑问并尝试用所学内容进行深入思考，提高解决问题的能力；在锻炼学生的科学思维时，学生根据实验现象进行逻辑推理与归纳总结，整理出与本课内容有关的理论知识，促进学生抽象概括能力的提升；科学探究不仅是一种综合能力，更是学习物理的有效方式，借助实验增强学生分析、比较、推理等基本技能，有助于学生创新精神和自主探究意识的培养；科学态度与责任则能使学生根据实验现象和原理提出自己的见解，不盲目迷信权威、敢于质疑，并且可以从不同视角分析问题，在小组合作中强化团结协作精神，养成尊重他人的情感态度以及保护资源的社会责任意识.可见，将核心素养理念应用于高中物理实验教学中，能促使教师及时转变授课模式，为教育事业的发展指明了具体方向.

3 高中物理实验教学中学生核心素养的培养策略

3.1 轉变教学方式，树立物理观念

物理观念是核心素养的重要组成部分，是从物理学视角形成的关于物质、运动、相互作用以及能量等的基本认识，是对物理概念、规律的提炼与升华，也是每名高中生都应具备的基本素养.基于此，教师要发挥自身的引导作用，创设真实的教学情境，将实验涉及的理论知识与注意事项详细介绍给学生，并针对实验步骤进行提问，鼓励他们大胆地提出假设，而后通过亲自操作验证自己的想法，初步形成学科思想.在实验过程中，教师要为学生提供正确的指引，帮助他们完成操作，并对实验现象加以总结，同时结合所学内容作出科学的解释.这样一来，学生便能利用所学内容解释自然现象和实际问题，并能用物质观念、运动观念等阐述自然界的事物，达到树立物理观念的教育目的.

例如 以人教版高一必修第一册“探究加速度与力、质量的关系”为例，教师要转变以自身为主体的授课方式，而是让学生作为实验的设计者和操作者，引导他们结合之前学过的内容以小组合作的方式探究加速度与力、质量的关系.经过讨论使其明确，实验中需要测定加速度a、力F、质量m，其中滑块质量m用天平测量，合外力F用重物重力的大小代替，加速度用Δx=aT2公式计算.在反复的交流与沟通中，各小组提出自己的实验方案，例如，以气垫导轨、两个光电门、数字计时器、滑块等为器材研究滑块的运动.用天平测出滑块的质量m，测出小桶与小桶中砝码的质量m1，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作滑块受到的拉力F，用电光门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度v0，vt，以及这一过程所用的时间t，在通过公式a=vt－v0/t算出滑块的加速度a.通过合作探究的方式使学生树立一定的物理观念，学会从物理学视角分析问题，为核心素养的提高打下坚实基础.

3.2 设置自主实验，培养探究能力

科学探究能力是物理核心素养的重要组成部分，要求学生能够根据主要教学内容提出问题，通过亲自操作验证自己的猜想，通过总结实验结果归纳重点知识.这样能充分锻炼学生的自主探究意识，在实验中促进学生探究能力的提高.为了实现这一目标，教师应积极组织学生开展探究性实验，突出学生的课堂主体地位，为他们提供多元化的实践机会，使每个人都能积极参与其中，通过发现问题—深入思考—设计实验—收集数据—合作分析的流程得出最终结论，保证实验的整体质量，以此培养学生的自主探究意识.

例如 以人教版高一必修第二册“曲线运动”为例，本课的重难点在于知道曲线运动的速度方向，掌握物体做曲线运动的条件.在探究物体做曲线运动的条件时，教师提出思考问题：“既然曲线运动是变速运动，那么由a=Δv/Δt可知具有加速度，又由F=ma可知受力不为0，那到底具有怎样的特点呢？”同时，教师给出一定提示，拿出提前准备好的光滑玻璃板、小钢球和磁铁，让小钢球在水平玻璃板上做匀速直线运动，引导学生分析在有磁铁的情况下，如何使小钢球（1）加速仍做直线运动；（2）减速仍做直线运动；（3）做曲线运动.实验具体流程由学生制定，教师负责辅助他们根据实验结果分析论证：（1）直线加速：F的方向与v的方向；（2）直线减速：F的方向与v的方向；（3）曲线运动：F的方向与v的方向.经过学生的独立思考与小组合作顺利完成实验，充分锻炼其科学探究能力，使他们对所学内容有了进一步的理解，提高了他们的物理学科核心素养.

