陳立學(xué)

摘 要：在新課改持續(xù)深入的背景下，廣大教育人士愈發(fā)重視起物理學(xué)科在整體高中課程體系內(nèi)的占比，并不斷對(duì)其作出系統(tǒng)性創(chuàng)新。就高中眾多學(xué)科而言，物理學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容更加復(fù)雜難懂，是一門(mén)關(guān)鍵學(xué)科，想要學(xué)好該學(xué)科對(duì)多數(shù)高中生來(lái)說(shuō)較為吃力，再加上傳統(tǒng)教學(xué)模式下，大多物理教師還未深刻認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)與實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的重要性，忽視培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)，導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)不甚理想。因此，本文主要研究以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐策略。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì);實(shí)踐

以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要廣大教師遵守新課改的具體要求，引導(dǎo)學(xué)生高效理解并掌握所學(xué)知識(shí)，夯實(shí)實(shí)驗(yàn)操作技能，以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、靈活學(xué)習(xí)，促使其綜合學(xué)習(xí)能力得到有效培養(yǎng)與提升。此外，通過(guò)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，還有利于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，使其物理核心素養(yǎng)與文化水平得到同步提升。

一、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的功能認(rèn)識(shí)

（一）演示實(shí)驗(yàn)

由教師作為主要指導(dǎo)者，帶領(lǐng)學(xué)生展開(kāi)示范表演性實(shí)驗(yàn)的即為演示實(shí)驗(yàn)。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬严嚓P(guān)的物理研究現(xiàn)象直觀呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，并逐步引導(dǎo)學(xué)生做出思考與觀察，同時(shí)借助小組討論或直接講授等方式引導(dǎo)學(xué)生掌握規(guī)律并完成物理概念的建立。通過(guò)高中物理演示實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，能夠使學(xué)生對(duì)部分問(wèn)題形成直觀、感性地認(rèn)識(shí)。相關(guān)物理過(guò)程與現(xiàn)象都可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)得以呈現(xiàn)，從而豐富學(xué)生感性知識(shí)，使其更為鮮明認(rèn)識(shí)物理表象，進(jìn)一步激發(fā)認(rèn)知沖突，確保能夠建立正確的物理概念，給后續(xù)學(xué)習(xí)打下扎實(shí)基礎(chǔ)[1]。此外，借由演示實(shí)驗(yàn)還可順利引出課題，有效激發(fā)學(xué)生探究興趣，使其將注意力始終集中在課堂。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)促使思維得到訓(xùn)練、引發(fā)思維沖突，有利于強(qiáng)化理性思維，拓寬學(xué)習(xí)視野，提升認(rèn)知水平。在此背景下，演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐對(duì)教師提出更高要求，需要教師在示范實(shí)驗(yàn)技能、流程及操作方法的過(guò)程中始終秉持嚴(yán)肅認(rèn)真的作風(fēng)和實(shí)事求是的態(tài)度，在潛移默化中帶給學(xué)生一定影響。

（二）分組實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)分組實(shí)驗(yàn)就是在教師帶領(lǐng)下讓學(xué)生自己動(dòng)手完成各項(xiàng)操作，如得到結(jié)論、收集數(shù)據(jù)和資料，并展開(kāi)分析與交流的過(guò)程，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程是學(xué)生學(xué)習(xí)與應(yīng)用、掌握科學(xué)方法的核心環(huán)節(jié)，便于對(duì)學(xué)生展開(kāi)有關(guān)科研的啟蒙教育。主要的分組實(shí)驗(yàn)方式具體包括：（1）徒手完成的分組小實(shí)驗(yàn)，不需要使用復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)材料，借助學(xué)生雙手就能完成的實(shí)驗(yàn)，其具備較強(qiáng)適應(yīng)性，優(yōu)勢(shì)在于不受材料制約，具有較強(qiáng)的親近感;（2）通過(guò)自組器材的方式，精心設(shè)計(jì)分組實(shí)驗(yàn)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，要致力于追求簡(jiǎn)潔操作、簡(jiǎn)單器材、全員參與和現(xiàn)象明顯;（3）設(shè)計(jì)趣味性、探究性較強(qiáng)的大實(shí)驗(yàn)，主要目的在于使學(xué)生深刻體會(huì)提問(wèn)、假設(shè)、設(shè)計(jì)、實(shí)施、研究與交流的探究過(guò)程[2]。

二、高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐現(xiàn)狀

（一）教學(xué)模式傳統(tǒng)

大多數(shù)教師在帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)以教師為主要執(zhí)行者，忽視學(xué)生動(dòng)手操作，只讓其在旁觀察，很多學(xué)生都不能認(rèn)真仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，難以透徹理解其中包含的物理知識(shí)，并不能切實(shí)發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)具備的實(shí)際作用[3]。遇到重難點(diǎn)知識(shí)的講解時(shí)，普遍實(shí)施題海戰(zhàn)術(shù)，制約學(xué)生發(fā)展其創(chuàng)新思維，降低物理學(xué)習(xí)興趣。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)匱乏

