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核心素养导向下的物理实验教学探索

王益鑫

摘  要：物理是一门自然科学，探究的是自然现象和自然界的运动规律。作为高中阶段的重要学习科目，学生普遍认为物理这门学科较难，不愿主动学习。这因为物理属于科学范畴，且形式较为抽象化，学生的思维若不够敏捷很难掌握学习物理的技巧，这就要求高中物理教师将核心素养作为一切教学的基础，实验教学就是其中重要的组成部分，教师通过物理实验的改进和完善推进培养学生感性认识的积累和理性思维的创新能力。
关键词：高中物理;核心素养;实验;教学
一、缘起与意义
我国新一轮的高中课程改革，呼应了联合国教科文组织、经济合作与发展组织，以及欧盟等国际组织所倡导的教育及课程改革的潮流，也是以“核心素养” 统领高中课程方案、课程标准和课程实施。
教育部在2014年3月印发的《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》（以下简称《意见》）中首次提出了“核心素养体系”概念，并将这一概念摆在深化基础教育课程改革、落实立德树人目标的基础地位，成为我国新一轮基础教育课程改革的灵魂。
《意见》强调要根据学生的成长规律和社会对人才的需求，把对学生德智体美全面发展总体要求和社会主义核心价值观的有关内容具体化、细化，深入回答“培养什么人、怎样培养人”的问题。
因此，本次的高中课程改革就要提出学生发展的核心素养体系，给出“ 核心素养”的概念界定。明确指出：“学生在接受相应学段的教育过程中，应逐步形成适应个人终身发展与社会发展的人格品质和关键能力”。根据《意见》要求，教育部课程中心组织高中各学科《课程标准》 研制组研究制定高中各学科的学业质量标准，明确提出学生在各年级各学科的学习中应达成的核心素养要求。
核心素养是对国家教育总体目标的具体化，是高中课程体系和各学科教学目标制定的依据。核心素养可以更好地纠正过去教育的偏差，比前一轮课程改革提出的三维目标更适合当今社会的发展。
由北京师范大学林崇德教授领衔，华南师范大学、河南大学、山东师范大学、辽宁师范大学共同承担的《我国基础教育和高等教育阶段学生核心素养总体框架研究项目》研究成果中，提出的“学生发展核心素养体系”的总框架包括：社会参与、自主发展和文化修养三个领域、十项核心素养指标，如以下方框图所示。
在“核心素养体系”的整体框架基础上，提出高中物理学科的核心素养，共有四个维度：物理观念和应用、科学思维和创新、科学探究和交流、科学态度和责任。各维度主要包含的各要素形成如下的学科素养体系。
在即将颁布的新高中物理课程标准中，对上述四个维度的核心素养达成水平都提出了参考评价指标，每个维度都划分为从“水平一”到“水平五”共五个等级。
由于核心素养具有综合性、跨学科的特点，所提出的关键指标的是通过各学科教学都可以育成，也是学生的发展最重要的东西。因此高中物理所提出的核心素养的各个要素，实际上也都是服务于学生发展的核心素养体系。例如：核心素养体系中的“语言”素养的概念，就不再是语文、外语等语言学科所专有，这一概念的特点是有效的表达和交流，是一种广义的语言概念，远超了语言学科的范畴。高中物理教育在“语言”素养的培养上，通过培养学生的“语言与交流”素养为“核心素养体系”服务，侧重培养学生有机运用文字语言、代数语言、图形语言和图像语言表述物理问题，力求逻辑严谨、条理清晰地把自己的研究或思考结果与他人进行交流沟通。
核心素养对一个人的影响不是单一显现的，而是以整合的方式予以表现。核心素养体系中的各项指标也不是彼此孤立地发挥作用，也是在一个人身上整体表现出来。经济合作与发展组织也指出：核心素养总框架中所罗列的一系列具体指标，它们是一個整体，各项指标之间有一定的关联，只不过在不同情境下各指标表现的程度有所不同。
