基于物理核心素养的课堂演示实验教学

郑达

基于物理核心素养的课堂演示实验教学

郑达

（温州外国语学校，浙江温州325000）

核心素养概念的提出引发了教育教学的新思考，课堂演示实验作为物理课堂教学最重要的环节之一，教师应改进原有的演示实验教学方式，切合核心素养理念。从还原实验困难、加强师生互动、关注实验细节、突破知识局限等方面论述基于物理核心素养的课堂演示实验。

核心素养；课堂演示实验；教学方式

2014年4月，教育部颁布了《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，意见中提出：“将组织研究提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家园情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。”［1］2015年10月，教育部下发了《普通高中物理课程标准修订稿》内部征求意见稿，提出物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生物理核心素养的关键成分，主要由“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”等四个方面的要素构成［2］。

物理是一门以实验为基础的自然科学，课堂演示实验是高中物理实验教学的重要形式，在高中物理教学中起到重要的作用。在传统的课堂演示实验中，教师比较注重实验现象的展示，提炼实验现象背后的规律和知识点，而忽略了学生的主观性，学生只是在被动地观察现象和接受知识，在整个过程中缺乏主动性的发挥，这不切合“核心素养”的理念。因此，我们必须改进高中物理演示实验的教学方式，将“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”等四个方面的素养融入演示实验的教学，打造基于核心素养的物理课堂演示实验。

首先，明确新课程标准下的演示实验。在人教版高中物理教材中，课堂演示实验分为“演示”“实验”两块，将《物理必修1》《物理必修2》以及物理选修3系列的演示实验进行统计，得到下表：

必修必修选修3-2选修3-3选修3-5“演示”“实验”总计12 3 5 24 1 5选修3-1 12 4 16 7 6 1 3 4 6 1 0选修3-4 15 5 20 3 0 3总计47 25 72

从上表统计可以看出，教材中有72项实验需要教师在课堂上向学生演示，并且除了这72项实验外，许多教师还会额外增加或改进其他实验来达到教学目的。这也再次证明了演示实验教学对物理教学的重要性。同时，从上表可以看出，力学部分的演示实验偏少，而更多的实验集中在电学、光学、热学等内容上，因为在平时生活中，学生对力学的各种现象接触较多，容易引发思考，而对于电学、热学、光学等领域上的认知，部分现象只能通过课堂演示实验来了解并思考。因此，教师课堂做好演示实验，可以使学生对自然的认知广度得到提升。

在“核心素养”概念提出以前，学者们对物理课堂演示实验的研究主要集中于对实验设计的要求，比如“要明确实验目的”“重视实验的科学性和严谨性”“实验操作要规范”“实验效果要直观清晰”等方面，而很少提出如何通过实验促进学生的全面发展。而在基于核心素养的演示实验中，以学生为主体，应从学生各方面素质发展的角度来设计演示实验。笔者认为物理课堂演示实验除了实验的设计要求外，还可以从以下四个方面来发展学生的核心素养。

一、暴露实验中的“不完美”，还原实验困难，突出“实验探究”素养

演示实验的主体也是学生，教师只是代替学生的手进行操作实验。因此，课堂的演示实验要鼓励学生积极参与，留给学生更多的时间和空间，启发学生主动思考实验中所遇到的困难，引导学生自主解决，培养学生的探究能力。

探究影响电荷间相互作用力的因素

比如，在选修3-1第一章第2节库仑定律中的演示实验“探究影响电荷间相互作用力的因素”，演示实验在南方学校很难做成功，因为南方空气潮湿，电荷不容易保存在金属球中。部分教师采用大功率灯照射金属球达到除湿效果，这是一个非常好的方法，但如果在演示实验时直接把大功率灯放在金属球旁边，学生就缺少了认识到实验困难的机会，甚至学生不会去关注为什么有这个灯在。如果事先不进行除湿，实验得不到理想的效果，展示出实验中的“不完美”，这时让学生自己来分析可能的原因以及解决办法，学生会更好地参与实验，并了解了实验的全部。因此，在课堂演示实验中，学生需要体验演示实验的全过程，包括实验中的困难，在克服困难的过程中，培养学生面对问题、解决问题的能力，同时提高学生对物理的兴趣，体会物理实验的魅力。这符合物理核心素养中的“实验探究”要素，注重培养学生通过对演示实验的观察和困难克服养成科学探究的思维，比如发现问题、合理猜测、设计最优方案等。

二、加强实验过程中的师生互动，引导学生形成“科学思维”素养

教师对演示实验的准备是充分的，那么怎么让学生在实验过程中体会到教师的“良苦用心”呢？这需要教师和学生在实验中进行交流和互动，教师可以将实验中的一些细节用问题的形式引导学生进行思考。

比如，在必修1第二章第5节自由落体中探究自由落体的运动规律实验，教师可以一边做实验一边提问学生：

问题一，如何得到自由落体运动的轨迹？

问题二，纸带与打点计时器应该如何放置？

问题三，释放重物时，手应放在纸带的哪处？为什么？

问题四，怎么证明自由落体运动的运动规律？

通过课堂的互动，学生可以逐渐形成核心素养中的“科学思维”素养，通过空气阻力与重物的重力比较，发现空气阻力对物体运动的影响几乎可以忽略不计，从而在演示实验中忽略对空气阻力的分析，在这过程中，学生感受到了理想化方法在物理实验研究中的重要性；而在研究重物下落时，我们一般忽略重物的大小和形状，体现了建模的思想和抓住主要忽略次要的哲学思维；最后对纸带点迹的分析凸显了分析综合和推理论证等思维方法。

