例谈核心素养背景下的高中物理实验的考查与评价

广东省佛山市顺德区均安中学(528329) 张 超

物理是一门基于实验的自然科学,特别对于高中物理教学,实验是不可分割的重要组成部分。高中阶段扎实开展以学生为主体的实验教学,不仅可以深化理论知识,而且有利于激发学生的学习兴趣和动力。培养学生敏锐细致的观察能力、清晰缜密的思维能力、敢于动手的实践能力、科学精准的分析能力、创造性解决实际问题的综合能力等。因此,在高中阶段,实验教学是否达成知识素养目标、如何落实考查与评价是一个重要的课题。

1 高中实验教学的背景与现状分析

2018年初,国家教育部正式颁布实施 《普通高中课程方案和语文等学科课程标准 (2017 年版)》。《标准》作为高中教学的核心,相比2004年版本,2017年版本有着重大的发展与创新。对于高中物理教学,明确提出了物理学科素养,包含“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。基于物理学科素养的内涵分析,“物理观念”素养体现物理基础原理和规律的理解掌握,“科学思维”素养体现逻辑分析和建模推理的思维能力;“科学探究”素养体现设计实施和动手探索的实践能力;“科学态度与责任”素养体现学生科学态度和社会责任的养成。因此,高中物理实验为培养学生学科素养提供了肥沃的土壤,是深化物理教学的重要手段。特别是 《普通高中物理课程标准 (2017年版)》对于学生实验提出了明确要求：学校应充分利用已有的实验器材,努力开发适合本校情况的实验课程资源,尽可能让学生自己动手多做实验,提升学生的物理学科核心素养。

当前高中物理实验教学与课程标准存在偏离,更谈不上全面落实学生学科素养。究其根由,受单一的实验笔试考查方式所制约。特别是 “做实验不如讲实验”“做实验不如做实验题”等错误的教学思想和方式仍存在于当前的物理教学中。因此,改变当前物理实验教学现状,应从优化物理实验考查和评价方式出发,明确素养立意,回归课程标准。

2 例谈高中物理实验考查与评价

基于《普通高中物理课程标准(2017年版)》所提出的“物理学科核心素养的水平划分”,针对学生实验的素养要素包含：“能分析物理现象,提出可探究的物理问题;能制定和实施实验方案、使用基本的器材获得数据;能分析数据,发现特点,形成结论,尝试用已有的物理知识进行解释;能撰写实验报告,用学过的物理术语、图表等交流科学探究过程和结果等。”明确素养立意,回归课程标准,优化高中物理实验考查和评价方式应重点关注实验观察与方案、科学操作与实施、数据采集分析与形成结论等方面。基于理论研究学习,结合自身教学实践,现以学生实验能力测评试题与实验评价量表为例进行探讨。

试题一：利用自由落体法探究机械能守恒定律,考查内容如下：

(1)实验装置如图1所示,请根据装置图,正确安装器材;

图1 实验1装置

(2)开展实验探究,科学合理的采集数据,并将所记录的数据填入表1中;

(3)以v2为纵轴,以h为横轴,在坐标纸上,根据实验数据绘出v2－h图线;

(4)根据v2－h图线,计算下落过程中重力加速度的大小;

(5)根据实验数据与图线信息,得出实验结论。

试题二：准确测量未知电阻的电阻值,考查内容如下：

(1)使用多用电表对未知电阻进行测量,测出未知电阻的电阻值;

(2)利用伏安法准确测量电阻阻值。自行设计合理的电路图;

(3)根据电路图连接实物,开展实验探究,科学合理的采集数据,并将所记录的数据填入表2中;

(4)以U为纵轴,以I为横轴,根据实验数据,绘出U－I图线。

表1 “利用自由落体法探究机械能守恒定律”实验评价量表

表2 “准确测量未知电阻的电阻值”实验评价量表

上述两例实验能力测评试题与评价量表,重在“过程性”和 “结果性”两个方面。其中 “过程性”是指关注学生实验过程,包括方案执行、器材使用、观察测量、数据采集、操作规范、以及良好的实验习惯等方面; “结果性”是指关注学生实验的结果,在实验结束后,学生提交纸质答卷,考核包括数据录入、数据处理、科学绘图、精准运算、形成结论和误差分析等方面。根据评价量表中的 “评价内容”与 “评价标准”对实验进行 “过程性”和 “结果性”双维度评分,作为实验考核的最终成绩,从而实现对学生实验能力的综合评价。

3 结语

优化物理实验考查和评价方式,明确素养立意,回归课程标准是物理实验教学的必由之路。在核心素养背景下,基于以上两个实验考查与评价案例,分享几点对高中物理实验教学的建议：“物理观念”方面应注重强化对实验方案的标准实施,对基本器材的熟练操作、对基础原理的深度理解和对实验数据的科学采集等实验素养的培养; “科学思维”方面应加强对科学绘图、精准运算、形成结论和误差分析等实验素养的培养;“科学探究”方面应注重对实验方案的创新设计,对基础原理的迁移运用、对实验器材灵活改进等实验素养的培养; “科学态度与责任”方面应注重培养学生严谨的学习态度和良好的实验习惯,从而实现对科学态度和社会责任的浸润养成。