黃楠

在高中物理教學(xué)中，實驗一直是不可或缺的核心組成部分，大部分物理知識都是通過實驗來探索、發(fā)現(xiàn)和驗證的，物理實驗教學(xué)的重要性不言而喻。新課改背景下，核心素養(yǎng)這一概念的提出為高中物理實驗教學(xué)改革指明了方向，實驗教學(xué)不再局限于傳授學(xué)生實驗原理、知識、操作等內(nèi)容，而是要在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)，進一步提升學(xué)生的綜合能力。高中物理實驗兼具理論性和實踐性，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面具有獨特優(yōu)勢，因此探索高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的策略具有重要意義。

一、高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)該具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。對物理學(xué)科來說，核心素養(yǎng)包括四個維度，即物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，這四個方面相輔相成，共同提升學(xué)生的物理綜合素質(zhì)。具體來說，物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵包括以下幾個方面。

首先，物理觀念。物理現(xiàn)象和知識在生活和自然界中隨處可見，如運動、物質(zhì)、能量等，物理觀念就是學(xué)生從物理學(xué)視角對這些物質(zhì)和現(xiàn)象建立的認識，他們在研究和分析物理現(xiàn)象的過程中認識了其中的物理規(guī)律、定理等，由此形成物理觀念。

其次，科學(xué)思維。物理教學(xué)過程中，教師會對學(xué)生進行啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生對物理知識和問題等保持批判和質(zhì)疑的態(tài)度，從不同角度、運用不同的方法思考問題，在此過程中形成科學(xué)思維。科學(xué)思維包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理與論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等內(nèi)容。

再次，科學(xué)探究能力?？茖W(xué)探究能力是物理核心素養(yǎng)中最重要的維度，在解決問題的過程中，為了驗證自己的猜想，需要學(xué)生通過信息收集處理、小組合作、實驗驗證等各種方式得出結(jié)論，這一過程需要學(xué)生具備科學(xué)探究能力。

最后，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識、發(fā)展自身物理能力過程中必須具備的態(tài)度，如遵守道德規(guī)范、實事求是、嚴謹認真、持之以恒等，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任能夠很好地促進學(xué)生的能力良性發(fā)展。

二、當(dāng)前高中物理實驗教學(xué)存在的不足

（一）物理實驗教學(xué)沒有得到足夠重視

高中學(xué)生學(xué)業(yè)緊張，高考壓力大，將全部精力都投入做題中，物理實驗雖然是物理學(xué)科的重要內(nèi)容，但是實驗操作并不在高考考核范圍，針對物理實驗考核的重點基本集中在實驗原理、操作要點、結(jié)論等理論知識方面，通過填空、選擇等方式進行考查。在這種情況下，很多教師對物理實驗教學(xué)不夠重視，很少組織學(xué)生進行實際操作，通常僅要求學(xué)生從書面了解物理實驗相關(guān)知識，這樣一來，學(xué)生缺乏實踐探究的機會，難以理解需要實驗展示的抽象知識，核心素養(yǎng)難以得到提升。

（二）學(xué)生缺乏動手操作實驗的機會

在當(dāng)前的高中物理教學(xué)中，學(xué)生能夠自己動手操作實驗的機會不多，究其原因，一方面，有的教師認為安排學(xué)生動手操作實驗比較浪費時間，影響教學(xué)進程，因此教學(xué)物理實驗時通常只是利用課件講解實驗的原理、步驟、實驗結(jié)論等，然后要求學(xué)生死記硬背相關(guān)知識點；有的教師只是播放實驗操作視頻或者自己操作一遍，要求學(xué)生觀看操作過程，學(xué)生僅通過觀看無法體驗實驗的各個環(huán)節(jié)，這樣的實驗教學(xué)形同虛設(shè)，無法保證教學(xué)效果。另一方面，有的高中學(xué)校實驗教學(xué)設(shè)施存在不足。不少高中為了追求高考升學(xué)率，往往將資金和資源投入教學(xué)資料、教學(xué)管理等方面，而在物理實驗設(shè)施方面投入有限，因此沒有充足的實驗室和器材供所有學(xué)生動手操作，學(xué)生很少有機會進入實驗室探索實驗，偶爾參與實驗，自主探究時間卻不夠充足，學(xué)生參與機會不足，核心素養(yǎng)也就無法在實驗中得到培養(yǎng)。

