基于核心素养的高中物理实验教学探讨①

2023-11-02邓文娟

物理之友 2023年8期

关键词：科学态度高中物理物理

邓文娟

(山东省菏泽市第二中学,山东菏泽 274000)

随着《普通高中课程标准(2017年版)》的颁布,如何培养学生的核心素养成为社会广泛关注的问题。物理教师在教学中应该重视实验教学,关注学生核心素养的提升,积极探索高效的物理实验教学策略。

1 物理实验与核心素养

物理实验可以促使学生理解学科知识,具备一定的观察能力、学习方法和操作能力,而这些都是核心素养的组成要素。因此,利用物理实验培养学生的核心素养是切实可行的。

1.1 物理实验与物理观念的形成

物理观念是物理核心素养的核心内容,主要包括物质观念、运动和相互作用观念、能量观念等要素。学生在学习高中物理之前会根据自己的生活经验认识世界,例如羽毛和石头同时下落时,大部分学生认为石头下落更快,因为它的质量大,需要通过有效的教学转变这种错误的观念。高中物理教学的目标之一就是帮助学生形成物理观念,可借助实验创设情境,让学生在实验过程中理解实验原理,验证实验结论,建构知识体系,提高核心素养。

1.2 物理实验与科学思维能力的培养

科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。学生在实验中构建物理模型,选择科学的论证方法,分析实验结论,主动思考问题,促进实验创新,提高科学思维能力。

1.3 物理实验与科学探究能力的提升

实验探究占据核心素养的重要地位,学生按照实验目的设计实验步骤,规范使用实验器材,进行实验测量,提高动手能力;学生设计实验时需要思考减小误差的问题,分析实验现象,锻炼分析能力;实验结束后,学生根据实验结果评价实验过程,通过交流实现思想碰撞,提高评价能力。

1.4 物理实验与科学态度的养成

学生只有形成正确的科学态度,才能理解科学、技术、社会、环境的关系,增强社会责任感。学生在选择、管理、使用器材时,在观察实验现象、总结实验结论时,能养成严谨、科学、敢于质疑、客观公正的科学态度,形成终身学习的习惯。

2 基于核心素养的高中物理实验教学策略

在高中物理教学中,实验教学占据较大比例,教师需要合理设计教学流程,提升学生的核心素养。高中物理实验可分为演示实验、学生分组实验和课后实验,不同类型的实验在培养学生核心素养方面有不同的侧重点,笔者从上述三种实验入手,提出以核心素养为导向的教学策略。

2.1 在演示实验中培养学生的核心素养

演示实验能将物理现象直观地呈现出来,教师引导学生观察、分析和总结,促使学生理解物理原理。

在演示实验中,通常学生实际动手的机会很少,无法有效提升分析推理能力,为此,教师可以引导学生在实验器材方面进行创新,用简单的方式展示实验现象,让学生在实验中提高创新能力、发挥想象力。例如,在“互感”教学中,教师演示趣味实验:用变频器和灯泡替代线圈,在灯泡底部缠上线圈,接通变频器电源,灯泡靠近变频器时会发光。这种现象在生活中很少见,因为灯泡一般只有在通电时才能亮,教师在活跃的气氛中引出互感原理,并且鼓励学生利用所学知识制作电子产品,如互感音响、互感探照灯,全面提高学生的实验探究能力和创新能力。

2.2 在学生实验中培养学生的核心素养

学生实验主要包括测量类、探究类、验证类实验等,是体验性最强的物理学习方式,可通过实验设计与动手操作、观察现象与记录数据、分析归纳、得出结论等环节,培养学生的科学探究能力。利用学生实验培养核心素养可以从以下方面入手。

2.2.1 重视小组合作

小组合作是探究式教学活动的一种形式,适用范围非常广泛。学生在小组讨论中倾听他人的意见,了解他人解决问题的思路,从而拓宽视野,培养发散思维。教师可以采取小组合作的形式开展学生实验,培养学生的团队合作和创新能力。例如,在进行“单摆实验”时,教师将学生分成几个小组,各个小组通过讨论制定出个性化实验方案,小组依据各自的实验方案进行实验操作,记录和处理实验数据,并通过对实验数据的处理,得出摆长与周期之间的关系。随后,采用Excel中的协同编辑功能,将各小组的实验进行数据汇总,带领全体学生对数据进行分析、绘制图像。全班师生可以进入统一文档分享数据、讨论数据,教师也可以根据不同小组数据录入情况,分析相同点和不同点。

2.2.2 自主运用多样化实验手段

教师鼓励学生运用多样化手段进行实验探究,结合实验原理和实验目标选择适合的实验方案。例如,针对匀变速直线运动实验,可以利用数码相机的高速连拍功能,利用Photoshop软件制作频闪照片,从中采集、处理数据,自主发现运动规律。在平抛运动实验中,可以利用平抛运动实验器和数字化实验系统进行实验探究,提高学生的信息技术应用和实验探究能力。

2.2.3 培养学生严谨的科学态度

在实验过中教师应该帮助学生进行规范的实验操作,当学生在操作中出现问题时,教师可以将实验过程录制下来,投屏到电子白板上,鼓励学生共同回顾实验,指出不足之处,总结易出错的环节,重点示范,及时评价,培养学生严谨的科学态度。

2.3 在课后实验中培养学生的核心素养

在课后可引导学生开展拓展性实验研究,旨在调动学生积极性,加强物理学和生活的联系,全面培养学生的核心素养。

课后实验是实现知识内化和迁移的重要方式,学生在操作中会结合多方面的物理知识,甚至还会涉及化学、生物等知识。因此,教师应该充分利用课后实验,鼓励学生亲自动手操作。例如,在学习完“电磁关系”后,教师组织学生开展“制作简易电动机”的活动,为学生准备了圆柱形强磁铁、干电池、硬铜丝等。首先要求学生理解实验原理:通电导线在磁场中受安培力作用;其次,引导学生尝试制作,发现、解决制作中出现的问题,直到制作成功(图1),从中学生体验到了成功的喜悦,加深了对理论知识的理解,提高了动手能力。