新高考背景下基于核心素养的高中物理实验校本课程的开发和实践

张文静

[深圳市南山外国语学校(集团)高级中学 广东 深圳 518000]

习近平总书记在2018年全国教育大会上强调，“立德树人”是教育的根本任务.为指导各学校全面深化课程改革、落实立德树人根本任务，教育部于2018年初发布了《普通高中物理课程标准(2017年版)》，2020年又发布修订版[1].2019年教育部考试中心颁布了《中国高考评价体系》，主要由“一核四层四翼”3部分构成，这为高考为什么考、考什么、怎么考进一步指明了方向(图1)[2].

图1 “一核四层四翼”高考评价体系

目前，广东省已实施“3+1+2”的新高考方案，物理学科成为“2选1”中的首选科目之一.为了适应新时代对教育的新要求，适应新高考改革，高中物理教学必须要作出相应改变.

1 高中物理实验校本课程开发和实践的依据和必要性

1.1 实验为基是物理学科的性质和特点

物理是人类研究物质世界的概括和总结，是一门以实验为基础的自然学科.物理学中的概念、规律、公式等都是以客观实验为基础的，即物理理论绝不能脱离物理实验结果的验证[3].物理实验是物理学的重要组成部分，实验教学是培养物理学科核心素养的良好载体.

1.2 基于新课标的高要求

新课标强调在课程的实施过程中，各学校要“加强实验室建设，促进学生实验能力发展”.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.根据2017年版的课程标准，必修及选择性必修课程中的学生必做实验如表1所示[1].

表1 必修及选择性必修课程中的学生必做实验

1.3 适应新高考的要求

实验能力是新高考背景下物理学科考查的重点内容之一，高考试卷中有关实验能力考查的知识点在试卷中占比高达15%左右.通过对近几年全国卷物理实验题的分析不难发现：高考作为选拔性考试，注重基础，强调对基本实验技能的考查；把实验试题从教材和书本中延伸出来，出现大量应用性、探究性、设计性等实验试题[4,5].教师应该深度挖掘实验在培养学生提出问题和解决问题能力的潜在价值，培养学生的学科素养，对接高考对学生实验能力的考查.

1.4 基于现阶段实验教学的局限性

物理实验是一门考验动手能力的科目，同时也是考查学生思考深度和创新能力的科目.然而传统的实验教学方法是“教师模拟加讲解、学生模仿加背诵”，由于课时紧张、教学质量评价等原因，教师在课堂上传授给学生的大都是各种各样的应试知识和技巧.这种“程式化”的教学模式忽略了物理本身的实践性，忽略了学生的主体感受，导致学生的学习兴趣和积极性大大降低[6,7].例如，在测量电源电动势与内阻的实验中，学生的困惑大多集中在：由电路图到实物连接的转换，滑动变阻器的分压/限流式接法，电路故障的诊断等.而这实际上反映出学生由于缺乏动手实践的机会与体验，只能僵硬地记住公式、原理和操作步骤，却不能够合理、正确地使用器材；缺乏生活经验与观察能力，理论无法联系实际，书本知识与实践操作相脱节.

因此，笔者依托于深圳市南山外国语学校(集团)高级中学的平台和资源，开设一门基于核心素养的高中物理实验校本课程，通过校本课程的开发和实施，唤醒学生对物理学的好奇心和兴趣，培养学生的科学素养和创新精神，建立研究型教学模式，学会用“提出问题-实验-分析-实验”的方法进行深度学习，培养科学探究能力，全面提高科学素养.

2 高中物理实验校本课程的构建和实施

2.1 课程开发平台

根据《中华人民共和国教育行业标准 高中理科教学仪器配备标准 (JY/T 0406-2010)》要求，目前我校已建成规模化、体系化的物理实验室、准备室及仪器室多间，如图2所示.完善的实验室条件、设施、仪器配备，不仅满足新课标实验课程开设的基本需求，更为校本课程的实践提供了丰富的硬件资源和根本保障.

图2 我校物理实验室架构

2.2 课程内容与实施

本课程面向全校学习热情高、实验动手能力强、有学术潜质的高一、高二年级学生，依托于每周二的特色社团和校本课程活动，每周1课时，围绕物理学科特征与核心素养，形成趣味性和科学性并重的实验课程体系，课程内容由简单到复杂，由专题再到模块，丰富学生的实践过程和经历；探究性实验融入生活化情景，将所学的物理知识与生活实践紧密相联结合，增加对物理学科的亲切感和学习的积极性.教学内容设计如表2所示.

表2 我校高中物理实验校本课程内容

2.3 课程实施的成果

(1)唤醒学生对物理学的好奇心，激发了学习动力

兴趣是最好的老师，校本课程从目前高中阶段学生的学习认知特点出发，课程设计遵循从简单到复杂，从兴趣到投入的原则，循序渐进，注重提升实验趣味性操作，让学生在轻松的环境中体验与深化认知，催生获取知识的原动力，深化理解物理思想，为后续物理课打下良好的基础.在物理实验社团活动中，学生的学习手册内容节选如图3所示.

图3 社团学生学习手册内容节选

(2)锻炼学生的动手操作能力

在高中物理实验教学中，仪器使用和操作是基础中的基础.实验操作是对学生动手实践能力的重要考查方式，是关乎整个实验成败的关键环节.例如：在“探究加速度与力和质量的关系”这一实验中(图4)，学生将对控制变量法有深刻理解，掌握平衡小车和斜面上产生的摩擦力的方法，学会光电门和数字传感器的使用方法.

图4 使用传感器探究加速度与力和质量的关系

(3)加深学生对物理原理的认识

高考物理实验题的核心依据是物理实验基本原理，或者说只有深入理解与掌握各种物理实验基本原理，才能够深入理解与掌握物理实验的具体流程，继而顺利突破物理实验操作的难点.学生通过亲身参与实验过程，直观感受能够辅助抽象理解，唤起学生对原理的正确认识.

(4)提高学生科学记录和数据分析处理能力

正确处理和分析实验数据，得出正确的结论与结果，不仅是物理实验过程中重要的环节，更是考查学生物理实验思维能力和实验数据处理能力的关键环节.课程中训练学生有效记录完整的数据，体会科学的严谨性.学会利用图像法、逐差法和列表法等方法处理实验数据，并对实验结果做分析和讨论，比较实验数据中得出的结论与理论计算之间的偏差.

(5)培养学生实验设计能力和创新精神

物理实验操作的创新能力是新高考背景下高考物理实验考查的重难点，常常作为试卷中的“压轴题”，题目大都是全新的实验形式，或者是对教材实验的改进，增加了开放性和探索性等.校本课程一方面充分利用教材中的素材，引导学生利用日常生活材料和实验室现有资源制作简易的实验器材，激发学生的学习兴趣；另一方面引导学生结合实际生活，建立物理与真实生活的密切关联，让学生感受到物理的实际应用.学生通过课程学习开阔了眼界和思路，不仅培养了创新意识、精神和能力，也培养了团队合作与协作的精神.

校本课程既是对国家课程的补充，又是培养学生核心素养的重要途径.高中物理实验校本课程的开发和实施，将有助于学生物理观念的形成；渗透物理思想，培养学生科学思维；激发学生兴趣，培养学生探究技能；培养学生科学态度和社会责任，落实立德树人的根本任务.