（三）學(xué)生實驗探究和創(chuàng)新意識不足

實驗是學(xué)生獲取物理知識、提升實踐能力的重要途徑，物理實驗通常包括設(shè)計、操作、觀察、分析、總結(jié)等多個環(huán)節(jié)，需要學(xué)生具備較強的探究和創(chuàng)新意識，但是在實際的物理實驗教學(xué)中，學(xué)生在創(chuàng)新和探究方面的意識普遍不足。一方面，大多數(shù)學(xué)生操作實驗時都是按照教材中的步驟機械地進行，很少去思考這樣操作的原因和背后的原理，只是按照既定的步驟操作完成就算完成實驗學(xué)習(xí)。這樣一來，學(xué)生對實驗的理解通常停留于表面，機械地記憶實驗內(nèi)容，無法將實驗中涉及的知識點內(nèi)化為自己的能力。另一方面，學(xué)生在物理實驗中缺乏主動學(xué)習(xí)的意識，通常都是被動接受教師的安排，教師確定實驗步驟和方法后學(xué)生照做，很少有學(xué)生主動嘗試創(chuàng)新實驗內(nèi)容，即使創(chuàng)新也是淺嘗輒止，導(dǎo)致學(xué)生在實驗中的探究和創(chuàng)新意識較為欠缺。

三、高中物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的策略

（一）利用物理實驗培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念

物理知識和現(xiàn)象雖然廣泛存在于自然界和日常生活中，對學(xué)生來說比較常見，但是由此抽象總結(jié)所建立的物理學(xué)科本身難度較大，尤其是高中物理，內(nèi)容抽象難懂，很多學(xué)生對一些物理概念存在理解困難，不求甚解只靠硬背來應(yīng)對考試，這與學(xué)生沒有建立完善的物理觀念有關(guān)，因此，在物理實驗教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生建立物理觀念至關(guān)重要，這也是物理學(xué)習(xí)的核心前提。

首先，通過生活化的實驗或現(xiàn)象幫助學(xué)生建立物理觀念。生活素材是學(xué)生最為熟悉的，通過生活中與物理知識相關(guān)的案例，能夠使學(xué)生更直觀地理解物理概念、定理和規(guī)律，從而建立完善的物理觀念。例如，在學(xué)習(xí)“慣性”這部分內(nèi)容時，教師可以通過常見的生活現(xiàn)象幫助學(xué)生理解“慣性”的概念，如自行車剎車后還會行駛一段距離、公交車停車時人的身體會前傾、運動員跳遠時需要助跑等，從而使學(xué)生認識到慣性的概念。教師還可以要求學(xué)生親身實驗慣性的大小與哪些因素有關(guān)，如讓兩名身高和體重差異較大的學(xué)生同時乘坐公交車，公交車剎車或起步時學(xué)生有意識地觀察誰的前傾或后仰幅度更大，從而對影響慣性的因素建立初步認知。利用學(xué)生熟悉的生活素材，更容易使學(xué)生建立物理觀念。

