鄭瑋娜 施生晶

摘 ? 要：本文總結(jié)了物理核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，闡述當(dāng)前物理課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)不足的原因，在“物體的重心”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

當(dāng)今教育的主題是加強(qiáng)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是學(xué)生物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要途徑，教師在教學(xué)過程中，要注重落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文以“物體的重心”的教學(xué)為例，把核心素養(yǎng)4個(gè)要素滲透在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生在實(shí)踐中收獲知識(shí)，在體驗(yàn)中感知成功的樂趣。

1 ?高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括4個(gè)方面：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[ 1 ]。高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中逐漸形成物理觀念，但簡(jiǎn)單的知識(shí)積累并不能形成觀念，還需要學(xué)習(xí)主體對(duì)知識(shí)進(jìn)行探究、思維運(yùn)轉(zhuǎn)，才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的升華。學(xué)生通過高中階段的學(xué)習(xí)，逐步形成物理觀念?？茖W(xué)思維的發(fā)展是高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)之一，模型的創(chuàng)建有利于學(xué)生利用更形象的模型，將抽象和復(fù)雜的概念形象化和簡(jiǎn)單化。在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中，科學(xué)探究是其中必不可少的一個(gè)部分，在探究的過程中學(xué)生能更有效、更深入地掌握物理概念和規(guī)律的本質(zhì)，這將成為學(xué)生源源不斷的學(xué)習(xí)動(dòng)力。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，科學(xué)探究是其中最精彩的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握重點(diǎn)、突破難點(diǎn)的一個(gè)重要過程?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值與社會(huì)價(jià)值的基礎(chǔ)。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)的本質(zhì)，幫助學(xué)生保持嚴(yán)謹(jǐn)求真，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，提升學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。

2 ?傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在不足

雖然課程改革在我國教育領(lǐng)域緊鑼密鼓的進(jìn)行著，但是傳統(tǒng)應(yīng)試教育的模式已根深蒂固，在高中物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式中存在一些不足，具體表現(xiàn)如下：首先，重演示輕操作。大部分高中學(xué)校都建設(shè)了專門的物理實(shí)驗(yàn)室，但在實(shí)際教學(xué)中，由于授課時(shí)間有限，很多教師不愿意浪費(fèi)時(shí)間開設(shè)專門的實(shí)驗(yàn)課程，在高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重演示輕操作的現(xiàn)象一直存在。老師為學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)操作，忽視了學(xué)生的主體地位，不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。其次，操作程式化。老師雖然會(huì)在物理實(shí)驗(yàn)課上讓學(xué)生們親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)的大部分步驟，但是往往是讓學(xué)生按著標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行程式化的操作，給學(xué)生自主分配探究實(shí)驗(yàn)的時(shí)間也很少，學(xué)生很難對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和原理產(chǎn)生深刻印象，使得學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)受到了一定程度的限制，對(duì)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)更是存在阻礙。最后，模擬實(shí)驗(yàn)比重過大。現(xiàn)在有很多模擬實(shí)驗(yàn)軟件，因軟件具有智能化、多樣化、簡(jiǎn)便化的優(yōu)勢(shì)，很多老師習(xí)慣于用模擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但實(shí)驗(yàn)軟件的功能再強(qiáng)大，也無法代替真正的實(shí)驗(yàn)操作。

3 ?核心素養(yǎng)視野下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐

筆者以高中物理魯科版必修一第四章“物體的重心”的教學(xué)為例，在教學(xué)中進(jìn)行實(shí)踐，提升教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

3.1 ?“物體的重心”的學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)

“物體的重心”這一部分的教學(xué)要求是知道重心的概念及會(huì)確定物體重心的位置，知道重心與穩(wěn)度的關(guān)系，會(huì)運(yùn)用重心解決實(shí)際問題。教師通過一系列有趣的實(shí)驗(yàn)，層層推進(jìn)，來引導(dǎo)學(xué)生完成這些教學(xué)目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)操作的過程中，可以鍛煉學(xué)生的觀察能力，提高他們的動(dòng)手能力，培養(yǎng)小組成員間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力;在發(fā)現(xiàn)問題的過程中激發(fā)他們的探索欲望，同時(shí)學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、探究猜想和解決問題，從而開拓他們的思維，進(jìn)一步提高他們的探究思維與創(chuàng)新思維;在分享成果的過程中，可以增強(qiáng)學(xué)生收集數(shù)據(jù)能力、語言表達(dá)能力，同時(shí)還能享受到這來之不易的成功帶來的快樂，從而激發(fā)他們對(duì)學(xué)習(xí)的熱愛[ 2 ]。

3.2 ?實(shí)驗(yàn)活動(dòng)重點(diǎn)

在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)前，教師要先引導(dǎo)學(xué)生確定“物體的重心”的重點(diǎn)及難點(diǎn)。本節(jié)課的活動(dòng)重點(diǎn)有兩個(gè)，一是要知道重心與穩(wěn)度的關(guān)系，二是能夠小組合作完成實(shí)驗(yàn)，并對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行清晰闡述。活動(dòng)難點(diǎn)則在于要探究多種實(shí)驗(yàn)方案，親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)論。老師布置三個(gè)任務(wù)：一是尋找生活中不常見的、但跟重心與穩(wěn)度有關(guān)的現(xiàn)象;二是設(shè)計(jì)怎樣讓一節(jié)胡蘿卜穩(wěn)定在玻璃杯口的邊緣;三是設(shè)計(jì)怎樣讓一元的硬幣穩(wěn)定在豎直的白紙上。接下來學(xué)生就根據(jù)老師設(shè)計(jì)的任務(wù)進(jìn)行分組合作，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并在課堂上闡述本組的探究過程，展示探究成果。