吴加澍老师曾讲过：“做演示实验时，千万不能够先让学生看，然后教师再直接进行讲解，最后巩固一下，应该是教师边进行实验，边让学生思考，从而在不知不觉当中理解了物理知识的本质，顺利地完成教学任务。这样的教学效果才是最好的。”［3］

三、关注实验细节，拓宽学生的观察视角，提高“科学态度与责任”素养

笔者曾听过一节课，教师在课堂上做牛顿管实验来验证空气对物体下落的影响，由于牛顿管需要抽气，教师在课堂上很卖力地抽气，下面学生慢慢开始吵闹起来，此时老师抬头微笑着问道：“你们谁知道牛顿管抽气完毕了吗？”学生一脸茫然，因为所有学生都在等抽气结束后的实验现象，从没有思考过抽气过程的细节，这时，那位老师又说了一句“你们安静下来好好感受下”，顿时教室鸦雀无声，老师继续抽气，这时，学生听到抽气筒抽气的声音慢慢变轻，说明牛顿管中的气体慢慢地减少。顿时，所有学生恍然大悟。

这堂课让笔者感触很深，核心素养概念中提到教师要重视学生接受知识的过程，还要培养学生多方面的素养，在课堂演示实验时，我们可以关注一些实验的小细节，培养学生以全面的视角观察演示实验，甚至观察生活中的各种现象。这样可以提高学生学习和研究物理的好奇心与求知欲，使学生学会正确认识科学的本质，凸显了核心素养中的“科学态度与责任”要素。

四、突破知识局限，重视能力培养，全面提高学生多方面素养

物理学的发展过程是人类认识世界的过程，也是人类科技发展的过程，而物理实验是整个发展过程中最重要的手段之一。然而现在的演示实验更多地被作为发现知识的“工具”和“手段”，使物理实验的科学探究和科学态度价值被弱化，核心素养中的“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”三个要素都表明演示实验应该是培养学生利用科学研究的方法获取知识、研究解决生活中遇到问题的能力，而不仅仅是简单重复科学家发现知识的过程。

比如，选修3-1第二章第6节的探究导体电阻与其影响因素的定量关系实验，教师大多数以课本给出的电路图进行实验，并着重通过控制变量法讨论电阻与长度、横截面积、材料之间的关系，但并没有给学生思考探究可能存在问题的机会，比如为什么课本中将4只电阻同时串联，而不是一只只单独进行实验？是用一个电压表一个个测量电阻两端的电压好还是同时用4个电压表测量好？电路中对滑动变阻器有什么要求？对电源又有什么要求呢？等等。在课堂演示实验中，教师应给学生足够的时间思考，引导学生探究如何通过该电路达到探究目的，有没有更好的方法来完成实验，实验中会有哪些误差以及如何减少误差。学生在不断地反思、探究过程中锻炼了探究能力，提升了“实验研究”素养，并在探究过程中凸显了同伴合作、正确认识科学本质、实事求是等“科学态度与责任”的要素。

提出核心素养概念的最终目的是让学生逐渐形成适应个人终身发展和社会需要的基本素质，物理课堂演示实验除了培养以上分析的物理素养外，还应同时锻炼培养学生其他方面的素养。人民教育出版社的彭前程老师在“积极探索基于核心素养理念下的物理教学”一文中提到，现行的《高中物理课程标准》对“科学知识”“主动探究”“实践能力”等素养提出很多，但有些素养却根本没有提及，如“语言素养”“公民意识”“多元文化”等［2］。作为一线教师，需要思考如何在演示实验时培养学生这些较“偏僻”的素养。例如在演示实验过程中，可以让学生自己组织语言来表述观察到的现象，并作出分析、归纳和总结，这有利于锻炼学生的表达能力和语言组织能力，而这两方面的能力对于个人终身发展和社会需要是至关重要的。

五、结束语

核心素养的提出势必带来教师对教学方式的思考与改变，课堂演示实验作为物理课堂教学中重要的一环，我们应该突破以往的演示实验模式，从“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”四个方面的要素去设计演示实验，在实验中渗透核心素养理念，使学生在演示实验环节中，不仅学会知识，还应体会到物理的科学素养，领略物理独特的魅力，更要发展适应个人发展和社会需要的全面核心素养。

［1］江山.实验探究：培养物理学科核心素养的有效途径［J］.中学物理教学参考，2015，（12）.

［2］彭前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学［J］.中学物理，2016，（3）.

［3］顾厚根.吴加澍物理实验教学研究［D］.杭州：浙江师范大学，2013.

［4］范永梅.核心素养：催生高中物理学习方式的变革［J］.新课程研究，2016，（2）.

Key Competencies of Demonstrative Experiment Teaching in Physics Class

ZHENG Da
(Wenzhou foreign language school，Wenzhou325000,China）

Proposal of the concept of key competencies led to a new way of thinking about the teaching.Demonstrative experiment teaching is one of the most important parts of physics teaching.Therefore,teachers should impove the original way of teaching and meet the key competencies concept.The paper will discuss the key competencies of demonstrative experiment teaching in physics classthe from several parts including the reconductian of the difficudities in experiment、the strengthening of the interaction between teachers and students、the focus on the details of experiment、the breakthrough of the limitation of knowledge and so on.

key competencies;demonstrative experiment in class;teaching methods

G633.7

A

1008-6714（2017）08-0082-03

〔责任编辑：李海波〕

10.3969/j.issn.1008-6714.2017.08.038

2017-04-24

郑达（1990—），男，浙江温州人。