其次，通過直觀的演示實驗幫助學(xué)生構(gòu)建物理觀念。高中物理有很多知識非常抽象，學(xué)生單純依靠想象難以理解，教師可以通過一些實驗使學(xué)生直觀地看到某一物理概念或現(xiàn)象，從而建立物理觀念。例如，在教學(xué)“安培力”內(nèi)容時，教師可以演示“磁場對通電導(dǎo)體的作用”這一實驗，通過開關(guān)的閉合、改變電流方向、改變磁場方向等展示不同情況下導(dǎo)體的受力情況，引導(dǎo)學(xué)生觀察。在這一過程中，學(xué)生通過導(dǎo)體棒的運動直觀地看到其在磁場中受到的力，對抽象的安培力有了具象認識，從而使抽象的物理知識變得具象化，幫助學(xué)生更好地建立物理觀念。

（二）利用物理實驗培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

科學(xué)思維是物理核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理與論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等，學(xué)生建立科學(xué)思維后，在學(xué)習(xí)任何學(xué)科時都能夠保持質(zhì)疑和創(chuàng)新的態(tài)度，同時能夠大膽假設(shè)、小心求證，對其綜合能力的提升意義重大，因此在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維至關(guān)重要。以往的物理實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式都比較單一，不利于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，教師要積極創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

首先，創(chuàng)新教材中的實驗設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。高中物理教材包括很多實驗內(nèi)容，學(xué)生如果只是按照教材按部就班地進行，很難形成自己的思維和創(chuàng)造力，因此教師要鼓勵學(xué)生對教材實驗進行創(chuàng)新，如改變實驗條件、器材、操作方法等，能夠有效鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。例如，在教學(xué)“摩擦力”相關(guān)內(nèi)容時，教師針對教材中的“靜摩擦力大小隨拉力變化”實驗展開教學(xué)，鼓勵學(xué)生不局限于教材中的實驗內(nèi)容，根據(jù)自己的想法創(chuàng)新實驗，如教材實驗中利用彈簧測力計測試拉力不夠準確，可以改為拉力傳感器計算力的大小。此外，學(xué)生還可以改變木塊所在面的材質(zhì)，如針對毛巾、砂紙、塑料紙等不同材料改變桌面的粗糙程度，測試不同的靜摩擦力大小，總結(jié)物體受到的靜摩擦力與哪些因素相關(guān)，這樣一來，學(xué)生的創(chuàng)新能力能夠得到有效提升。

其次，抽象實驗本質(zhì)科學(xué)建模，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。建模是指將物理知識或問題的本質(zhì)簡單化處理，然后通過創(chuàng)設(shè)情境或?qū)嵨镅菔镜确椒ㄖ庇^地展示物理原理，使學(xué)生的思維得到啟發(fā)，從而建立科學(xué)思維。例如，在教學(xué)“力的合成和分解”內(nèi)容時，依靠口頭講解很難使學(xué)生理解，這時教師可以設(shè)計一個演示實驗，先用一個彈簧秤提起鉤碼，讀數(shù)作為合力的大小，再用兩個彈簧秤從不同角度提起鉤碼，讀出兩個彈簧秤的數(shù)值。通過觀察整個過程，學(xué)生可以直觀地理解合力并不是分力的簡單相加，還與分力的角度有關(guān)，由此建立對合力和分力關(guān)系的認識，有效發(fā)展科學(xué)思維。

（三）利用物理實驗培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

在傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)中，學(xué)生動手參與實驗的機會不多，即使參與實驗也是按照固定的步驟操作，較少在實驗中提出問題，或者根據(jù)自己的猜想進行驗證，科學(xué)探究能力得不到有效鍛煉，核心素養(yǎng)的提升也就無從談起?；诖耍瑸榱伺囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，在實驗教學(xué)中教師要堅持學(xué)生為主體的思想，為學(xué)生創(chuàng)造利用實驗探究問題的機會，鼓勵學(xué)生積極思考，對自己的疑問大膽進行假設(shè)，并制定實驗方案進行驗證，最終得出結(jié)論，這樣一來，學(xué)生的科學(xué)探究能力能夠得到有效提升。

