熊亞林

摘 要：培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)是新課程改革提出的新目標，特別是在高中階段，教師在開展教學工作時更應該將發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)作為最主要的教學目標。物理學科是一門自然科學基礎課程，而物理實驗在整個物理學科教學中起到十分重要的作用。文章主要對在高中物理實驗教學中培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的方法進行了研究。

關鍵詞：高中物理;實驗教學;學科核心素養(yǎng);方法

一、學科核心素養(yǎng)的內涵

核心素養(yǎng)主要指學生應具備的，能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。研究學生發(fā)展核心素養(yǎng)是落實立德樹人根本任務的一項重要舉措，也是適應世界教育改革發(fā)展趨勢、提升我國教育國際競爭力的迫切需要。物理學科核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面。

物理學科核心素養(yǎng)是學生在學習物理過程中逐步形成的知識積淀、思維品質、能力表現、科學思想以及科學的情感、態(tài)度和價值觀的綜合體現。高中物理學科核心素養(yǎng)，主要由“物理觀念”“科學思維”“實驗探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面構成，是高中物理學科課程目標的進一步體現。

二、高中物理實驗教學中學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)現狀

目前，許多學校對培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的重視程度還不夠。部分高中物理教師更加注重物理知識的傳授，而并非讓學生主動參與實驗教學活動，這樣就使得學生缺乏對實驗技能的鉆研以及對探究實驗的參與感，也無法激發(fā)學生對創(chuàng)新實驗的興趣。在物理實驗教學中，學生應該處于主體地位，主動探究問題，尋找解決方案，而不是一味地去模仿教師所演示的實驗。在進行高中物理實驗教學的過程中，教師如果僅注重對多媒體的運用，而忽視對學生動手能力的培養(yǎng)，那么就很容易導致學生在學習的過程中被動地接受知識，在這樣的情況下，學生就很難較好地理解一些比較抽象的內容。還有部分教師在教學的過程中仍然采用比較傳統(tǒng)、死板的實驗，讓全班同學在相同的時間內做相同的實驗，產生的現象都是相同的。這就使得學生失去了開展物理實驗的興趣，在實驗的過程中也不會仔細觀察實驗現象，不知道哪些是重要的數據，記錄更是無從談起。這就限制了學生思維能力以及創(chuàng)新能力的提高。因此，物理教師要分析當前的實驗教學情況，培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)，提高實驗教學水平，讓學生樹立物理觀念、培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。教師還要讓學生在實驗中加強與同學的合作交流，確保物理實驗能夠成為學生學習物理的有力工具。

三、高中物理實驗教學中培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的作用

（一）培養(yǎng)學生良好的學習習慣和優(yōu)秀的品質

培養(yǎng)學生良好的學習習慣是教育的一個重要任務，也是實現教學目標的重要保證。要想學生學好高中物理，就必須養(yǎng)成良好的學習習慣。在高中物理實驗教學中培養(yǎng)學生良好的習慣對于提高學生的學科核心素養(yǎng)起了十分重要的作用。在開展物理實驗的過程中，學生要具備嚴謹的科學態(tài)度以及正確的物理觀念，要培養(yǎng)自身良好的觀察能力，通過教師的演示實驗，明確實驗步驟，學會物理知識。在開展物理實驗教學的過程中，教師還要培養(yǎng)學生在小組中的交流、合作能力，無論探究性實驗還是其他實驗，學生都應該與他人進行溝通交流，以得出正確的實驗結果。在一次次的探究實驗中，學生優(yōu)良的科學品質以及堅韌不拔的科學精神可以得到很好的培養(yǎng)，學生可以在開展實驗的過程中鍛煉自身的思維能力，獲得思考之后得到正確答案的成就感，發(fā)展自身實事求是、堅持真理的品格。

（二）幫助學生樹立正確的物理觀念

大量的教學實踐經驗表明，學生的物理觀念是在不斷積累基礎知識的過程中樹立的。學生樹立正確物理觀念的前提是學習基礎物理知識，只有熟練掌握相關理論知識，學生才能在此基礎上構建自身的物理知識體系。從另外一個層面來說，如果缺乏基礎物理理論知識，學生不僅很難樹立正確的物理觀念，還會誤導其學習方向，這不利于學生物理思維的形成以及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。由此可見，教師要想幫助學生樹立正確的物理觀念，就一定要重視物理基礎課程。教師可以融入生活化情境為學生深入分析物理概念，幫助學生為物理學習打下堅實的基礎，以此促進學生正確物理觀念的形成。此外，物理學是一門抽象性較強的學科，其對學生的邏輯思維能力以及時空想象能力提出了更高的要求，簡單來說，學生要在學習的過程中構建出相應的物理模型，以服務于自身的物理學習。在開展實驗教學的過程中，教師要引導學生提出問題，接著讓學生組成學習小組，讓學生在組內與成員一起進行猜想和假設并開展信息收集活動，然后再讓學生對獲取到的信息進行處理，以便更好地開展實驗。學生在高中階段的學習過程中必須培養(yǎng)實驗探究意識，這要求他們在日常的學習以及生活中能夠發(fā)現問題，然后根據問題提出自己的猜想，最后設計出科學、合理的實驗方案并將之付諸行動，開展探究活動。在這一過程中，學生要學會運用各種手段來收集、整理信息，具備良好的信息處理能力和探究能力。

