核心素养导向下的高中物理实验教学策略探究

福建省三明市永安市第三中学 江小兰

目前来看，物理实验教学缺少有效性，教师教学模式过于僵化，不重视以理论与实践相结合的方式分析实验，令学生难以理解相关概念和规律。同时，因实验教学重讲授、轻活动，局限于用笔“做实验”，令学生学科核心素养发展受到了一定阻碍。加之“看实验”“看投影”教学现象突出，使学生始终未能养成良好的实验习惯。针对这个问题，要面向学科核心素养创新实验教学。

一、显化物理观念，设计实验活动

在对学生物理观念学科核心素养进行培育时，为促进他们牢牢掌握运动观念、物质观念、相互作用观念等思想方法，让他们形成良好的物理观念，教师要精心设计实验教学活动。实验教学中，从问题出发，安排具体的实验活动内容，于问题解决中加深学生对物理观念的体会。但是，对于问题的设计，要符合课程教学目标。同时，要以一问一答、问题交流、练习等不同形式对学生实验学习成效进行评判，以保证他们能积极参与实验教学活动，巩固他们对物理思想方法的记忆。另外，在课上，要显化物理观念，精心设计实验教学驱动任务。驱动任务设计中，要保证其任务难度具有层次性，任务内容具有可操作性。如此，促使学生于脑海中形成一个良好的物理观念。举这样一个简单的例子，在“匀变速直线运动的实验探究”一课教学时，可显化匀变速直线运动变速运动观，精心为学生设计一个实验活动。活动开始之前，教师可先向学生提出这样一个问题：“依据匀变速直线运动规律，请说明生活中见到的匀变速直线运动例子。”在问题引导下，有的学生提及物体下落时的运动，有的学生提及小孩子滑滑梯时的运动，还有的学生提及汽车启动加速时的运动。当学生讨论完生活中见到的匀变速直线运动以后，请他们回答这样一个问题：“如何判断一个作变速直线运动的物体是否在作匀变速直线运动？”问题解决中，先为学生简单示范电火花打点计时器使用方法，再指导他们自主设计关于探究匀变速直线运动的实验方案，以小组为单位，利用电火花打点计时器展开探究，利用纸带上信息判断研究对象运动形式。如图1 所示。

图1

在这个过程中，通过讨论匀变速直线运动问题，以实验方式探究匀变速直线运动规律，让学生建立正确的运动观，实现物理观念核心素养的良好发展。

二、突出科学思维，创设实验情境

科学思维，是学生所应具备的重要学科核心素养。在对学生科学思维进行培育时，为保证他们能从不同角度、不同层次分析和思考问题，推理论证相关规律，要积极创设适合的实验情境，用生动且充满趣味的实验情境打破学生的僵化思维，最大限度地激发他们的思维意识。课上，教师在对实验情境进行创设时，不能只是“看看热闹，走走过场”，要依据教材，用心设计问题情境。在问题情境下，学生的思维将变得极为活跃。同时，教师要精心创设测量性、启发性、验证性实验情境，并贴近学生的实际生活，打造一个良好的实验操作环境，使学生科学思维得到较好的锻炼。例如，在“力的平衡”一课教学时，可先带领学生回顾牛顿第一定律。接着，向学生提出这样一个问题：“如果物体在互成角度的三个共点力作用下处于平衡状态，那么这三个力的大小、方向应该满足什么条件？”带着这个问题，为学生创设一个验证性实验情境。在这样一个实验情境下，拿出提前准备好的三条绳索，将它们系在一个节上，再随机抽取班上三名同学，请他们互成角度地拉住三条绳索，并对实验中力的方向进行描述。期间，学生将展开积极的思考，结合自己在验证性实验情境下的体会归纳出：绳节受到的力为沿绳方向，三个力共面。当学生做完这个简单的实验以后，再组织他们以小组为单位，合作设计合成法、分解法、正交分解法等实验活动，用具体的实验方案验证这三个力之间的关系。整个实验教学活动中，学生将学会自主思考问题，从中养成良好科学思维。

