依托高中物理实验教学，培养学生核心素养

【摘要】实验是物理教学的重要组成部分，在高中物理实验教学中，教师应立足新课标教育思想，结合创设实验情境、创新器材使用、重视过程体验、开发课外实验等手段，优化学生的实验探究体验，促使学生在观察、质疑、猜想、操作等活动中理解物理知识的本质，感悟科学思想的妙用，实现对学生核心素养的有效培养.

【关键词】核心素养；高中物理；实验教学

在《普通高中物理课程标准》中，强调物理教学旨在进一步提高学生的科学素养，同时也强调了实验教学的重要性，需要引起教师的足够重视.在当下的高中物理实验教学中，仍然存在教师过于强调学生对结论和步骤的记忆，忽视学生过程性体验的问题，导致学生无法生成探索自然、理解自然的兴趣与热情，也无法掌握有效的科学探究方法，影响了学生物理核心素养的发展.对此，教师有必要积极转变思想观念，对实验教学方式做出改进，为学生形成物理素养创造良好环境.

1 创设实验情境，启动思维按钮

核心素养背景下，物理实验教学要打开学生思想的阀门，促进学生对科学现象的深度思考.借助物理实验情境创设的方式，能够将学生置身于奇妙的物理世界当中，激发学生对物理现象的探索兴趣，让学生主动进入到科学探究中来.因此在高中物理教学中，教师要立足学生思维发展需求，加强对实验情境创设手段的运用，促使学生产生良好的问题意识.

例如 在“向心力”的教学中，教师可以借助实验情境来启动学生的思维按钮.首先，准备好强度足够的绳子以及沙袋，接着将沙袋拴在房顶上，用手握住绳子的一端，让沙袋在教师头顶的水平面上做近似匀速圆周运动.在演示的前提下，教师给学生提供素材，让学生自己来进行体验，通过改变沙袋的质量、绳子的长度、沙袋的转速等方式，感受绳子的拉力，体会沙袋的向心力.接着，教师再从情境出发，引导学生对向心力进行探索，让学生思考向心力和沙袋的质量、沙袋的转速、绳子的长度之间存在怎样的关系，激发学生的探索兴趣.如此，借助实验情境的创设，能够让学生在趣味性、启发性的体验中产生科学探究的动机，感受到物理学习的乐趣，知识的构建也会水到渠成，实现对学生科学素养的培养.

2 创新器材使用，增强探究精神

学生的物理实验体验在很大程度上依赖于对器材的使用，在实验教学中，教师要充分发挥实验器材在增强学生探究精神方面的作用，创新实验器材，让学生可以形成开放的实验观念，能够主动发现生活中的实验契机，增强学生参与科学探究的兴趣.教师要形成生活化的教育思想，发现不同器材在改善学生实验体验方面的作用，让学生可以在对器材的创新使用中进一步掌握科学探究的有效方法，促进学生的深度学习，实现对学生学科素养的有效培养.

例如 在“楞次定律”的教学中，教师可以用简单的材料来制作一个魔术小球，从而吸引学生的注意力.在这个实验中，需要用到线圈、透明胶带、透明塑料桶、磁性小球、非磁性小球等器材，首先要去制作一个磁性小球，可以使用废弃电器后面的磁铁来制作，将其打磨成为小球的形状，非磁性小球则可以直接使用卵石等来作为代替，使用漆包线围绕在透明的塑料桶上，用透明胶带将线固定好，让桶的线圈首尾接通，接着将制作好的两个小球从同样的高度静止下落，让学生去观察小球下落经过透明塑料桶的快慢情况，思考为什么会有一个小球的下落速度慢一些.如此，借助对实验器材的创新，可以让学生感受到生活中处处存在的神奇物理现象，产生强烈的科学探究兴趣.教师可以鼓励学生对这些器材进行再次创新，更换其中的材料，看看又会产生怎样的结果，促使学生在丰富多样的器材应用中感受到科学探究的乐趣.

