核心素養(yǎng)下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

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摘要：物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，物理學(xué)科核心素養(yǎng)要求培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維以及自主學(xué)習(xí)、研發(fā)創(chuàng)新的能力。本文簡(jiǎn)要分析了核心素養(yǎng)下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，意在改善教學(xué)現(xiàn)狀，培養(yǎng)有素養(yǎng)、有情懷的優(yōu)秀人才。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)方式

引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中物理教學(xué)中充當(dāng)著非常重要的角色，實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于學(xué)生探索科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和開(kāi)拓創(chuàng)新精神等。實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，即觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程，在此過(guò)程中學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)一些物理規(guī)律。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也會(huì)遇到很多問(wèn)題，要不斷調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)而激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)，并在對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的不斷調(diào)整中，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

為了順應(yīng)教育改革的發(fā)展，許多中學(xué)教師積極探索和實(shí)踐以提高核心素養(yǎng)為目標(biāo)的新的教學(xué)方式，但在實(shí)際教學(xué)中仍存在不少問(wèn)題[1]。首先，許多教師依然受到傳統(tǒng)教學(xué)思想的影響，過(guò)于關(guān)注學(xué)生的考試分?jǐn)?shù)，使得核心素養(yǎng)培養(yǎng)策略沒(méi)有得到有效落實(shí)。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分教師為了節(jié)省時(shí)間，直接告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)步驟，甚至用演示實(shí)驗(yàn)來(lái)替代學(xué)生實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生沒(méi)有動(dòng)手操作，一味地被動(dòng)接受知識(shí)，難以形成創(chuàng)新意識(shí)。其次，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是許多中學(xué)物理教師的短板，許多教師自身實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本功不扎實(shí)，無(wú)法很好地引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)。由此可見(jiàn)，以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以有效開(kāi)展，既有教師自身的原因，又有學(xué)校等外在因素的影響。下面筆者就核心素養(yǎng)下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

二、核心素養(yǎng)下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（一）突破傳統(tǒng)模式的創(chuàng)新教師只有改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式才能適應(yīng)新的教育觀念。物理知識(shí)較為抽象，很多學(xué)生難以理解物理概念和規(guī)律，存在學(xué)習(xí)困難。教師演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生了解物理概念，形成物理觀念。例如，在講解瞬時(shí)速度這一概念時(shí)，教師可以為學(xué)生演示木塊從平整傾斜的長(zhǎng)木塊上下滑的過(guò)程。師：木塊是不是做勻速運(yùn)動(dòng)？生：速度越來(lái)越快。師：如何證明越來(lái)越快？學(xué)生經(jīng)過(guò)討論，可能會(huì)提出測(cè)時(shí)間，測(cè)全程位移和時(shí)間，但無(wú)法證明其速度越來(lái)越快。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出分兩段、四段、八段測(cè)量時(shí)間。但在具體演示過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)木塊的下滑速度太快，無(wú)法測(cè)量每段位移的時(shí)間。師：時(shí)間測(cè)量有困難，怎么辦？教師引導(dǎo)學(xué)生，由等距測(cè)時(shí)變等時(shí)測(cè)距。學(xué)生可以將紅墨水裝在注射器里，每隔一定時(shí)間滴一滴，用橡皮筋綁在物體上并演示。教師創(chuàng)設(shè)具體的速度變化情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這一具體情境進(jìn)行分析，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到引入瞬時(shí)速度的必要性，并使學(xué)生在具體問(wèn)題中理解極限的含義，加深對(duì)瞬時(shí)速度的理解。另外，實(shí)驗(yàn)探究能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生把知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和解決問(wèn)題的能力。

（二）開(kāi)展契合生活的教學(xué)教師可以布置一些課外小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生去自主探究。教師可將探究問(wèn)題設(shè)置成實(shí)際問(wèn)題，既能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。例如，在學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)的描述”時(shí)，教師可以讓學(xué)生利用身邊的物品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量從2米高處垂直下落小球的落地速度。學(xué)生在設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，加深對(duì)瞬時(shí)速度、平均速度概念的理解。此外，教師布置的實(shí)驗(yàn)探究難度要循序漸進(jìn)，要適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生，從而將實(shí)驗(yàn)難度降低到學(xué)生能夠通過(guò)努力完成的程度。對(duì)于學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，教師要認(rèn)真批改并給予引導(dǎo)和肯定，并在課堂上展示可行的方案，通過(guò)師生、生生交流，有效提高學(xué)生的探究能力。