（三）構建模型提升學生解決問題的能力

構建物理模型是人們在處理物理問題時采取的一種手段，它是一種理想化的狀態(tài)，從某種程度上來說，是物理知識最直觀的體現。有相當多的科學家都是從物理模型開始對物理理論進行研究的，他們會運用理想化以及抽象化的方法將一些不同的現象共同的本質特征尋找出來，進而構建出一個實物體系，也就是物理模型。在日常的物理教學過程中，教師教導學生明確物理過程的處理方法，將物理過程轉化為一些比較直觀的思維導圖或樹狀圖就是為了構建物理模型。當學生能獨立構建物理模型后，他們就可以根據模型所展示的信息來解決物理問題。在高中物理學習的過程中，教師最常用的一種力學模型是質點，最常用的一種電場模型是點電荷。在處理具體物理問題的過程中，教師可以教導學生根據物理知識的特征來構建物理模型，模型特征越明顯，問題解決的過程就越順利，基于此，構建物理模型的前提是找到物理知識的特征。在高中階段的物理教學過程中，教師要引導學生根據不同的問題來構建不同的模型，還應該關注學生構建模型的思路以及方法，及時找出學生存在的不足并對其加以指導，這樣不僅可以培養(yǎng)學生的思維能力，還能促使學生運用自己已經掌握的知識來解決問題，以更好地調動學生學習物理的積極性，確保學生的物理學科核心素養(yǎng)得到發(fā)展。

四、高中物理實驗教學中學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方法

（一）運用現代化教學手段，培養(yǎng)動手能力

在以往傳統(tǒng)的物理實驗教學課堂上，往往都是教師先為學生講解實驗的步驟以及原理，然后為學生演示實驗，讓學生觀察實驗現象，在實驗完成之后，教師再讓學生進行記憶，致使學生沒有主動思考和動手實驗的機會。這樣的教學方式忽視了學生的學習主體地位，制約了學生的動手能力以及操作能力的發(fā)揮，在很大程度上影響了物理實驗教學的質量。在新課程改革背景下開展物理實驗教學的過程中，教師要擺正自己的位置，要充分尊重學生的主體地位，讓學生自己動手進行實踐，明確自身作為指導者的職責，當學生在實驗的過程中遇到問題時，教師要及時為學生指點迷津，確保學生能在獲得良好的實驗學習效果的同時，保持高度的熱情，產生持續(xù)學習的動力，幫助學生更好地學習物理。教師在開展實驗教學的過程中還要充分地認識到實驗教學的重要性，根據學生的實際學習情況和教學內容適時調整教學計劃和教學方式，通過運用多種教學手段來激發(fā)學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，以便更好地培養(yǎng)學生善于思考、主動思考的習慣，對學生的動手能力以及實踐能力進行培養(yǎng)，進而使得物理實驗教學質量得到提升。此外，教師還要注重培養(yǎng)學生運用已經掌握的知識來解決實際問題的能力，在實驗教學的過程中教師不應直接先為學生講解實驗步驟和原理，而可以運用多媒體手段呈現實驗視頻，激發(fā)學生的學習興趣，再提問學生是否想弄明白產生這一現象的原理，進而引入實驗教學。在帶著興趣開展的實驗學習過程中，學生會主動調動思維去積極思考，會主動學習如何使用實驗器材、實驗應該如何進行操作等，這樣，學生就能獲得良好的實驗學習效果。例如，在教學感應電動勢大小相關知識時，教師可以運用多媒體為學生播放運用導體對磁感線進行切割，導體與磁體之間發(fā)生了相對運動，進而使得閉合電路的磁場也發(fā)生了變化這一視頻。學生根據這一實驗現象往往就能夠推斷出穿過閉合電路的磁通量變化得越快，感應電流和感應電動勢就越大，當學生得出這一結論之后，教師再引導學生對法拉第電磁感應定律進行推導。這樣，物理實驗教學效果就能獲得有效提升。

