鄭達(dá)

基于物理核心素養(yǎng)的課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)

鄭達(dá)

（溫州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，浙江溫州325000）

核心素養(yǎng)概念的提出引發(fā)了教育教學(xué)的新思考，課堂演示實(shí)驗(yàn)作為物理課堂教學(xué)最重要的環(huán)節(jié)之一，教師應(yīng)改進(jìn)原有的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，切合核心素養(yǎng)理念。從還原實(shí)驗(yàn)困難、加強(qiáng)師生互動(dòng)、關(guān)注實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、突破知識(shí)局限等方面論述基于物理核心素養(yǎng)的課堂演示實(shí)驗(yàn)。

核心素養(yǎng)；課堂演示實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方式

2014年4月，教育部頒布了《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》，意見(jiàn)中提出：“將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，突出強(qiáng)調(diào)個(gè)人修養(yǎng)、社會(huì)關(guān)愛(ài)、家園情懷，更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實(shí)踐?！保?］2015年10月，教育部下發(fā)了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂稿》內(nèi)部征求意見(jiàn)稿，提出物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵成分，主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個(gè)方面的要素構(gòu)成［2］。

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，課堂演示實(shí)驗(yàn)是高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要形式，在高中物理教學(xué)中起到重要的作用。在傳統(tǒng)的課堂演示實(shí)驗(yàn)中，教師比較注重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的展示，提煉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的規(guī)律和知識(shí)點(diǎn)，而忽略了學(xué)生的主觀性，學(xué)生只是在被動(dòng)地觀察現(xiàn)象和接受知識(shí)，在整個(gè)過(guò)程中缺乏主動(dòng)性的發(fā)揮，這不切合“核心素養(yǎng)”的理念。因此，我們必須改進(jìn)高中物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式，將“物理觀念”“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個(gè)方面的素養(yǎng)融入演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，打造基于核心素養(yǎng)的物理課堂演示實(shí)驗(yàn)。

首先，明確新課程標(biāo)準(zhǔn)下的演示實(shí)驗(yàn)。在人教版高中物理教材中，課堂演示實(shí)驗(yàn)分為“演示”“實(shí)驗(yàn)”兩塊，將《物理必修1》《物理必修2》以及物理選修3系列的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到下表：

必修必修選修3-2選修3-3選修3-5“演示”“實(shí)驗(yàn)”總計(jì)12 3 5 24 1 5選修3-1 12 4 16 7 6 1 3 4 6 1 0選修3-4 15 5 20 3 0 3總計(jì)47 25 72

從上表統(tǒng)計(jì)可以看出，教材中有72項(xiàng)實(shí)驗(yàn)需要教師在課堂上向?qū)W生演示，并且除了這72項(xiàng)實(shí)驗(yàn)外，許多教師還會(huì)額外增加或改進(jìn)其他實(shí)驗(yàn)來(lái)達(dá)到教學(xué)目的。這也再次證明了演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)物理教學(xué)的重要性。同時(shí)，從上表可以看出，力學(xué)部分的演示實(shí)驗(yàn)偏少，而更多的實(shí)驗(yàn)集中在電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等內(nèi)容上，因?yàn)樵谄綍r(shí)生活中，學(xué)生對(duì)力學(xué)的各種現(xiàn)象接觸較多，容易引發(fā)思考，而對(duì)于電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域上的認(rèn)知，部分現(xiàn)象只能通過(guò)課堂演示實(shí)驗(yàn)來(lái)了解并思考。因此，教師課堂做好演示實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生對(duì)自然的認(rèn)知廣度得到提升。

在“核心素養(yǎng)”概念提出以前，學(xué)者們對(duì)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)的研究主要集中于對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求，比如“要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹薄爸匾晫?shí)驗(yàn)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性”“實(shí)驗(yàn)操作要規(guī)范”“實(shí)驗(yàn)效果要直觀清晰”等方面，而很少提出如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。而在基于核心素養(yǎng)的演示實(shí)驗(yàn)中，以學(xué)生為主體，應(yīng)從學(xué)生各方面素質(zhì)發(fā)展的角度來(lái)設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)。筆者認(rèn)為物理課堂演示實(shí)驗(yàn)除了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求外，還可以從以下四個(gè)方面來(lái)發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、暴露實(shí)驗(yàn)中的“不完美”，還原實(shí)驗(yàn)困難，突出“實(shí)驗(yàn)探究”素養(yǎng)

演示實(shí)驗(yàn)的主體也是學(xué)生，教師只是代替學(xué)生的手進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)。因此，課堂的演示實(shí)驗(yàn)要鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，留給學(xué)生更多的時(shí)間和空間，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考實(shí)驗(yàn)中所遇到的困難，引導(dǎo)學(xué)生自主解決，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