高中物理教学注重让学生领悟物理学科的思想方法、体验探究的过程、感受物理学的美妙、增强实践意识、养成良好习惯、培养创新能力等。这些培养目标的实现，都依赖于教学的过程。只有在物理概念的建构过程、物理规律的探索过程中，才能让学生真切感受物理的思想方法，才能有效培养学生的物理核心素养。高中物理教材中设置了许多体验性活动，其目的就是让学生通过这些活动，去亲身体验和感受，在活动过程中提高能力，增强实践意识，培育物理素养。
实验教学是提高高中物理教学效率，培养学生学习兴趣，增强学生物理知识应用能力的关键，在核心素养背景下，笔者做了一下关于物理实践教学实践与探索。
二、实践与探索
（一）小组合作，提升协作意识
实验教学本就具有很强的实践性，但是高中生中存在动手能力弱的学生，由于教学时间不足，教师不能反复操作或逐一指导，此时便可以通过小组合作的方式解决该问题，同时还能让学生的协作意识得到充分的提升，对其日后的学习和生活都具有极大的正面影响。对此，教师可以根据不同学生的学习层次，进行分组，同龄人之间的互相帮助与促进比教师督促更加有效。
例如，用单摆测重力加速度这个实验，我们可以进行小组实验。教师首先抛出问题链，如：（1）本次实验的目的是什么？（2）实验要哪些器材？（3）实验步骤是什么？（4）实验过程中有哪些注意点？（5）圆锥摆是怎样的？（6）实验过程中发现了什么？（7）实验的数据测量要注意哪些？（8）各组同学实验结果如何？比较一下。组织学生以小组为单位进行实验，结合实验手册的内容，同学们讨论交流，说一说自己的观点和看法，这样不仅能强化学生对知识的理解，还能锻炼学生对实验的学习能力和动手能力，并且对学生问题探究的能力进一步提高。
再如，在《电流表的改装及内接外接法》实验教学中，教师可以通过对学生进行分组，并要小组成员之间相互交流探讨电流表的改装知识，以及内接外接法等知识，一方面可以为学生营造一个良好的学习氛围，另一方面可以培养学生的团队协作能力，在学习物理知识的同时也提高了学生的素质水平。
（二）结合生活，强化物理思维
在新一轮的高中物理课程改革中，仍然坚持“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。科学的探索往往是根据生活中的启发得到的，因此将生活与物理结合起来不仅能够深化学生物理核心素养的提升。学生往往认为物理知识晦涩难懂，通过生活化实验能在知识融入生活的实验中提升学生对知识的理解，让学生在生活实践中探求物理的痕迹，强化物理思维，促使学生的核心素养得到更深层次的提升。
例如，在自由落体运动的教学中，亚里士多德提出重的物体下落的快，轻的物体下落的慢这个观点。首先让学生自己凭生活经验去感受这个结论是否正确，然后请同学们各自发表自己的观点。于是有的同学认为对，有的同学认为错，有的同学感觉这个结论有时候对有时候错。认为对的同学可能会举例子：同样高处释放一支笔和一张纸，当场做实验，发现确实是重的物体下落的快。认为错的同学也做实验：同样重的纸两张，一张揉成团，一张平整，同一高度同时释放，发现揉成团的下落的快，说明下落快慢与轻重无关。然后大家集体讨论，根据生活经验，运动员不带降落伞比带上降落伞下落的快，等等生活现象都说明物体下落快慢与轻重无关。物理知识与生活现象的结合能极大地帮助学生理解很多知识点，对学生的思维能力的提高起到积极的作用，对学生的探究思维也提出了更高的要求，鼓励学生在日常生活中逐步形成“从生活走向物理，从物理走向社会”的科学素养。
让学生在生活中发现物理的踪影，培养物理思维，从而使其核心素养得到挖掘。 芬兰提出：基础教育要去学科化，强调综合，提倡从现象学的视角研究教育，这符合学生发展核心素养综合发展的需要。
（三）凸显主体，增强物理核心素养
新课标下，教师通过各种方式改良教学模式，然而唯一不变的是将学生设置为整个教学的主体，物理实验也应如此。这就要求教师设计出精细的实验，增强学生在实验中的参与度，唯有参与才能在实践中领会其中的科学和知识，从而提升物理思维和核心素养。
再如，在利用螺旋测微器和游标卡尺进行长度测量的实验中，教师可以引导学生用所学的知识以及相应的测量工具去测量生活中的一些实物，如矿泉水瓶瓶盖的内外径、小水杯的深度、水笔笔盖的内外径等，要让学生知道物理来源于生活，生活中处处都存在物理知识，引导学生去发现。
