实验与课堂教学结合培育学生学科核心素养研究

皮广军

【摘要】培育学生学科核心素养是新课程改革提出的基本要求.物理是高中阶段的主要科目之一，实验作为教学过程中不可忽視的重要组成部分，对培养学生的物理核心素养起到促进作用.物理核心素养理念的提出转变了传统的授课模式，为教师开展实验教学活动提供了全新的思路，帮助学生明确日后的学习方向，以此保证高中物理实验教学的质量与效率.本文以实验教学为切入点，对培养学生物理核心素养的方法进行探究.

【关键词】核心素养；高中物理；实验教学

物理是一门以实验为基础的学科.随着新课程改革政策的不断推行，要求教师提高对实验教学的重视程度，结合学生的基本学情和课程大纲制定针对性实践活动，满足他们的学习需求，实现培养物理核心素养的教学目标.因此，教师应深入解读核心素养的内涵，及时转变教育理念，摒弃传统教学中的不足之处，优化实验教学设计，帮助学生加强对理论知识的理解和运用，为物理核心素养的形成与发展奠定良好基础.

1 高中物理实验教学中培养学生学科核心素养的作用

1.1 树立正确物理观念

物理观念的形成不是一蹴而就的，需要学生在实验中不断积累经验，熟练掌握并应用相关理论知识，进而构建完整的知识体系[1].由此可见，在高中物理实验教学中培养学生的学科核心素养，有利于增强学生的物理观念。在教师的正确引导下，学生能够深入分析概念知识，为实验活动的开展打下基础.另外，物理学科具有一定的抽象性，对学生的逻辑思维和时空想象力具有较高要求，实验活动能够将原本复杂的知识点以形象的方式呈现，促使学生在这个过程中主动收集相关信息，并针对具体的实验现象展开研究，培养自主探究意识的同时树立了正确的物理观念，具备一定的信息处理能力和自主学习能力.

1.2 提高解决问题能力

在高中物理实验教学中渗透核心素养，使学生转变对该门学科的看法，不仅能够让学生树立正确的物理观念，积极利用所学知识思考实验中呈现的不同现象，还可以在自主探究中形成一定的科学思维，进而提升学生的解决问题能力.高中生已经具备一定的物理基础，对于实验过程中出现的问题，会结合之前学过的内容进行深度研究，尝试从不同的角度思考问题，掌握正确的学习思路和方法，并及时发现自身的不足之处，有利于思维能力的培养，同时还能促进他们运用现有的知识基础分析实验原理和现象，有效调动其学习积极性，促进学科核心素养发展的同时提高解决问题能力，为日后长远的学习之路奠定良好基础.也就是说，通过培养物理核心素养强化了学生的科学思维和探究意识，能够运用所学内容灵活应对实验中出现的问题，达到提高解决问题能力的教育目的.

1.3 培养物理实验思维

高中物理实验相比较于初中时期，无论知识难度还是操作流程都变得更加复杂，虽然学生已经具备一定的认知能力，但是受到物理基础、学习方式、思维品质等多方面的影响，他们还无法独立面对复杂的实验活动.实验为培养学生的思维品质提供了真实的问题情境，在不同现象的指引下，调动他们的好奇心理，积极开动大脑思考问题，形成一种乐观向上的思维.借助问题情境的引导，有效激发学生观察、思考和提出疑问的学习兴趣，在理论与实际的结合中，进一步开拓了他们的实验思维，增加感性认知的同时丰富大脑表象，使学生将物理知识与思维活动紧密结合起来，促进形象思维和抽象思维的协调发展.

