核心素养下的高中物理实验策略探究

2022-02-14祝层样

新教育时代电子杂志(学生版) 2022年40期

祝层样

（江西鹰潭田家炳中学江西鹰潭 335000）

实验是高中物理学科的教学重点，一节有探究价值、内容丰富、形式新颖的实验课，不仅能激发高中生物理学习的热情，也能帮助学生养成良好的物理学习观念。随着新课改的深入推行，培养学生的学科核心素养已然成为高中物理教学的主要任务。其中物理观念、实验探究、科学思维、科学态度与责任均为物理学科核心素养的重要组成，需要教师以实验作为教学载体，将这些核心素养巧妙融入实验课程当中。为了达成此目的，物理教师应当结合教学实践，从中总结成功的授课经验，为学生营造和谐、高效的实验学习环境。

一、促进合作探究，实施实验教学的关键

物理实验教学可以将抽象知识点形象化，这有利于提高教学效率，“小组合作探究”是构建高效课堂的重要教学手段。因此，教师在实施实验教学过程中要注重促进学生之间的合作探究，以此让他们在共同交流的过程中解决学习问题、完成物理实验，借此方式，课堂氛围会变得更加活跃，学生的合作探究等学习能力可以得到锻炼。由此可见，在高中物理实验教学的过程中，灵活运用“小组合作学习模式”非常重要，这是保证实验教学顺利推进并且取得良好效果的关键因素。

二、实验知识的“结构化”策略

在实验教学中，一小部分学生并没有真正弄清各个知识点之间的逻辑关系，对实验知识结构的构建不全面，在知识越学越多、问题越来越复杂的情况下，会逐渐丧失对物理实验操作和学习的兴趣，影响物理学习能力的提升与学科核心素养的发展。因此，在高中物理教学中，教师要帮助学生构建物理知识体系，引导学生将新旧知识串联起来，即在实验教学中，教师应引导学生将实验所涉及的知识串联起来，让学生在学习新知的同时将旧知纳入其中，提升学生的认知能力和逻辑分析能力，让学生领悟到实验的物理本质，进而帮助学生在实验操作中完成新知的迁移、内化和应用。笔者以高中物理中与纸带相关的实验加以说明。

三、基于问题，引导学生设计实验

高中是学生学习的重要阶段，也是学生身心发展的黄金时期，老师在这个阶段应该加强对学生思维的引导、学习的引导，具体可以通过问题教学法在实验课堂当中的应用，激发学生的求知欲、探索欲，让学生在核心问题的引领之下，积极地参与到实验设计中。其一，注重问题的切入。物理实验的设计是展开物理实验活动的基础和前提。而在实验设计环节，老师应该做到问题的切入，自然而然地导入课堂当中，立足于学生原有的知识储备，引入新的知识内容，让学生新旧知识之间产生激烈的碰撞。学生借助于新旧知识之间的矛盾点，结合教学当中的具体内容。基于问题定位实验目标，然后结合自身的认知理解猜测预判积极地展开实验设计。一定程度而言，实验设计的第一步则是提出问题，通过发挥问题的导向价值，调动学生参与实验的积极性和热情。同时通过学生对物理实验的设计，也能够整体反映出学生对知识的把握理解程度。而老师则可以给予学生足够的时间和空间，组织学生自主探索、自主挖掘，让学生在这一环节当中不断发现问题，进而对实验设计做出调整，最终解决问题。比如教学《运动和力的关系》这一模块知识时，老师可以积极地组织学生展开加速度与力、质量的关系这一实验探究活动。首先，老师在课前导入环节，可以引导学生回顾加速度的概念，然后提出具体的问题切入课堂当中，激活学生的认知，让学生进一步思考物体加速度的大小与什么样的因素存在着密切的关联。学生可以借助生活当中的事例进行分析。猜想小汽车加速到100km/h需要十几秒，但是大货车想要达到这一速度则需要更多的时间。赛车与小汽车质量相差不大，但是赛车有非常强大的发动机，所以赛车大概需要5秒就能够加速到100km/h。基于这两个生活当中的实际例子，学生可以展开大胆的猜测，加速度与质量有关、与物体受力有关，并且两者是处于正比例关系。在这一基础之上，学生可以讨论如何通过实验的设计印证自己的猜想。而老师则可以基于此，提出更高阶的问题，为学生的实验设计方案指明方向：如何确定加速度与力的关系、加速度与质量的关系？如何预测或者比较物体的加速度？怎样测量物体所受恒力？在问题的引导之下，学生可以确立设计的基本思路，然后结合相关的数据分析，不断优化实验设计的方案，继而为实验的开展奠定坚实基础。在这一过程当中，学生的思维品质得到有效的发展。其二，基于目标创建实验模型。在立足于实验设计的基础之上，老师可以引导学生模拟生活当中的实际现象，借助生活当中的案例，基于实验目标的导向，构建实验模型。老师通过问题教学法的优势，引导学生设计速度与力、质量的关系实验方案。在实验方案的依托之下，学生可以借助相关的实验工具即小车模型，展开分组实验。在小车质量一定的情况之下，研究小车加速度和力的关系，在小车受力一定的情况之下，研究小车加速度与质量的关系。学生在实验过程当中，通过对实验数据进行有效的记录分析整合最终得出初步的结论。在这一过程当中，学生积极参与实验，构建良好的多元独特的关系，学生通过合作交流探讨进一步探索物理实验存在的规律。这一过程当中真正体现了学生的学习主体地位，不断强化了学生的实践动手能力、思考能力、探索能力，有助于学生养成严谨科学的实验态度、实事求是的科学精神。