（四）鼓励创新，挖掘创造潜能
物理实验的创新是基于核心素养的物理实验教学的重要内容。在实际的物理实验教学中，培养学生的创新意识和创新思维，不仅能帮助学生挖掘实验的精髓，展示实验的思想和魅力，又能激发学生的创新潜能，教会学生思考，激发学生的兴趣，促进学生个性的和谐发展，提高物理实验教学的有效性。例如：在学习电磁阻尼这块内容时，教师演示电磁阻尼的对比实验时，磁铁从铝管和塑料管中同时下落，我们看到了现象：磁铁从铝管下落明显慢，而塑料管下落明显快。学生看到了现象，但也提出了疑问，说会不会铝管里面有机关，或下落过程中摩擦力比较大。于是提出问题，怎么解决这个问题，让学生打消这个疑虑。在笔者的鼓励下，学生的学习热情上来了，陷入了一阵思考和讨论中。最后总结了一个方法：在铝管上开一条缝隙（如图），这样可以清楚的看到铝管的内部结构，磁铁怎样下落，从而也让学生的疑惑消除，学生也体会了分析研究的过程，也提高了学生的探究能力，学生兴趣满满，试图去做更多的探究。同时，学生分析了原因，当磁铁从铝管中落下时，在铝管中会感应出电流，这个电流会产生阻碍磁铁下落的磁通，因此磁铁下落的时间变长了。可见学生的潜能是不容小觑的。如果能对学生提出的问题，进行适当的引导、鼓励和帮助，或许会让学生在有限的实验课堂时间内，有所创新，收获无限的知识。这也是符合核心素养所要求的实验教学。
三、总结与思考
实践证明，通过训练有素的物理实验教学，使学生在获取物理知识的同时，潜移默化地形成良好的科学素养，如：严谨的科学态度，实事求是的科学作风. 同样，只有加强实验教学，才能培养出具有较强动手能力的学生，而这种能力正是日后成为合格劳动者所必需的劳动技能素质的基础。中学物理实验教学要注重方法渗透，要注意阶段性和层次性，由低到高有观察法、实验法、控制变量法、推理法、类比法、数学法、等效法、近似法、假设法、模型法等.教师要明白学生对思想方法的领悟是一种潜移默化的渗透过程，而不可把方法当作知识向学生灌输，其渗透过程是循序渐进的、潜意识的，不同年级对同一方法的渗透是螺旋递进的不能一步到位.我国物理创新实验教学研究起步较晚，开放式教学方法的实施更无从谈起，目前，多数高中物理实验还是普遍采用传统式、灌输式的教学方法，尤其在实验教学中采用启发式、引导式等教学方法相对较少。正因为如此，学生利用物理实验室进行研究性学习和创客工作的人很少;在实验完毕后，由学生自己利用计算机处理数据的学生更是寥寥无几。进一步来讲，利用数字物理实验室，解决生产和生活中实际问题的学生，以及横向拓宽实验设计的学生就更少了.这一切都充分地说明了学生的实际操作能力是非常有限的，也暗示着目前物理实验教学还存在着许多方法上的问题。
学生探究开放实验的过程，也是对我们创新实验室的完善起到十分重要的作用。只有做好积累工作，逐步地将学习包扩大，形成学生自己的学习包，这样的创新实验室才能不断地自我完善和不断地推陈出新，这才是名副其实的创新实验室。这些并不是完全由老师来完成，而是主要由学生来参与完在.也正是这样，才能突出创新教学的思想，突出学生的主体作用。让学生在物理实验的创新与实践中形成学科核心素养，成为全面发展的社会需要的人才。
同时，核心素养在物理实践教学中的应用极大程度上提升了教学质量，同时高中的学习对于学生来讲是最为宝贵的阶段，因此学生对成绩的重视程度也是相对较高的，尤其是在对物理进行学习时，由于其理论性过强，为理解能力较差的学生带来了较大的学习压力，学生需要充分地掌握理论知识，就得先从实践出发，所以其也是未来教学发展中的一种趋势。
总而言之，高中物理是一门理论与实践并重的课程，学生为主体的教学构建，是培养学生核心素养的基础，更是优化教育教学方法的重要指导理念。在笔者看来，在学生核心素养的培养中，高中物理实验教学应坚持“生本”理念，搭建实践平台、巧用教学资源，培养学生科学创新思维。
参考文献
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