2 高中物理实验教学中培养学生学科核心素养的策略

2.1 创设实验情境，树立物理观念

在新课改背景下，培育学生的学科核心素养成为高中物理实验教学的主要目标[2].这就要求教师将物理知识与现实生活结合起来，利用生活中常见的现象组织实验活动，使学生在熟悉的氛围中建立实际生活和物理实验间的联系，在教师创设的真实情境下充分保证教学的质量与效率.教材中有很多章节都选择了操作性较强且取材容易、成本较低的实验，既能降低学习难度，又能全面地呈现本课所学内容.因此，教师应做好物理演示实验，尽可能多地收集相关素材，营造真实的实验场景，帮助学生树立正确的物理观念并得到升华.可见，创设实验情境的方式有利于培养学生的物理观念和利用所学内容解决实际问题的能力，凸显培育学科核心素养的必要性.

例如 以鲁科版高一必修第一册“重力与重心”为例，要求学生知道力的概念，会在具体问题情境中区分受力物体和施力物体，明确“受力”的含义.教师提前准备好铅笔、橡皮、文具盒等生活中常见的物品，在课程开始之前，带领学生共同开展一个小实验，将铅笔的笔尖向下，尝试将其立在手指上.学生纷纷表示这是不可能做到的事情，此时，教师引导他们思考若是可以借助外力，如何能将铅笔的笔尖向下立起来，很快便有人提出将笔尖扎在橡皮中，再用手掌托起橡皮，铅笔就能稳稳当当地立着.而后，教师拿出文具盒，将它立着放、侧着放、平着放，询问大家哪一种方式最稳当，最不容易倒.在自由讨论中形成浓厚的学习氛围，为后续重力与重心相关内容的研究打下基础.通过创设实验情境的方式充分体现了物理与生活的关联性，有效培养学生必备的物理观念和科学态度.

2.2 立足实验教学，强化探究能力

物理实验具有较强的实践性.考虑到高中生的基本学情，尽管他们已经具备一定的物理基础，但是受应试教育影响，以往的学习过程中过于重视理论知识的记忆，动手操作能力相对薄弱，而且课堂时间是有限的，教师不能反复操作或是照顾到班级中的每一个人，此时便突出小组合作的重要性.教师根据学生的实际情况将其划分为四人一组的模式，共同研究本课的实验活动，组内成员各司其职，在共同努力下获得理想的效果.这也是物理核心素养的重要组成部分，借助实验教学让学生感受到团队的力量，学会从不同的视角分析问题，在交流与讨论中深化知识理解，有效强化他们的探究能力.

例如 以鲁科版高一必修第二册“平抛运动”为例，在导入环节，教师将垃圾桶放到讲台旁边，把一个废弃的粉笔头沿水平方向向垃圾桶扔过去，结果扔过了，重新捡起来，再一次向垃圾桶扔过去，这次又没扔到.此时，教师提出问题：“抛出的粉笔头所做的运动有什么特征？”利用课前小实验引出本课主题.而后利用多媒体设备展示平抛竖落仪的实验，利用动画模拟的方式将实验直观地呈现，要求学生以小组合作的方式讨论：（1）夹着的小球被松开后做什么运动？（2）两球是否同时落地？怎样判断它们是否同时落地？（3）平抛运动的小球在竖直方向上做的是什么运动？通过合作的方式加深对实验原理和现象的理解，知道平抛运动在竖直方向上和自由落体的运动是相同的，在分组活动中切实提高学生的协作能力以及科学探究精神[3].

2.3 自主设计实验，培养科学态度

物理课程标准明确提出，教师应尊重学生的主体身份，围绕他们的基本学情设计具体的教学活动，从多个方面培养其综合能力，促进学科核心素养的发展.因此，在高中物理实验教学中，教师应引导学生自主设计实验，充分发挥自身的主观能动性，他们的思维和能力会得到大幅度的提升.自主探究实验可以使学生全身心投入到课堂中，及时发现存在的问题并利用所学内容进行深度研究，让他们在质疑中进一步提高知识的应用技能和解决问题的能力，以此培养学生的科学态度和责任.在这个过程中，要求学生对实验原理有全面的了解，厘清知识之间的内在逻辑关系，完善实验流程，在自主探究中有利于科学态度的培养，促进物理核心素养的全面发展.