在日常教学中，教师也要鼓励学生自主展开对实验器材的创新，促使学生形成开放的科学探究精神，形成良好的科学探究意识，从而使学生的科学素养获得不断的发展.

3 重视过程体验，促进素养成长

在以往的高中物理实验教学中，教师会更加强调学生对结论、步骤的记忆，让学生按照规定好的要求去完成实验操作，给学生科学素养的发展带来了较大的负面影响.在核心素养的背景下，教师要注重增强学生的科学探究体验，让学生可以掌握科学探究的有效方法，从而促进学生综合素质的提升.

3.1 激励自主设计方案

合理的实验方案是实验成功的关键，在教学中，教师则可以引导学生展开自主设计实验方案的活动，让学生能够以目标为指向，自主探索实验的思路，了解各种实验探究方法的应用价值，促进学生科学探究能力的提升.在学生自主设计实验方案的过程中，教师要注重有效发挥自身的引导作用，增强学生思维的严谨性、逻辑性，使学生对如何展开实验探究形成更加深刻的认识.

例如 在“摩擦力”的教学中，教师可以引导学生基于已有的学习经验来设计实验方案，促使学生在自主探究中掌握设计实验的基本方法.首先，教师引导学生对生活中的各种现象进行分析，让学生可以结合生活实际情况来理解滑动摩擦力和静摩擦力之间的区别，掌握基本的实验知识.接着，再引导学生去思考如下的问题：静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件都是什么？可以从哪些角度来研究静摩擦力或者研究滑动摩擦力？我们为什么要研究摩擦力？可以使用怎样的方式来研究两种摩擦力？实验中哪些现象可以验证我们的想法？如此，能够让学生形成良好的科学探究意识，学会根据目标来设计出简单的实验方案.在学生形成了初步的实验方案之后，教师再组织学生展开交流讨论的活动，让一部分学生上台来介绍自己的实验设计思路，其他学生则要进行倾听和分析，思考其中存在的不足，提出自己的见解，让全班学生可以一起来制作出一份具有可操作性的实验方案.如此，比起教师直接给学生安排实验任务，通过让学生自己去设计实验方案，能够增强学生在教学中的自主性，并且让学生在实验方案的设计中对控制变量法、比较法、观察法、调查法等实验方法有更加深刻的理解，提升学生的科学素养.

3.2 鼓励学生假设猜想

假设猜想能够培养学生的信息收集和处理能力，并且促使学生在处理各种信息的过程中保持对自然科学的好奇心，培养学生的科学探究精神.在高中物理实验教学中，教师要积极鼓励学生展开假设猜想的活动，增强学生的科学好奇心，使学生形成大胆设疑、大胆试错的学习态度，提升学生的科学探究水平.

基于高中物理实验教学的特点，教师可以通过大胆猜想、基于科学定义展开猜想等方式来培养学生的假设猜想能力，让学生逐步掌握有效的猜想假设方法，增强学生的质疑精神.

例如 在“动能和动能定律”的教学中，教师可以在实验开始之前，引导学生基于物理定义来展开假设猜想的活动，促使学生学会有理有据地进行猜想.首先，教师引导学生展开对“动能”定义的分析，让学生从中提取出关键词.学生对“物体由于运动而具有的能叫动能”这句话进行分析，可以提炼出“运动”“物体”这两个关键词，而通过对两个关键词进行分析，又可以联想到很多的物体概念.可以从“物体”这个关键词出发，联想到“质量”“密度”“形状”“形态”等概念，产生这些因素是否会影响物体动能的猜想，从“运动”出发，则会产生“匀速运动”“曲线运动”等联想.接着，教师再引导学生对联想到的各类信息进行归纳整理，让学生运用科学的思维来进行判断，思考哪些因素可能会影响物体的动能大小.如此，借助假设猜想的方式，能够让学生形成发散性的思维，接下来的实验探究也会水到渠成.因此，教师要重视起学生的假设猜想活动，改变学生在实验中的被动状态，让学生在主动思考中产生良好的科学思维方式.

