鄭志湖

(浙江省天臺中學(xué)　浙江 臺州　317200)

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物理創(chuàng)新實驗室建設(shè)與物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

鄭志湖

(浙江省天臺中學(xué)浙江 臺州317200)

物理創(chuàng)新實驗室建設(shè)以滿足學(xué)生選擇性學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展需求為目的，對高中物理實驗課程群和物理實驗資源建設(shè)進(jìn)行整體頂層設(shè)計.構(gòu)建基于問題解決的綜合性實驗教學(xué)和開放性實驗資源，形成與高中物理銜接的選修、競賽、大學(xué)先修、現(xiàn)代物理技術(shù)實驗課程資源，基于探究性和項目研究課程資源，開發(fā)現(xiàn)代教育技術(shù)支持下的實驗資源，改變育人模式，促進(jìn)學(xué)生自主、探究、合作學(xué)習(xí)和知識建構(gòu)，提升學(xué)生物理核心素養(yǎng).

選擇性學(xué)習(xí)實驗室建設(shè)實驗課程實驗資源

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué).為充分發(fā)揮實驗在物理教學(xué)中的作用，探索普通高中人才培養(yǎng)新途徑、新方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)思想，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣,提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，優(yōu)化物理教學(xué)，打造開放互動的綜合性實驗教學(xué)平臺，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展基礎(chǔ)上的個性化發(fā)展，浙江省教育廳在2013年批準(zhǔn)我校為省首批物理學(xué)科培育基地，2014年資助我校建設(shè)物理創(chuàng)新實驗室.2014年底物理創(chuàng)新實驗室建成，該實驗室的建設(shè)有效地改變了物理學(xué)科教與學(xué)的方式，提升了學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

1　物理創(chuàng)新實驗室建設(shè)目標(biāo)

物理創(chuàng)新實驗室建設(shè)以現(xiàn)代教育理念為指導(dǎo)，滿足學(xué)生選擇性學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展需求，以提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)為目的，以現(xiàn)代教育技術(shù)為支撐，以校本選修課程資源形式呈現(xiàn)，構(gòu)建立體、多維、基于問題解決的綜合性實驗教學(xué)平臺和開放性實驗課程資源庫.

實驗室建設(shè)遵循物理學(xué)習(xí)規(guī)律和方法，為全體學(xué)生提供實驗平臺，讓學(xué)生根據(jù)自己的知識基礎(chǔ)和興趣設(shè)計實驗、自主研究、采集和分析數(shù)據(jù)，驗證假設(shè)和撰寫實驗報告.強化實驗環(huán)節(jié)，發(fā)展學(xué)生個性特長和創(chuàng)造潛能，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ).

以向社會輸送具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的人才為己任.我們把創(chuàng)新實驗室建成培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要場所，成為學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的新起點.讓學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，進(jìn)行科學(xué)研究與創(chuàng)造性科研活動，而這些創(chuàng)造性實驗活動必然提高了學(xué)生的實驗?zāi)芰?、探究能力和?chuàng)新能力.

通過創(chuàng)新實驗室培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和思維模式，推動培養(yǎng)學(xué)生的教育模式改革，適應(yīng)教育國際化，是學(xué)生個性化發(fā)展的需要；是學(xué)?？萍冀逃男枰桥囵B(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要；是促進(jìn)課程建設(shè)和教師專業(yè)發(fā)展的需要；是彰顯學(xué)校辦學(xué)特色的需要.

2　物理選修課程和物理實驗室的頂層設(shè)計

物理實驗室頂層設(shè)計遵循目標(biāo)要有針對性，內(nèi)容要具有特色性，結(jié)構(gòu)要有層次性，效能要有前瞻性.基于物理學(xué)科是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，是嚴(yán)密的理論科學(xué)，是應(yīng)用十分廣泛的科學(xué)，物理創(chuàng)新實驗室建設(shè)以促進(jìn)學(xué)生選擇性學(xué)習(xí)，個性化發(fā)展，走班教學(xué)提供支撐.基于學(xué)校的辦學(xué)發(fā)展定位，以培養(yǎng)具有國際化視野的高素質(zhì)人才為目標(biāo)，實現(xiàn)物理教育就是要激活學(xué)生自主發(fā)展的欲望，物理教學(xué)就是為學(xué)生的自主發(fā)展搭建階梯，物理教學(xué)評價就是為學(xué)生自主發(fā)展加油.物理創(chuàng)新實驗室本質(zhì)上是一種課程資源，在物理學(xué)科知識拓展類、專業(yè)技能類、興趣特長類、社會實踐類和基礎(chǔ)型、拓展型、研究型的四類三層課程體系中呈現(xiàn)，形成具有學(xué)校特色的實驗課程校本教材體系.