四、课前自主学习

对于学生课前自主学习的要求如同“实验拆书包”的前言和课前自主学习目录，让学生在做实验之前首先明确实验的目标和步骤，复习所要用到的理论知识等。微课导学包含的内容比较多，通常涵盖复杂仪器、大型设备的演示、动画模拟实验等，还有一部分无法演示和操作的实验，这些都是包含在微课导学内的，从不同角度全方位地向学生展示实验的全过程，当然高中物理还会涉及很多没有办法去演示的实验，比如分子的热运动，由于分子过于微观，就必须借助网络上的视频来向学生展示。微课的形式有其独有的优势，它可以通过“情境”和“问题”的交互作用，让学生关注到生活实践中所遇到的一些问题，并且引导学生将这些生活问题转化成物理问题，细心发现生活中所蕴含的知识。方案设计与预验证的目的是引导学生在自主思考的基础上构建自己的知识体系框架，在学习新内容之后，将新的内容与之前学习过的知识联系起来。学生设计好实验方案后，鼓励学生就地取材，利用身边物品自制实验器材，就像真的解决生活中遇到的问题一样，全程动脑思考，自主克服困难解决问题，这样能有效锻炼学生的问题解决能力和动手能力。一些难取得的器材也可向实验室提出申请进行预验证。这个环节十分考验学生的自主性和自觉性，学生的个体差异和水平差异也会在这个环节体现出来，最终的目的是发挥学生想象力，在思考的基础上学会自己解决问题。这个过程中每当遇到困难，也得想办法自己解决，那么学生的思维能力和动手能力就能在解决一个个问题的过程中得到提高，这也是实验预设性与生成性相融合的体现。实验操作指南即实验流程、注意事项及仪器使用的说明。实验课程也有自己的教学目标，旨在让学生掌握本节课最主要的实验方法，掌握最重要的知识点，提升关键能力。此环节为实验方案设计失败的学生提供继续探究、归纳总结的机会，学生尝试实验之后，或失败或成功，在进行自主思考之后，再进入实验操作指南环节，在适度引导下最终进入实验室，相对而言就会顺利很多，也大大降低了难度。延伸资料的提供可以是多种多样的，比如网络资料，也可以是书面的资料，甚至是将知识点编成口诀歌曲等，还可以是实验精品课视频、实验创新案例等，让学生可以根据自己的需要进行选择。设置延伸资料查阅主要是为了拓展学生的知识，一些学生具有探究精神，喜欢刨根问底，对物理很感兴趣，为了满足学生探索欲、深化实验知识、迁移实验内容面设计，提供延伸资料也是十分有用的，但为了不增加学生的负担，这部分设置为选学内容。

五、创设问题情境，培养学生科学思维

实验是高中物理教学的核心环节，通过物理实验可以使学生对物理知识进行深入的学习和理解，并通过物理中的现象引发学生积极地思考和探究，锻炼学生的科学思维。在教学中教师可以引入问题情境教学法，将物理实验与生活实际内容相结合，组织学生观察物理实验现象，分析物理实验过程，从而对实验结果提出猜想和预判，在猜想的基础上，带着问题去分析、探究和解决，从而更好地锻炼和提高学生的物理思维和水平。在物理实验教学中，教师可以根据物理实验内容，合理地进行问题的提问，问题的设置要由浅入深，符合学生的实际能力和水平。问题的方向和比例要合理和适当，问题中要有围绕物理实验现象所做出的提问，也要有引导学生对物理现象和物理实验原理进行多角度思考的问题。问题和问题之间要环环相扣、相互联系，并有一个递进循环的过程，逐步引导学生进入更深层次的思考，充分锻炼学生的物理科学思维。在学生对问题进行猜想、假设以及探究的过程中，教师要利用多种方法鼓励和启发学生，引导学生利用自己学习到的物理知识以及生活中的经验，大胆提出假设，同时对学生提出的想法和创新不要急于评价或否定，要给予学生进行联想和创新的机会和权利，鼓励学生大胆假设、小心求证，培养学生的发散思维和创新意识，从而更加有利于学生科学思维的形成，更好地提升学生的物理素养，有效地提升物理实验教学的效果。

六、强化学生实验感受，培养科学探究素养

由于教学内容的不同，高中物理实验具有多种类型，而不同类型的实验对学生探究素养都能够起到促进作用，包括各种演示实验、亲历性实验等。一是在演示实验教学中，一般情况下是由教师进行演示，在这个过程中学生只是简单亲历，而无法进行实际操作，当然部分实验也不允许学生亲自操作。针对这一问题，在演示实验时教师要进行充分的设计，以实验问题为导向将过程完整地展示出来。同时借助问题来引导学生物理思维的发展，让学生充分地参与到实验过程当中，达到亲历实验的目的。二是在学生进行实验中时，由于学生个体基础知识、实验设计能力等方面的差异，很可能存在实验不能满足要求的情况，甚至出现失败的实验。在这个过程中培养学生探究素养即需要让学生对于可能出现的问题有充分的认识，或者对失败结果进行预设，尽量提高实验结果的准确性。而对于出现的问题则要引导学生进行反思、总结，最终得到正确的实验结果。提出问题、解决问题的过程即是学生探究的过程，有效怀疑才能更好促进学生实验操作能力的提升。三是各类课外小实验教学中培养学生的探究能力。课外小实验较为简单，但是对学生自主探究能力有着较大的促进作用。例如，摩擦生电，感受电；在水杯中倒满清水而不溢出，感受水的张力；等等。这些力所能及或者随处可进行的小实验，不仅有利于学生探究能力的发展，而且也能够提高学生的物理实验兴趣。