（三）開(kāi)展合作探究的教學(xué)教師在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的能力，高中物理教學(xué)應(yīng)適應(yīng)教育核心的變化，注重培養(yǎng)學(xué)生的合作探究精神，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。教師應(yīng)考慮高中生的身心發(fā)展特點(diǎn)，合作探究是一項(xiàng)學(xué)生比較容易接受的教學(xué)方法。例如，在證實(shí)摩擦力的實(shí)驗(yàn)中，教師可以采用分組實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，促進(jìn)學(xué)生之間互相交流，增強(qiáng)溝通和合作方面的技能。學(xué)生之間互相幫助，互相分享物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，能夠開(kāi)拓新的思路。一些學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生可以分享自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，營(yíng)造團(tuán)結(jié)友愛(ài)的同學(xué)關(guān)系；而物理基礎(chǔ)較差的學(xué)生往往難以獨(dú)立完成全部實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，此時(shí)可以在其他同學(xué)的幫助下，逐漸提高解決問(wèn)題的能力。另外，學(xué)生之間的合作探究可以解決教學(xué)時(shí)間不多和教學(xué)器材缺失的情況，學(xué)生的互相協(xié)作能夠加速實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和完成，也為今后學(xué)生更好地融入社會(huì)打下基礎(chǔ)。

（四）提高學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度科學(xué)離不開(kāi)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，認(rèn)真求實(shí)是探索科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，所以教師在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、勇于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度。一方面，教師可以介紹一些物理學(xué)史，如教學(xué)庫(kù)侖定律時(shí)，庫(kù)侖定律告訴我們，力和距離的平方成反比，即±−δ∝2rf，其中δ是否為0，也就是力和距離是否嚴(yán)格成平方反比意義重大。為此許多物理學(xué)家精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量δ的數(shù)值，實(shí)驗(yàn)精度越高，δ的數(shù)值越小，越能說(shuō)明庫(kù)侖定律的準(zhǔn)確性。目前精確度最高已經(jīng)達(dá)到10-16的數(shù)量級(jí)。通過(guò)介紹物理學(xué)史，學(xué)生能夠感受到物理學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。另一方面，教師應(yīng)要求學(xué)生認(rèn)真記錄，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，要進(jìn)行誤差分析。這可以幫助學(xué)生正確地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀器，深入理解實(shí)驗(yàn)原理，還能讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作習(xí)慣。受傳統(tǒng)教學(xué)思想的影響，部分學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后沒(méi)有做誤差分析，甚至有些學(xué)生為得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，隨意改動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失去意義。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師要讓學(xué)生明白，按照產(chǎn)生原因劃分，誤差可分為測(cè)量?jī)x器誤差、測(cè)量方法誤差及測(cè)量人員誤差。測(cè)量?jī)x器造成的誤差，如儀器老化磨損，儀器分辨率不高，數(shù)字式儀器所帶來(lái)的量化誤差。測(cè)量方法誤差，主要指測(cè)量原理上采用某種近似方法引起的誤差。例如，在探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，用沙和沙桶的重力大小來(lái)替代拉力就存在明顯的原理缺陷，這種實(shí)驗(yàn)誤差必須通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)減少。更多誤差來(lái)自測(cè)量人員的誤差，如實(shí)驗(yàn)步驟錯(cuò)誤或者操作不規(guī)范、測(cè)量時(shí)疏忽大意，造成讀數(shù)或記錄錯(cuò)誤等。比如，驗(yàn)證平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中o點(diǎn)位置移動(dòng)，確定力的方向時(shí)，鉛筆所畫(huà)直線并沒(méi)有貼合細(xì)線方向，所畫(huà)力圖過(guò)小，作圖時(shí)兩力的對(duì)邊不平行等。教師要耐心地培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作意識(shí)，這對(duì)于學(xué)生今后的職業(yè)規(guī)劃和人生發(fā)展具有重要的意義。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，提出教師應(yīng)通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)模式，開(kāi)展契合生活的教學(xué)和合作探究教學(xué)，來(lái)提高學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度等方式來(lái)提升學(xué)生追求科學(xué)、自主學(xué)習(xí)、研發(fā)創(chuàng)新等方面的素養(yǎng)。教師應(yīng)積極提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，為社會(huì)培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)展、具備競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)秀人才。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張玨.基于思維能力培養(yǎng)的高中物理教學(xué)探究[J].成才之路,2018(09):52-53.

作者：吳霞 單位：福建省福清第一中學(xué)