物理學(xué)科得以持續(xù)發(fā)展的根本就是開(kāi)展大量的實(shí)驗(yàn)。然而，就國(guó)內(nèi)高中物理教學(xué)現(xiàn)狀而言，依然擺脫不了應(yīng)試教育的束縛，很多教師都忽視了實(shí)驗(yàn)教育的重要意義，不能提供給學(xué)生更多實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，出于強(qiáng)化學(xué)生做題能力的目的，部分教師會(huì)占用學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，導(dǎo)致學(xué)生缺少學(xué)習(xí)主動(dòng)性，有著較大學(xué)習(xí)壓力，心理負(fù)擔(dān)沉重，學(xué)習(xí)效率不斷下降。其次，現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)主要按照課本內(nèi)容開(kāi)展，學(xué)生缺少親自參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的機(jī)會(huì)，難以體會(huì)到實(shí)驗(yàn)樂(lè)趣，浪費(fèi)學(xué)習(xí)時(shí)間[4]。

（三）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)缺少實(shí)踐

進(jìn)行高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐時(shí)，教師與學(xué)生都需對(duì)其創(chuàng)新性元素進(jìn)行堅(jiān)持不懈地探索，并引導(dǎo)學(xué)生全程參與，深刻體驗(yàn)這個(gè)完整的學(xué)習(xí)過(guò)程。例如：從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備到實(shí)驗(yàn)思考再到實(shí)驗(yàn)反思的過(guò)程中，通過(guò)學(xué)生的認(rèn)真思考、勤于動(dòng)手，定會(huì)不斷更新自己的認(rèn)識(shí)與理解。然而，在實(shí)際教學(xué)中，普遍存在實(shí)踐不足的問(wèn)題，部分教師會(huì)將實(shí)驗(yàn)結(jié)論直接傳授給學(xué)生，并要求其“死記硬背”，同時(shí)將原本的實(shí)驗(yàn)時(shí)間用來(lái)講解習(xí)題，雖然教學(xué)效率得以提升，但是學(xué)生并不能通過(guò)親身實(shí)踐自主得出結(jié)論，很難真正理解其中包含的知識(shí)點(diǎn)，單純滯留在公式表面，在日后需要實(shí)際應(yīng)用時(shí)只能照搬不能靈活運(yùn)用。

三、核心素養(yǎng)下高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

核心素養(yǎng)背景下，教師在組織物理課堂教學(xué)的時(shí)候，不僅僅要重視物理知識(shí)、物理解題的教學(xué)，還要關(guān)注物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)?；诟咧形锢韺W(xué)科特點(diǎn)，加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣、深化物理知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)具有十分重要的價(jià)值。因此，教師必須要重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并持續(xù)優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，設(shè)計(jì)符合學(xué)生實(shí)際情況的實(shí)踐活動(dòng)，不斷提升學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)。

（一）開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)器材，培養(yǎng)物理觀念

以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐時(shí)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)器材開(kāi)發(fā)這一部分，理應(yīng)選取身邊的常見(jiàn)材料。例如：生活中的廢舊物品，不僅能夠降低材料成本，而且還便于制作，可操作性較強(qiáng)，便于學(xué)生更快上手，使物理概念得到提煉與升華的同時(shí)，促使學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力得到有效培養(yǎng)。如某校進(jìn)行高中物理教學(xué)時(shí)，主要使用了愛(ài)迪生實(shí)驗(yàn)器材，如多功能教學(xué)畫(huà)圖儀、多普勒效應(yīng)演示儀、安培力演示教具等，以上器材的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，一部分以物理概念原理為依據(jù)，另一部分是結(jié)合對(duì)應(yīng)課程完成的設(shè)計(jì)，有利于學(xué)生更加深入、容易地理解抽象的物理概念，促使其操作能力得到提升。此外，教師還可引導(dǎo)學(xué)生有機(jī)結(jié)合生活與課堂實(shí)驗(yàn)，指引學(xué)生站在物理角度剖析科學(xué)史實(shí)，促進(jìn)物理綜合能力的有效提升。通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材的方式，能夠更好體現(xiàn)出物質(zhì)觀念、能量觀念及其應(yīng)用等因素，便于學(xué)生更好理解相互作用于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)，使其深刻理解相關(guān)的物理概念與物理規(guī)律。例如：在組織“自由落體規(guī)律”的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教材中是利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)進(jìn)行物體下落速度的測(cè)量，這不僅本身有著較大的實(shí)踐難度，并且對(duì)于只能在學(xué)校環(huán)境中才能滿足的條件下來(lái)看，學(xué)生對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器無(wú)法熟練使用，因此難以達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。這時(shí)教師可鼓勵(lì)學(xué)生利用頻閃照片或是電火花計(jì)時(shí)器等手段來(lái)進(jìn)行物體下落速度的測(cè)量，指導(dǎo)其具體的使用方法與注意事項(xiàng)，不僅改變了單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還為學(xué)生創(chuàng)造了自主探究的機(jī)會(huì)，有利于其創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

（二）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)氛圍，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