3.3 提出拓展问题，强化科学思维

科学思维对学生的学习效果起到直接影响，对未来长远的学习之路也有着不可替代的重要作用.因此，教师必须重视对学生科学思维的培养，在实验教学中引导学生从不同的角度进行分析，让学生经过交流与讨论得出最终答案.学生在进行实验操作时，教师可以针对具体的知识点进行拓展，满足他们的学习需求，同时提高他们思维的灵活性和深刻性.需要注意的是，在知识拓展过程中，面对比较浅显的知识点时，教师可以摆脱教材内容的束缚，引导学生重新设计操作流程，使实验变得更具有探究性和实践性，以此培养学生的科学思维，在无形中突显出拓展问题的重要性，保证实验教学的质量与效率，对学生物理学科核心素养的提高起到推动作用.

例如 以人教版高一必修第三册“导体电阻率的测量”为例，本节课的实验目的是测定金属丝的电阻率，掌握测金属丝电阻的电路连接，并使学生学会使用电流表、电压表.开始操作之前，教师提出问题：“我们应当从何处入手，测量导体的电阻率？有哪些物理量是需要测量的？”利用拓展性问题使学生明确实验原理，知道正确运用公式R=ρl/S→ρ=SR/l，需要测量的物理量有电阻R，长度l，直径d.明确以上信息后，教师继续提问：“在实验中应当遵循什么样的步骤？”要求学生运用科学思维进行分析，首先选用螺旋测微器来测量金属丝的直径，其次按电路图连接好电路，而后利用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度，最后将测得的电阻阻值、金属丝长度以及直径代入公式进行计算.在这个过程中充分锻炼了学生思维的科学性和发散性，在问题引导下使其明确实验的具体操作流程，提高科学思维的同时切实提高了物理学习效率.

3.4 注重实验过程，培养科学态度

在高中物理实验教学中培养学生的科学态度就是为了让他们在日后的学习或生活中养成自主探究、勤于思考的良好习惯，学会从理性的角度思考问题，逐渐形成批判性思维.因此，教师应带领学生认真学习理论知识，利用辩证思维开展实验操作，以此培养学生的科学态度.这就意味着，在操作过程中，教师要以严谨的态度对待各个环节，认真研读教材中提供的文字信息，结合实际内容进行拓展延伸，以科学细致、辯证理性的态度起到榜样示范作用，以此增强学生的科学态度与责任意识.

例如 以人教版选择性必修第一册“验证动量守恒定律”为例，实验主题是验证动量守恒定律，为了证明m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′，教师要格外注重实验过程，要求学生以合作的方式进行探究，经过讨论得出两种方案：（1）利用光电门测速v=Δx/Δt，其中Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为光电计时器显示的挡光片经过光电门的时间，其中要注意，必须利用水平仪确保导轨处于水平状态；（2）单摆测速，如图1所示.

把两个小球用细线悬挂起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放开后让它们相碰，速度用v=2gl（1－cosθ）计算，其中l为单摆摆长，θ为小球被拉起或被撞小球摆起的角度.因为涉及计算问题，学生必须以严谨的科学态度完成实验操作，利用逻辑思维发表自己的见解，善于从多个角度思考问题，这不仅有利于学生科学态度的培养，还在无形中促进学生物理学科核心素养的发展.

4 结语

综上所述，在新课改背景下，培养学生的学科核心素养是教师开展教学工作的主要任务.高中物理教师在课堂中不仅要提高对实验的重视程度，精心设计各个环节，还应秉持“以生为本”的教育理念，充分尊重他们的主体身份，为每个人提供亲自实践的机会，拉近同学间、师生间的距离，并借助多元化的教学方法激发学生的探究热情，使他们主动参与实验，实现物理核心素养的进一步发展.

参考文献：

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