探究影響電荷間相互作用力的因素

比如，在選修3-1第一章第2節(jié)庫(kù)侖定律中的演示實(shí)驗(yàn)“探究影響電荷間相互作用力的因素”，演示實(shí)驗(yàn)在南方學(xué)校很難做成功，因?yàn)槟戏娇諝獬睗?，電荷不容易保存在金屬球中。部分教師采用大功率燈照射金屬球達(dá)到除濕效果，這是一個(gè)非常好的方法，但如果在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)直接把大功率燈放在金屬球旁邊，學(xué)生就缺少了認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)困難的機(jī)會(huì)，甚至學(xué)生不會(huì)去關(guān)注為什么有這個(gè)燈在。如果事先不進(jìn)行除濕，實(shí)驗(yàn)得不到理想的效果，展示出實(shí)驗(yàn)中的“不完美”，這時(shí)讓學(xué)生自己來(lái)分析可能的原因以及解決辦法，學(xué)生會(huì)更好地參與實(shí)驗(yàn)，并了解了實(shí)驗(yàn)的全部。因此，在課堂演示實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要體驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，包括實(shí)驗(yàn)中的困難，在克服困難的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)提高學(xué)生對(duì)物理的興趣，體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)的魅力。這符合物理核心素養(yǎng)中的“實(shí)驗(yàn)探究”要素，注重培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的觀察和困難克服養(yǎng)成科學(xué)探究的思維，比如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、合理猜測(cè)、設(shè)計(jì)最優(yōu)方案等。

二、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的師生互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生形成“科學(xué)思維”素養(yǎng)

教師對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備是充分的，那么怎么讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體會(huì)到教師的“良苦用心”呢？這需要教師和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行交流和互動(dòng)，教師可以將實(shí)驗(yàn)中的一些細(xì)節(jié)用問(wèn)題的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。

比如，在必修1第二章第5節(jié)自由落體中探究自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)，教師可以一邊做實(shí)驗(yàn)一邊提問(wèn)學(xué)生：

問(wèn)題一，如何得到自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡？

問(wèn)題二，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該如何放置？

問(wèn)題三，釋放重物時(shí)，手應(yīng)放在紙帶的哪處？為什么？

問(wèn)題四，怎么證明自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？

通過(guò)課堂的互動(dòng)，學(xué)生可以逐漸形成核心素養(yǎng)中的“科學(xué)思維”素養(yǎng)，通過(guò)空氣阻力與重物的重力比較，發(fā)現(xiàn)空氣阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響幾乎可以忽略不計(jì)，從而在演示實(shí)驗(yàn)中忽略對(duì)空氣阻力的分析，在這過(guò)程中，學(xué)生感受到了理想化方法在物理實(shí)驗(yàn)研究中的重要性；而在研究重物下落時(shí)，我們一般忽略重物的大小和形狀，體現(xiàn)了建模的思想和抓住主要忽略次要的哲學(xué)思維；最后對(duì)紙帶點(diǎn)跡的分析凸顯了分析綜合和推理論證等思維方法。

吳加澍老師曾講過(guò)：“做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，千萬(wàn)不能夠先讓學(xué)生看，然后教師再直接進(jìn)行講解，最后鞏固一下，應(yīng)該是教師邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，邊讓學(xué)生思考，從而在不知不覺(jué)當(dāng)中理解了物理知識(shí)的本質(zhì)，順利地完成教學(xué)任務(wù)。這樣的教學(xué)效果才是最好的?！保?］

三、關(guān)注實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，拓寬學(xué)生的觀察視角，提高“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)

筆者曾聽(tīng)過(guò)一節(jié)課，教師在課堂上做牛頓管實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證空氣對(duì)物體下落的影響，由于牛頓管需要抽氣，教師在課堂上很賣力地抽氣，下面學(xué)生慢慢開(kāi)始吵鬧起來(lái)，此時(shí)老師抬頭微笑著問(wèn)道：“你們誰(shuí)知道牛頓管抽氣完畢了嗎？”學(xué)生一臉茫然，因?yàn)樗袑W(xué)生都在等抽氣結(jié)束后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從沒(méi)有思考過(guò)抽氣過(guò)程的細(xì)節(jié)，這時(shí)，那位老師又說(shuō)了一句“你們安靜下來(lái)好好感受下”，頓時(shí)教室鴉雀無(wú)聲，老師繼續(xù)抽氣，這時(shí)，學(xué)生聽(tīng)到抽氣筒抽氣的聲音慢慢變輕，說(shuō)明牛頓管中的氣體慢慢地減少。頓時(shí)，所有學(xué)生恍然大悟。