構(gòu)建物理課程文化.物理課程群與物理實驗資源建設(shè)頂層設(shè)計同步推進(jìn)，形成以拓展型課程為突破口，以物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導(dǎo)向，形成創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，未來能力需求，大學(xué)專業(yè)和職業(yè)傾向融為一體的物理課程群和創(chuàng)新實驗室設(shè)計思路，構(gòu)建基于問題解決的綜合性實驗教學(xué)和開放性實驗資源.在縱向上向兩頭延伸，包括初、高中銜接的實驗課程資源，與高中物理銜接的選修、競賽、大學(xué)先修、現(xiàn)代物理技術(shù)實驗課程資源；在橫向上，拓展高中階段與其他自然科學(xué)相聯(lián)系的課程資源，豐富基于探究性和項目研究的課程資源，自制探究小實驗，開發(fā)現(xiàn)代教育技術(shù)支持下的實驗資源.

如圖1所示，實驗中心由3個中心組成.基礎(chǔ)實驗中心主要是面向全體學(xué)生進(jìn)行必修課內(nèi)容的教與學(xué)，對傳統(tǒng)的實驗室實施創(chuàng)新改進(jìn)升級,科學(xué)走廊和體驗館實驗是開放性區(qū)域，學(xué)生可以隨時體驗物理學(xué)習(xí)的樂趣，便于學(xué)生自我探究學(xué)習(xí).創(chuàng)新實驗中心主要面向物理選修的學(xué)生，提供更加專業(yè)的物理實驗器材進(jìn)行更深層次實驗，了解現(xiàn)代物理發(fā)展的前沿動態(tài).校企合作探究實驗中心，讓學(xué)生開展項目研究，掌握科學(xué)的研究方法，學(xué)習(xí)一些技術(shù)應(yīng)用的原理，使學(xué)生形成職業(yè)傾向，為培養(yǎng)理工科技術(shù)人才作準(zhǔn)備.

圖1　實驗中心的構(gòu)成

為使物理創(chuàng)新實驗室功能最大化，學(xué)校在硬件和軟件上給予極大支持，提供建筑面積2 500平方米實驗室，同時配置相應(yīng)的配套硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接入條件.組建物理創(chuàng)新實驗室教師團(tuán)隊，該團(tuán)隊是在大學(xué)教師的指導(dǎo)下，由各類科技教育、物理實驗競賽中取得優(yōu)異成績及具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維方式的教師組成，每個實驗都配備創(chuàng)新實驗的專門導(dǎo)師.

3　物理創(chuàng)新實驗室主要內(nèi)容與功能

學(xué)校物理特色課程群建設(shè)需要實驗支撐，創(chuàng)新物理實驗室不是傳統(tǒng)實驗室的延伸與拓展，而是構(gòu)建為不同興趣愛好和發(fā)展方向的學(xué)生提供多層次、多樣化的實驗室系統(tǒng)，使之成為改變育人模式的重要支撐力量，是提升核心競爭力的源泉.實驗室建設(shè)和學(xué)校的辦學(xué)特色相結(jié)合，即與學(xué)校的科技活動相結(jié)合，與校本選修課程相結(jié)合，與學(xué)校所處社會與自然環(huán)境、生活環(huán)境、地方經(jīng)濟相結(jié)合.

物理創(chuàng)新實驗室堅持6個探究方向：物理素養(yǎng)類探究、大學(xué)先修實驗探究、現(xiàn)代物理技術(shù)探究、物理競賽實驗探究、智能機器人制作探究、汽車中物理探究.我們與縣內(nèi)三家具有與國際接軌人才、設(shè)備、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合開發(fā)專業(yè)技能選修課，充分利用企業(yè)的實驗資源，針對聯(lián)合開發(fā)的項目研究課程合作建設(shè)探究實驗室.