例如，在教學(xué)“電阻”相關(guān)內(nèi)容時，教材中測電阻的實驗所用原理為歐姆定律，學(xué)生掌握這一實驗方法后，教師可以鼓勵其思考還可以使用哪些方法測量電阻，學(xué)生集思廣益，提出“伏安法”“伏阻法”“安阻法”等不同的方法。教師要求學(xué)生按照自己的思路設(shè)計相應(yīng)的實驗，確定實驗器材、實驗步驟、具體的實驗操作方法，如線路連接法，以及需要記錄哪些數(shù)據(jù)，并確定數(shù)據(jù)分析方法，學(xué)生要規(guī)范操作，實驗完成后，教師可以組織學(xué)生進行討論，分析不同實驗方法的優(yōu)缺點，促進學(xué)生思考，提升學(xué)生的探究能力。

此外，有的物理實驗涉及的內(nèi)容較多、知識難度較大，學(xué)生獨立思考容易遇到困難，影響學(xué)生的積極性，這時教師可以組織學(xué)生分組實驗，讓學(xué)生在小組內(nèi)共同交流，能夠有效提升學(xué)生的參與積極性。例如，在教學(xué)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這一實驗時，教師可以組織學(xué)生分組探究，先讓學(xué)生以小組為單位學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，如打點計時器的原理和操作方法、平衡摩擦力的方法等，然后鼓勵每個小組設(shè)計改進實驗，探究如何利用實驗室中的現(xiàn)有器材來減小或消除摩擦力，思考如何更準確地測量速度，提出自己的實驗方案，小組之間進行交流，從而促進每個學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展。

（四）利用物理實驗培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

在物理實驗中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任對學(xué)生的各科學(xué)習(xí)以及未來長遠發(fā)展都有著非常積極的意義，可以使學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中形成積極探索、勤于思考、嚴謹認真、持之以恒的學(xué)習(xí)態(tài)度，對提升學(xué)生的知識技能和綜合能力大有裨益。基于此，教師要重視在物理實驗教學(xué)中有意識地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

首先，科學(xué)開展實驗評價，端正學(xué)生的實驗思想。在學(xué)生完成實驗操作后，教師要對學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)和操作過程及結(jié)果進行評價，如實驗態(tài)度是否嚴謹、實驗操作是否規(guī)范、實驗思路是否科學(xué)、實驗結(jié)論是否正確等。此外，教師可以組織學(xué)生自評和互評，反思自己在實驗中的優(yōu)點或失誤，并對出現(xiàn)的問題提出改進方向，這樣一來，教師可以全面了解學(xué)生的實驗?zāi)芰?，學(xué)生也可以不斷提升自己，形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

其次，利用物理學(xué)史或物理家精神培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。物理學(xué)科中豐富的概念、定理、規(guī)律等不是憑空而來的，而是無數(shù)物理學(xué)家經(jīng)過漫長的探索總結(jié)得出的，在這一過程中，物理學(xué)家經(jīng)歷了無數(shù)的失敗和挫折，但是他們不畏艱險、勇于探索，這種精神能夠很好地感染學(xué)生，使其形成科學(xué)的態(tài)度，因此教師要重視為學(xué)生講解一些物理學(xué)史和物理學(xué)家的故事。例如，在教學(xué)“安培力的方向”這一實驗時，教師引入安培的故事，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，安培受到啟發(fā)，廢寢忘食地做了大量實驗，由此提出左手定則。又如，在教學(xué)“自由落體運動”時，教師可以為學(xué)生講述伽利略和亞里士多德研究落體運動的物理學(xué)史，通過這些歷史故事使學(xué)生感受科學(xué)家的精神，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

四、結(jié)語

總而言之，新課改背景下培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是學(xué)科教學(xué)必須堅持的目標，在高中物理教學(xué)中，教師要重視物理實驗在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的價值，不斷完善物理實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，使學(xué)生在參與實驗的過程中形成物理核心素養(yǎng)，不斷提升物理綜合能力，獲得全面發(fā)展。