進(jìn)行高中物理教學(xué)時(shí)，需要教師從學(xué)生角度思考來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，考慮到現(xiàn)階段學(xué)生的學(xué)習(xí)與動(dòng)手能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)難易步驟做出科學(xué)安排，以消除學(xué)生對(duì)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的畏懼感，使學(xué)生更樂(lè)于接受創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐還有利于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)造性思維，使其探究學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐能力得到相應(yīng)提升，這是傳統(tǒng)教學(xué)難以達(dá)成的效果。因此，教師要充分重視學(xué)生的參與感，打造趣味性課堂，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，使其積極投入到高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐中，帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索物理答案。

例如：進(jìn)行“摩擦力”的教學(xué)時(shí)，教師可先給學(xué)生列舉日常生活中存在的一些摩擦現(xiàn)象，如“擰飲料瓶蓋”。教師事先準(zhǔn)備兩瓶沒(méi)開(kāi)封的飲料，其中一瓶抹油，另一瓶保持原狀，在課堂上邀請(qǐng)力量懸殊的男女同學(xué)各一名，讓女同學(xué)擰沒(méi)有動(dòng)過(guò)的飲料，讓男同學(xué)擰瓶蓋抹油的飲料，此時(shí)便會(huì)發(fā)現(xiàn)，力氣很小的女同學(xué)也能輕松擰開(kāi)飲料，而力氣大的男同學(xué)卻無(wú)法擰開(kāi)飲料。此時(shí)，學(xué)生的好奇心得到充分調(diào)動(dòng)，紛紛想要一探究竟，隨后讓男女同學(xué)互換一下手中的飲料，就會(huì)發(fā)現(xiàn)男同學(xué)可以輕松擰開(kāi)，女同學(xué)卻無(wú)法擰開(kāi)。隨后給各學(xué)習(xí)小組提出問(wèn)題：“導(dǎo)致出現(xiàn)這種情況的原因是短時(shí)間內(nèi)男女同學(xué)的力量出現(xiàn)變化了嗎？”顯而易見(jiàn)，并不是。最后教師用紙擦去瓶蓋上的油，結(jié)果男女同學(xué)都能輕松擰開(kāi)這瓶飲料。這時(shí)，教師就可給學(xué)生提出更多相關(guān)問(wèn)題，在好奇心的引導(dǎo)下，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力不斷加大，形成問(wèn)題意識(shí)，促使其積極探索問(wèn)題的答案，各小組組員都能全身心投入到物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中。

（三）改進(jìn)教學(xué)方法，增加實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探索

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式不拘一格，如課堂演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)等，然而豐富的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型并不意味著教學(xué)方式同樣豐富，因此，在具體教學(xué)中，不僅需要教師重視豐富實(shí)驗(yàn)類(lèi)型，而且還需要保障教學(xué)方式的多樣性，在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐中，致力于發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造性思維，真正實(shí)現(xiàn)高中物理教學(xué)的三維目標(biāo)。第一，知識(shí)與技能目標(biāo)。需要學(xué)生扎實(shí)掌握基礎(chǔ)的物理概念和物理學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)技能，并知悉物理學(xué)發(fā)展歷程、重大成就、給社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的影響，探索與其他學(xué)科間的聯(lián)系及應(yīng)用，要求教師具備創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生有所學(xué)、有所收獲。第二，過(guò)程與方法目標(biāo)。充分展示物理實(shí)驗(yàn)所具備的育人功能，對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、探究能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、問(wèn)題解決能力等進(jìn)行有效培養(yǎng)。要求教師在具體教學(xué)中，多給予學(xué)生自主思考與發(fā)揮的空間，切忌直接將問(wèn)題答案轉(zhuǎn)述給學(xué)生，要引導(dǎo)其親身感悟、探究，切實(shí)發(fā)揮教師的引導(dǎo)與評(píng)價(jià)作用。第三，情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)。要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣，構(gòu)建和諧融洽的師生與生生關(guān)系，提高合作交流能力，點(diǎn)燃學(xué)生探索真理的熱情，端正其學(xué)習(xí)態(tài)度，對(duì)其科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)能力進(jìn)行有效培養(yǎng)，使其學(xué)會(huì)將物理實(shí)驗(yàn)靈活應(yīng)用到日常生活或社會(huì)熱點(diǎn)議題中，促使學(xué)生的物理核心素養(yǎng)得到全面提升。

結(jié)束語(yǔ)

以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高度契合于高中生發(fā)展的教學(xué)方式，不僅可以使學(xué)生在探索過(guò)程中不斷鞏固和掌握基礎(chǔ)的物理知識(shí)，而且還可以使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與思維得到有效培養(yǎng)和鍛煉，增強(qiáng)其實(shí)踐動(dòng)手能力?？偟膩?lái)說(shuō)，進(jìn)行高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐時(shí)，需要教師重視根據(jù)現(xiàn)階段學(xué)生的心理發(fā)展情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法進(jìn)行科學(xué)、合理設(shè)計(jì)，善于對(duì)實(shí)驗(yàn)氛圍的建設(shè)進(jìn)行創(chuàng)新，借助于演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生興趣，點(diǎn)燃其實(shí)驗(yàn)熱情，引導(dǎo)學(xué)生積極探索，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量與效率的穩(wěn)步上升。

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