基于实验设计的高中物理核心素养培养探微

程和国

(江苏省平潮高级中学 226361)

高中物理学科在学生心目中历来是抽象和难学的代名词，尤其对知识基础比较薄弱的高中生而言，复杂的物理理论常常让他们有种苦不堪言的学习感受.为了让高中生能把握住物理学习的窍门，助力核心素养的培养，物理教师需要优化实验教学设计，将学生作为教学主体.通过融入理论、疑问、实践等多种学习元素，结合多元化的授课策略，让物理实验课堂产生翻天覆地的变化，有效优化培养高中生的物理思维、学习态度、操作能力.帮助高中生对物理学科激发浓厚的学习热情，进而体会到自身的学习能力和物理素养不断提升的满足感.

一、实验教学结合理论巩固，培养高中生的物理观念

尽管高中物理学科的教学形式正在不断发展进步，但物理实验始终都是这个学科的教育根基.优化物理实验课堂，就等于焕发了物理教学的内在动力.对于高中生物理核心素养的培养计划，教师首先要将实验教学与巩固知识理论相结合，端正学生的物理观念.所谓物理观念，是学生从物理学的视角将知识概念与物理规律在脑海中升华提炼，帮助学生对运动、能量、物质、相互作用等物理现象产生基本的认识，可以通过物理知识来解决生活中的问题与解释许多自然现象.而物理观念的形成，没有充足的知识积累将无法达成.物理教师需要在实验教学中融入生活背景，从多个角度构建实验情境.将复杂的理论描述通过生动的情景来直观的展现，进一步巩固学生的学习理解.

以“平抛运动”的实验教学为例，其教材中对平抛运动的描述是：将物体水平抛出，让物体保持一定的初速度，并且物体仅受到重力作用，是水平匀速直线与竖直自由落体的合运动表现.而这种描述相对比较繁琐，学生难以形象的理解平抛运动的运行路线.在实验教学之前，高中物理教师可以通过多媒体播放有关平抛运动的动画内容，比如轰炸机在高空投掷炸弹、士兵水平端枪射击出的子弹轨迹等等，帮助学生巩固平抛运动的理论认知.在观看完这一类的视频，让学生对平抛运动产生了直观的印象之后，教师再引入相关的实验流程.通过小球、方木板、铁架台、白纸、斜槽等实验用具按照固定的步骤设计实验内容，在按部就班开展实验教学设计的同时，激发学生的学习联想，引导学生学会用物理观念来看待物理实验.

二、实验教学结合问题引导，培养高中生的科学思维

如果说物理观念是核心素养教育的奠基石，那么科学思维就是提高学生物理能力的必须条件.所谓科学思维核心素养，是从物理学的视角来客观认识事物的内在规律、相互关系与本质属性.通过科学思维，不仅能在经验事实的基础上抽象概括物理模型，也能依托科学推理与事实依据批判与质疑不同的物理观点，进而提出具有创造性的理解论述.在传统模式的物理实验教学中，教师通常墨守成规的教导学生实验步骤，高中生学习物理实验的状态十分被动.就如同牵线木偶一般，只知道按照教师的吩咐来进行操作.除了掌握了各个实验步骤的操作流程以外，在思维能力上并未实现科学性的发展进步，这也让核心素养的培育要求落空.因此，教师需要在实验教学中渗透问题引导教学策略，来激活学生的思考学习活动，促进科学思维核心素养的有效培养.

以“测定电池的电动势和内阻”的实验教学为例，教师可以从器材选择、实验原理、误差分析、数据处理四个角度来引入教学问题，帮助学生探索分析实验内容，在学习过程中形成良好的科学思维体系.比如，针对实验原理：E=U+Ir、E=Ir让学生分析U和I所代表的具体含义.讨论这个实验与“伏安法测电阻”有什么区别之处？在器材选择上，教师也可以提问：实验中需要通过什么电学元件才能有效改变电流？学生通过联系以前学过的知识，不难想到“滑动变阻器”.当实验过程出现误差时，教师需要引入思考：如何将图像与数学表达式相结合，来直观体现出实验误差的大小？让学生在教师的带领下做出整个实验的电路图，并按照实验步骤处理数据，结合实验学习充分锻炼学生的思维能力.

三、实验教学结合动手操作，培养高中生的探究能力

既然是物理实验学习，高中生只有亲自动手操作，体会实验的过程，才能有效激发自身的探究能力核心素养.在新课改的背景下，学生需要具备的探究素养首先要具有寻根溯源的精神，能通过实验情境提出质疑，学会用科学的方法处理并获取信息.在形成结论的同时，懂得对整个探究过程进一步反思与评估.这就需要高中生在实践操作物理实验的学习中能发掘出各种问题，思考解决问题的论点，并在交流的过程中获取论据，推动物理理论知识与实验的同步学习.对此，高中物理教师可以组织学生以小组合作的模式来操作实验活动，让学生在组内分工合作、各司其职，有助于操作和交流等探究学习过程的施行.

比如在学习“用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度”这个实验时，教师可以将学生们按照个性特点、学习能力之间的差异性进行分组，为各个小组下发“打点计时器、纸带、细线、砝码、小车”等器材.让高中生通过学过的实验原理与理论知识，以小组为单位设计实验步骤，在动手操作中探究每一样实验道具的用处，让学生们共同合作完成实验测定任务.除了实验过程以外，学生还应当展开组内讨论，记录实验现象与实验结论，并书写成报告的形式，在完成整个实验内容后上交给教师.教师再根据学生的报告内容，指出学生在动手操作时有哪些不足之处.引领高中生展开高效率的实验探究学习，让学生的物理知识基础掌握的更为扎实.

四、实验教学结合生活实践，培养高中生的科学态度

通过物理实验学习，高中物理教师要培养学生的科学态度.让学生认识到科学的本质，理解技术、社会、环境、科学之间的关系，了解到物理学习需要富有创造思维.当学生具备了科学态度，就能具备研究物理的求知欲与好奇心.在遇到问题时，能通过推理和证据来阐述自己的见解.对此，教师需要让实验教学与生活实践相结合，有效拓展高中生的学习视野.比如，开展课外实验学习，让学生在课后的日常生活中尝试进行物理实验，将掌握的理论知识创新应用于生活实际.由此，可以引领高中生在物理实验的过程中调动起学习的积极性，萌发知识创新应用的探索热情.通过实验教学与生活实践的结合，高中生能将学习过的物理知识充分应用.这种实验授课模式契合了高中时期学生的性格特点，将学生的探究欲望发挥到最大，有助于物理教学质量的提升.

以“动量守恒定律”的教学为例，高中物理教师可以将“反冲运动”作为实验教学的基础，为学生们布置课外实验学习主题.比如，让高中生收集生活中常见的道具：透明胶、打气筒、橡皮塞、饮料瓶、气门芯等等.引导学生以“反冲运动”作为理论指导，设计“水火箭”实验.通过实验探索，高中生能对动量守恒定律会产生更为深刻的学习理解.由于不同的学生的实验设计的思路也会存在区别，教师要鼓励学生积极交流，汲取他人的实验经验.在提升创新能力的同时，培养出实事求是的科学精神.

高中物理教师若想通过优秀的实验教学来渗透核心素养教育，在提高课堂教学质量的同时，兼顾达成新课程改革的教育目标.就要将传统物理实验教学的沉痼之处积极剔除，融入新颖的教学尝试，通过巩固理论、问题引导、动手操作、生活实践等策略，构建高效率的物理实验学习环境.带领学生在深度学习状态中感悟物理实验的内涵，品味知识的魅力，让高中物理实验教学成为培养学生核心素养的有力依托途径.