（二）設置物理實驗小組

為了提高學生的學習成績，教授給學生更多的物理知識，激活學生的思維，教師可以讓學生在物理實驗教學中進行小組合作，共同完成實驗教學。在傳統(tǒng)的物理教學課堂上，教師只是在講臺上講，學生只是坐在下面聽，這樣的課堂缺乏生機。受應試教育思想影響，教師往往只會按照教學大綱教授物理知識;課堂時間有限，教師只會考慮如何完成既定的教學任務，這樣便導致學生在課堂上只能被動地接受知識，無法親自動手去驗證知識的科學性，學習興趣更是無從談起。眾多研究結果表明，讓學生參與教學活動可以激活學生的思維，激發(fā)學生的學習熱情，小組合作學習更是可以讓學生在討論的過程中解決難題，獲得自身能力的發(fā)展。教師要認真分析學生的實際學習情況，根據學生的學習能力將學生進行分組，將不同學習水平的學生分為一組，以縮小各小組之間的差距。

（三）進行探究性實驗，參與物理競賽

在物理實驗教學中進行探究性實驗的目的是全面培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，讓學生自主設計課題，根據課題自主設計實驗方案來進行探究性實驗，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，還可以充分調動學生的積極性，激活學生的創(chuàng)造性思維。在開展探究性實驗時，教師只是充當引領者的角色，更多的是讓學生自己動手發(fā)現問題并解決問題，讓學生可以進行小組合作，共同探究實驗的結論，并從中受到啟發(fā)。學生也可以積極參與各種物理實驗競賽，從創(chuàng)新性實驗中得到啟發(fā)，從而培養(yǎng)自身的學科核心素養(yǎng)。比如，學生可參與有關機器人或者航空模型的創(chuàng)新實驗競賽，通過參加這些競賽，在短時間內提升思維能力，成長為創(chuàng)新型人才。

（四）基于核心素養(yǎng)的仿真實驗在高中物理教學中的應用

在開展物理實驗教學前，教師要進行科學的課前準備，對本堂課所涉及的物理知識進行整合，并構建合理的邏輯框架，從實驗設備的操作及原理，到物理實驗的基礎知識，再到實驗流程的設計和實驗結果的分析，教師要分清課程內容的重點，做好課前引導工作，提出能夠引發(fā)學生思考的問題，并在課后做好總結歸納工作。

這一部分，我們采用課本中盧瑟福α粒子散射實驗的可視化教學進行舉例說明。

盧瑟福α粒子散射實驗又名金箔實驗，被鉛塊所包裹的α粒子源通過一條狹長的通道形成一條射線，并打在金箔上，粒子穿過金箔并經過一定角度的折射后被一條帶有熒光屏的凸透鏡所接收，在平面內旋轉出不同的角度來觀察α粒子。散射后的粒子在熒光屏內形成微弱的閃光，通過放大鏡可以觀察到某一時間內某一方向上的粒子數目。當粒子穿過金箔時，受到庫侖力的作用而發(fā)生運動方向的改變，也就是我們所說的α粒子的散射。通過研究粒子散射的情況，可以推導出原子內部電荷的分布情況。

大多數α粒子在穿過金箔后仍然會按照原本的方向前進，僅有少數粒子發(fā)生了大角度的偏轉，甚至有些粒子被金箔“撞了回來”。盧瑟福經過縝密的思考后認為：電子無法造成大角度的粒子偏轉，因為電子的質量極小，僅為α粒子的1/7300左右，按照動量定理，電子很難使粒子的運動軌跡發(fā)生明顯的改變，其對粒子運動狀態(tài)的影響幾乎可以忽略不計。也就是說，α粒子的偏轉是受到了原子中除電子之外的其他物質的作用，且該物質的質量相對α粒子而言較大，且?guī)в姓姾伞＝涍^數據分析后，盧瑟福給出了結論：原子內部大部分質量集中于一個極小的空間范圍，并帶有正電荷，使得α粒子在經過時受到極強的斥力并發(fā)生大角度的偏轉，并由此構建了自己的原子結構模型，也就是我們說的核式結構。

結 語

本文立足高中物理實驗教學，從培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，充分調動學生的積極性，激活學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生解決問題的能力，探討物理實驗教學策略，讓學生不斷提高創(chuàng)新意識以及思維能力，成為具有核心素養(yǎng)的社會型人才。

[參考文獻]

[1]林國強. 基于學科核心素養(yǎng)的高中物理實驗教學探究[J].魅力中國，2020（48）：96.

[2]吳世強. 基于高中物理實驗教學的學科核心素養(yǎng)培育[J].文淵（中學版），2020（6）：707.

[3]李平.學科核心素養(yǎng)在高中物理實驗教學中落實的有效途徑[J].中學理科園地，2020（6）：17-18，20.

[4]魏剛.基于高中物理實驗教學的學科核心素養(yǎng)培育研究[J].教育界，2019（40）：18-19.

[5]袁媛.高中物理實驗教學中培育學生學科核心素養(yǎng)的措施探討[J]. 新課程·中學，2019（9）：198.

[6]王勤.基于高中物理實驗教學的學科核心素養(yǎng)培育策略研究[J]. 速讀（上旬刊），2020（4）：170.