例如 以鲁科版高一必修第三册“串联电路和并联电路”为例，本课主要内容是了解串联和并联电路的连接方式，掌握二者的电流和电压特点，了解电流表的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压.教师提前准备好电源、开关、两个灯泡和若干导线，引导学生以小组为单位设计电路图，并亲自展开实验，让灯泡亮起来.在他们讨论过程中，教师不要直接告知正确的做法，而是给出适当的提示，鼓励学生结合之前学过的知识大胆尝试.教师在巡视时能够指出可行和不可行的地方，明确告知学生错误的地方和原因.在自主设计中最终确定基本的两种连接方法，也就是本课即将学习的串联和并联.学生自行设计实验流程，重点考察他们对知识的掌握情况和应用能力，组内成员间既能相互启发、帮助，又可以激活个人潜力，促进思维的灵活发展，进而有效培养学生的科学态度和责任.

2.4 建立物理模型，提高科学思维

科学思维在物理核心素养中占据着至关重要的地位[4].很多学生認为物理知识晦涩难懂，加上过于传统的授课方式导致他们感受不到该门学科的乐趣，实验教学能在一定程度上缓解这一问题，为课堂增加活力与生命力.为了培养学生的科学思维，教师可以通过建立模型的方式将原本复杂的实验直观地呈现出来，帮助学生将理论知识更好地融入到实验中，达到强化科学思维的目的.教材中有很多经典实验，考虑到它们所需的器材比较复杂，教师很难将其带到课堂中真实地展现，为了发挥出实验教学的最大价值，建模是行之有效的一种方法，将实验器材转化为生活中经常见到的物品，同样可以验证理论知识，切实提高物理实验教学的整体质量.另外，建模思想的应用也能降低学习难度，使学生在实践中形成科学思维，更深层次地提高物理核心素养.

例如 以鲁科版高二选择性必修第一册“科学验证：动量守恒定律”为例，教学目标是理解动量守恒定律的确切含义和表达，知道定律的运用条件和适用范围，会用牛顿运动定律推导动量守恒定律，并会用动量守恒定律解决简单的实际问题.本课的实验需要用到气垫导轨、滑块等器材，为了保证教学效果，教师利用多媒体设备建立模型：光滑冰面上40kg的甲用100N的恒力拉质量为50kg的乙，由静止开始运动，假设连接两个人的细线足够长，试求出人开始运动后1s末、2s末、3s末以及ts末两个人动量及系统的总动量，以表格的形式呈现.通过建立实验模型，将本课重点内容以生活化的方式展现，教师还可以鼓励学生积极开动大脑，思考还能建立哪些实验模型，充分发挥自己的主体意识，通过对本课重难点内容的深入思考对它们形成全新的认知，实现培育学科核心素养的课程目标，在实践中找寻物理的痕迹，促进科学思维的进一步提高.

3 结语

综上所述，在高中物理实验教学中培育学生的学科核心素养是教育改革的必然趋势，切实提高实验教学的针对性和实效性.基于物理核心素养理念的指导，教师应不断创新授课手段，为学生营造真实的实验情境，引导他们以合作的方式展开研究，加深对物理知识的理解，进而培养其自主探究能力和科学态度与责任，在丰富的实验教学中促进学生科学思维的进一步发展.

参考文献：

[1]张顺平.核心素养视野下的高中物理实验教学策略探析[J].中学课程辅导，2022（35）：108-110.

[2]李景明.核心素养引领下高中物理实验教学的现状与改善[J].新课程，2022（42）：58-60.

[3]李秋洲.基于核心素养导向的高中物理实验教学策略研究[J].考试周刊，2022（46）：121-125.

[4]张双弟.核心素养视角下高中物理实验教学探究[J].读写算，2022（31）：105-107.

[5]潘家料，林国.基于核心素养的高中物理实验探究课堂评价设计[J].福建基础教育研究，2022（10）：107-109.