三、关注科学探究，安排实验观察

日常学习中，要求学生能对某一问题做出正确猜想和假设，依据证据对实验结论进行解释，交流实验探究过程。实际教学活动中，为了收到较好的实验探究能力培养效果，要重视为学生安排一系列实验观察活动，于实验观察活动中熏陶他们的科学探究意识。期间，为保证学生能集中精力观察实验，要注意多向他们提问，鼓励他们反复观察、回忆实验现象。同时，在实验观察期间，教师要尽可能地给学生创造一个良好的自主思考空间，促使他们于观察活动中变得更为主动。例如，在“牛顿第一定律”一课教学时，可先引导学生学习牛顿第一定律的定义，再向他们提问：“是否一切物体都具有惯性？”结合这个问题，精心为学生设计几个观察实验。实验一，将两个棋子叠在一起，用力敲击下面的棋子；实验二，由管内外压强差将水提起来，迅速向下移动水管；实验三，准备一个空瓶，让其内部充满白色烟雾，再弹击瓶后橡皮膜。对实验现象进行观察时，学生将发现实验一中上面的棋子因惯性依然保持静止，而实验二中管内的水因惯性自然保持静止状态，实验三中当橡皮膜遭到弹击以后，气体会因压缩向外运动，当橡皮膜恢复原状以后，瓶内及瓶口气体因惯性会保持向前运动一小段。实验观察中，学生将科学探究出不管是固体、液体还是气体，都具有惯性。接着，可要求学生根据实验现象观察总结出的结论解决这样一道例题。如图2 所示：一个放了木块的小车正在沿桌面向右做匀速直线运动，当小车遇到障碍物而停止时，车上的木块将________。面对这样一道练习题，学生将根据惯性探索出木块将仍继续向右做匀速直线运动。整个教学活动中，学生的科学探究能力将有显著性提升。

图2

四、发展科学态度，组织课外实践

一切推理都必须从实验中得到。日常教学中，要利用好课外实践实验教学活动对学生科学态度学科核心素养进行培育，使他们对科学有一个正确态度，变得更加热爱科学。在课外实践活动具体组织过程中，要重视安排一些合作探究实验活动，将全班学生分为若干个学习小组，要求他们以小组为单位，彼此启发，共同探索科学。期间，学生将主动倾听他人观点，在实事求是基础上据理力争，从中养成良好科学态度。课外实践活动中，可组织学生自主阅读物理学史，主动学习科学家身上的科学态度。另外，可紧密结合生活实例，引导学生用已掌握的物理知识解决生活问题。在这个过程中，学生将树立正确的科学态度。例如，在“静电现象及其微观解释”一课教学时，可于课堂教学活动中引导学生一起学习摩擦起电，了解静电感应现象，学习电荷守恒定律。课下，结合这一节课教学内容，精心为学生设计两个课外实践活动。活动一：A、B 是被绝缘支架分别架起的两导体，现提供一个绝缘导体带电球，如何使A、B 两导体带等量异种电荷？活动二：回归生活，合作设计关于静电的小魔术。期间，要求学生自由分成几个小组，以小组为单位展开讨论，一起做静电实验，并选择一名小组代表汇报本小组课外实践学习成果。魔术表演汇报中，有的小组将尝试表演“火柴直立”这样一个魔术，用摩擦过的乒乓球去接触桌面上的火柴棍，让它慢慢被提起，直至直立起来。在这里，通过参与课外实践活动，学生将更加热爱科学，有一个好的科学态度。

古人云：“知之者不如行之者。”在对学生学科核心素养进行培育时，要抓住实验教学时机，面向学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度等学科核心素养的发展，精心为他们设计一些实验活动，创设实验情境。同时，指导他们仔细观察实验，并注意安排丰富多彩的课外实践，以高效培育学生学科核心素养。