3.3 ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐

3.3.1 ?小組一的實(shí)驗(yàn)課題是“尋找生活中不常見的、但跟物體重心相關(guān)的現(xiàn)象”

A組同學(xué)介紹：真人不倒翁。

真人不倒翁是按照玩具不倒翁的原理制作成的，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是上輕下重，使物體的重心降低，因此整體保持一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài)。在平衡位置時(shí)其重心最低，當(dāng)它傾斜時(shí)重心會(huì)升高，但依舊處于一個(gè)穩(wěn)定平衡的狀態(tài)，所以真人不倒翁搖晃起來的時(shí)候是不會(huì)傾倒的。

B組同學(xué)介紹（如圖1）：錐體爬坡。

錐體在爬坡的過程中，看似在自動(dòng)向上滾動(dòng)，實(shí)際上由于兩軌道之間的距離在增大，因此錐體在向上爬坡的同時(shí)重心實(shí)質(zhì)上是在下降的。

C組同學(xué)介紹：高空走鋼絲。

雜技演員在高空中走鋼絲的時(shí)候要像過平衡木的體操運(yùn)動(dòng)員一樣，伸開雙臂保持平衡，根據(jù)力的平衡原理，雜技演員的重力作用線要通過鋼絲這一支持面，這樣他所受的重力和支持力的作用線才能在同一條豎直線上，達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。又由于鋼絲很細(xì)，因此有時(shí)雜技演員手里還會(huì)拿著一根長(zhǎng)竹竿，其目的是為了增長(zhǎng)手臂，讓身體更容易達(dá)到平衡狀態(tài)。

3.3.2 ?小組二實(shí)驗(yàn)課題是“設(shè)計(jì)怎樣讓一節(jié)胡蘿卜穩(wěn)定在玻璃杯口的邊緣”

實(shí)驗(yàn)器材：一節(jié)胡蘿卜，一個(gè)玻璃杯，兩個(gè)叉子等。

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）在胡蘿卜的兩邊對(duì)稱的插上兩個(gè)叉子（如圖2）;（2）把胡蘿卜的一側(cè)放在玻璃杯口的邊緣，通過調(diào)整胡蘿卜的位置，就可以使其穩(wěn)定在杯口邊緣了;（3）輕輕晃動(dòng)下叉子，發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的和叉子的整體也會(huì)跟著晃動(dòng)，但不會(huì)從杯口邊緣掉下來。

實(shí)驗(yàn)原理：由于胡蘿卜和兩叉子整體的重力作用線在杯口邊緣的支撐面上，整體的重心會(huì)在支持點(diǎn)之下，所以整體可以穩(wěn)定在杯口邊緣。

3.3.3 ?小組三的實(shí)驗(yàn)課題是“設(shè)計(jì)怎樣讓一元錢硬幣穩(wěn)定在豎直的白紙上”

實(shí)驗(yàn)器材：一元錢的硬幣、一張白紙等。

實(shí)驗(yàn)步驟：白紙豎直，將一元硬幣輕輕放在白紙上。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：硬幣直接掉下來。

實(shí)驗(yàn)步驟：先將白紙從中間對(duì)折，接著將對(duì)折的白紙兩邊打開成90°（如圖3），再把一元錢硬幣放在折疊好的豎直白紙上，然后雙手將折疊的白紙緩慢拉直成一條直線。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在白紙被拉直時(shí)，硬幣能夠穩(wěn)定在豎直的白紙上。

師生互動(dòng)：在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，老師可以適時(shí)引導(dǎo)：

“我們初中學(xué)過，物體要保持平衡，應(yīng)該滿足什么樣的條件呢？原理又是怎樣的呢？”學(xué)生此時(shí)就會(huì)在小組中積極討論并總結(jié)得出結(jié)論：通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們直接把硬幣放在豎直的白紙上時(shí)，硬幣立馬就會(huì)掉下來，當(dāng)把白紙對(duì)折后再放上硬幣，接著再拉直白紙，硬幣就能夠穩(wěn)定在白紙上了。因?yàn)樵诎准埍痪徛钡倪^程中，當(dāng)硬幣的重心緩慢移動(dòng)到白紙這條拉直的支持面上時(shí)，所受的重力和支持力二力平衡，這樣硬幣就可以穩(wěn)定在豎直的白紙上了。

3.4 ?實(shí)驗(yàn)思考

“物體的重心”雖然不是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)，但本節(jié)是實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的最好課題，雖然其操作簡(jiǎn)單，但是卻能夠拓展學(xué)生的科學(xué)思維，在學(xué)生尋找解決問題的方法時(shí)加以引導(dǎo)，從而提高學(xué)生解決問題的能力。學(xué)生分組合作，展示實(shí)驗(yàn)成果，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)成就感。由于都是用生活中非常常見的東西作為實(shí)驗(yàn)器材，能引導(dǎo)學(xué)生通過本節(jié)活動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)生活中的物理小課堂，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)。活動(dòng)最后的反思總結(jié)能培育學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

4 ?結(jié)語

在高中物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要結(jié)合物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度;教師要充分利用物理實(shí)驗(yàn)這一獨(dú)具實(shí)踐性和培養(yǎng)性的教學(xué)方式，來提升物理觀念，形成科學(xué)思維，實(shí)施科學(xué)探究，樹立科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[ 3 ]，從而提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉媛媛. 基于核心素養(yǎng)的中美高中物理教材比較探究[J]. 物理教學(xué)探討， 2020（3）： 13-18.

[2]施生晶.自制教具 促進(jìn)教學(xué)[J].物理通報(bào)，2019（8）：105-107.

[3]沈文炳. 基于SOLO 理論的物理教學(xué)設(shè)計(jì)的思考[J]. 物理教學(xué)， 2020 （1）： 10-13.