深化課改要求學(xué)校圍繞學(xué)生的發(fā)展配置所有資源.物理創(chuàng)新實驗室建設(shè)以提高學(xué)生實驗?zāi)芰?、探究能力、?chuàng)新能力為宗旨，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求為目標(biāo)，以提高物理選修課教學(xué)質(zhì)量為出發(fā)點，促進(jìn)學(xué)生個性化發(fā)展.

創(chuàng)新實驗室建設(shè)不是硬件設(shè)備的簡單配置，而是與課程開發(fā)相輔相成，依據(jù)實驗課程需求配置設(shè)備，同時又依托實驗設(shè)備開發(fā)精品課程，每個實驗室平時都有教師辦公.在課程開設(shè)過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生研究實驗設(shè)備，進(jìn)行實驗探究，完成實驗報告相關(guān)內(nèi)容，校企合作探究實驗中心由企業(yè)出資建在企業(yè)，企業(yè)專家指導(dǎo)為主，開展項目研究，如我校的5個專用實驗室和校企合作探究實驗中心對應(yīng)于17門選修課程和與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟緊密聯(lián)系的9個研究項目,如表1所示.

表1　創(chuàng)新實驗室與物理選修課程

4　物理創(chuàng)新實驗室建設(shè)成效

4.1促進(jìn)學(xué)生互動學(xué)習(xí)和知識建構(gòu)

充分運用實驗設(shè)備、設(shè)施，自行探究、共同開發(fā)或改進(jìn)實驗器材，整合信息技術(shù)的交互功能，從科學(xué)走廊實驗中，讓學(xué)生體會到物理來自生活，讓學(xué)生在現(xiàn)實的實驗探究或生活體驗和虛擬交互自主學(xué)習(xí)中，感受多維、立體、多感官刺激的高效學(xué)習(xí)，享受學(xué)習(xí)的樂趣.

利用創(chuàng)新實驗室建設(shè)讓師生共同參與尋找突破學(xué)科知識和規(guī)律的重點、難點，讓學(xué)生從實驗探究、活動探究、媒體呈現(xiàn)、互動體驗中構(gòu)建物理概念、物理規(guī)律，激活學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，提高學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)生實驗?zāi)芰?、探究能力和?chuàng)新能力.

4.2豐富的學(xué)習(xí)資源促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

實驗室提供了一系列的實驗設(shè)備，提供盡可能多的資源供學(xué)生學(xué)習(xí)和研究，建設(shè)的大學(xué)先修實驗室有探究光偏振等32個實驗，現(xiàn)代科技實驗室有掃描隧道顯微鏡的使用等17個實驗，物理競賽實驗室有研究亥姆霍茲線圈軸線磁場等34個實驗，為不同潛質(zhì)的學(xué)生提供個性化學(xué)習(xí)的選擇和幫助，促使更多的學(xué)生選擇物理選修課程，提高了學(xué)生以實驗探究能力為核心的物理核心素養(yǎng)，促進(jìn)創(chuàng)新拔尖人才的培養(yǎng)，提升了選修課的教學(xué)質(zhì)量.學(xué)生在全國中學(xué)生物理競賽中取得顯著成績，在校企合作,探究實驗中心開展了二年研究的64位學(xué)生，從原來開始研究時年級平均名次119到二年以后平均名次33(名次僅供研究用)，且90%以上學(xué)生選擇了相關(guān)專業(yè)，進(jìn)入高校后表現(xiàn)出優(yōu)于其他學(xué)生的發(fā)展后勁.

4.3創(chuàng)新實驗室打造了一支高素質(zhì)的物理教師隊伍

創(chuàng)新物理實驗室成為學(xué)校創(chuàng)新教育的平臺，以實驗室成長教師，提高了教師課程開發(fā)力和執(zhí)行力，以教師成長學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生、教師、學(xué)校的發(fā)展.近幾年我校教師開發(fā)的物理類選修課程中的2門被評為省精品課程，4門教材由出版社正式出版.在物理創(chuàng)新實驗室建設(shè)中教學(xué)資源不斷豐富，更新了教師的教育理念，先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備、先進(jìn)的教學(xué)手段，促進(jìn)了學(xué)校教育教學(xué)改革，改變了育人模式，提高了師生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，打造了一支善于開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)物理教師隊伍.對其他學(xué)科也發(fā)揮了引領(lǐng)和輻射的作用.

1成錦平.物理課程基地的建設(shè)與運行.物理教學(xué),2015(2)：10～12

2016-03-05)