3.3 重视反思评估环节

在高中物理实验教学中，教师要注重培养学生的反思评估能力，让学生学会对实验过程进行审视，思考其中用到的科学探究方法是否恰当，实验还存在哪些不足，自己的认知还存在哪些问题，等等，从而使学生在反思评估中获得学习能力上的进一步发展.

例如 在进行“验证力的平行四边形定则”这个实验的过程中，部分学生得到的实验数据误差太大，却不会去认真分析产生误差的原因.对此，教师可以组织学生展开反思评估的活动，让学生思考实验都存在哪些缺失.通过还原实验步骤、对实验数据进行对比，学生可以发现忘记将弹簧测力计调零会导致实验数据较大的情况，从而影响正确结论的获取.在学生理解原因的基础之上，教师可以让学生思考如何对实验数据进行筛选，从而进一步培养学生严谨的科学探究精神.

又如，在“探究加速度、力、质量关系实验”的实施过程中，在学生完成实验之后，教师可以引导学生去展开反思回顾，让学生想一想每个环节在实验中都起到了怎样的作用，为什么要将实验中的木板一侧垫高，等等，促使学生去正确分析其中渗透的物理探究思想，加深学生的理解感悟.

在引导学生展开反思评估的过程中，教师要关注学生之间的差异性，为每个学生创造开放的讨论环境，让学生可以说出自己对问题的真实理解.同时，教师也要借助对学生的观察，了解学生在认知上存在的不足，实施对学生的针对性引导.

4 开发课外实验，拓宽探究领域

在新课程改革的背景下，物理实验教学要延伸到学生的现实生活，促使学生形成在生活中发现问题并用实验解决问题的意识和能力，从而有效发展学生的核心素养.在教学中，教师要加强对课外实验的开发利用，弥补传统实验教学的不足，丰富学生的科学探究经历，让学生可以在生活实验中掌握更多的科学思想、探究方法，促进学生科学态度、科学探究等素养的发展.

在开发课外实验的过程中，教师要注重遵循趣味性、开放性等基本原则，鼓励学生根据自己的实际情况，大胆地对实验过程进行优化以及创新，让学生生成灵活的实验思想.

例如 在学生掌握了牛顿第一定律的知识之后，教师可以鼓励学生在课后利用生活中的各种材料来展开实验，让学生对伽利略的理想斜面实验有更加深刻的理解.学生可以使用光滑的竹板、小球等材料来进行家庭实验，让小球沿着斜面的一端从静止开始滑下，接着再不断改变另一侧的高度，观察小球的运动变化.通过在家中进行简单的实验，可以让学生对其中蕴含的科学思想有更加深刻的理解，深化学生的物理核心素养.

又如，在“超重和失重”的教学中，教师可以鼓励学生利用小区内的电梯来进行实验，让学生在电梯内进行称重，观察在电梯上升和下降、静止的不同情况下，体重计的示数会发生怎样的变化，并且使用自己掌握的科学知识来解释观察到的现象.

如此，借助课外实验的合理使用，能够使学生形成良好的发现目光，感受科学探究的魅力，形成良好的科学思维方式.因此，教师要积极开发课外实验资源，丰富学生的科学探究体验.

5 结语

在核心素养的背景下，高中物理教师要正确理解实验教学的重要性，基于学生核心素养的发展需求，探索更加科学合理的实验教学措施，优化学生的科学探究体验.在实验中，教师要遵循以学生为中心的思想观念，采取多样化的手段来增进学生对实验现象的感知，促使学生在实验观察、分析、迁移的过程中掌握科学探究的有效方法，促进学生物理素养的成长.

【本文为2023年度云南省教育科学规划项目：《基于科学素养的实验教学策略研究》的核心成果，项目批准号：BC23065】

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