這堂課讓筆者感觸很深，核心素養(yǎng)概念中提到教師要重視學(xué)生接受知識(shí)的過(guò)程，還要培養(yǎng)學(xué)生多方面的素養(yǎng)，在課堂演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們可以關(guān)注一些實(shí)驗(yàn)的小細(xì)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生以全面的視角觀察演示實(shí)驗(yàn)，甚至觀察生活中的各種現(xiàn)象。這樣可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，使學(xué)生學(xué)會(huì)正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，凸顯了核心素養(yǎng)中的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”要素。

四、突破知識(shí)局限，重視能力培養(yǎng)，全面提高學(xué)生多方面素養(yǎng)

物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程是人類認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程，也是人類科技發(fā)展的過(guò)程，而物理實(shí)驗(yàn)是整個(gè)發(fā)展過(guò)程中最重要的手段之一。然而現(xiàn)在的演示實(shí)驗(yàn)更多地被作為發(fā)現(xiàn)知識(shí)的“工具”和“手段”，使物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度價(jià)值被弱化，核心素養(yǎng)中的“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”三個(gè)要素都表明演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)研究的方法獲取知識(shí)、研究解決生活中遇到問(wèn)題的能力，而不僅僅是簡(jiǎn)單重復(fù)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程。

比如，選修3-1第二章第6節(jié)的探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)，教師大多數(shù)以課本給出的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并著重通過(guò)控制變量法討論電阻與長(zhǎng)度、橫截面積、材料之間的關(guān)系，但并沒(méi)有給學(xué)生思考探究可能存在問(wèn)題的機(jī)會(huì)，比如為什么課本中將4只電阻同時(shí)串聯(lián)，而不是一只只單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？是用一個(gè)電壓表一個(gè)個(gè)測(cè)量電阻兩端的電壓好還是同時(shí)用4個(gè)電壓表測(cè)量好？電路中對(duì)滑動(dòng)變阻器有什么要求？對(duì)電源又有什么要求呢？等等。在課堂演示實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)給學(xué)生足夠的時(shí)間思考，引導(dǎo)學(xué)生探究如何通過(guò)該電路達(dá)到探究目的，有沒(méi)有更好的方法來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中會(huì)有哪些誤差以及如何減少誤差。學(xué)生在不斷地反思、探究過(guò)程中鍛煉了探究能力，提升了“實(shí)驗(yàn)研究”素養(yǎng)，并在探究過(guò)程中凸顯了同伴合作、正確認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)、實(shí)事求是等“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的要素。

提出核心素養(yǎng)概念的最終目的是讓學(xué)生逐漸形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)需要的基本素質(zhì)，物理課堂演示實(shí)驗(yàn)除了培養(yǎng)以上分析的物理素養(yǎng)外，還應(yīng)同時(shí)鍛煉培養(yǎng)學(xué)生其他方面的素養(yǎng)。人民教育出版社的彭前程老師在“積極探索基于核心素養(yǎng)理念下的物理教學(xué)”一文中提到，現(xiàn)行的《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)“科學(xué)知識(shí)”“主動(dòng)探究”“實(shí)踐能力”等素養(yǎng)提出很多，但有些素養(yǎng)卻根本沒(méi)有提及，如“語(yǔ)言素養(yǎng)”“公民意識(shí)”“多元文化”等［2］。作為一線教師，需要思考如何在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)培養(yǎng)學(xué)生這些較“偏僻”的素養(yǎng)。例如在演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以讓學(xué)生自己組織語(yǔ)言來(lái)表述觀察到的現(xiàn)象，并作出分析、歸納和總結(jié)，這有利于鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力和語(yǔ)言組織能力，而這兩方面的能力對(duì)于個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)需要是至關(guān)重要的。

五、結(jié)束語(yǔ)

核心素養(yǎng)的提出勢(shì)必帶來(lái)教師對(duì)教學(xué)方式的思考與改變，課堂演示實(shí)驗(yàn)作為物理課堂教學(xué)中重要的一環(huán)，我們應(yīng)該突破以往的演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，從“物理觀念”“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面的要素去設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中滲透核心素養(yǎng)理念，使學(xué)生在演示實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，不僅學(xué)會(huì)知識(shí)，還應(yīng)體會(huì)到物理的科學(xué)素養(yǎng)，領(lǐng)略物理獨(dú)特的魅力，更要發(fā)展適應(yīng)個(gè)人發(fā)展和社會(huì)需要的全面核心素養(yǎng)。

［1］江山.實(shí)驗(yàn)探究：培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，（12）.

［2］彭前程.積極探索基于核心素養(yǎng)理念下的物理教學(xué)［J］.中學(xué)物理，2016，（3）.

［3］顧厚根.吳加澍物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究［D］.杭州：浙江師范大學(xué)，2013.

［4］范永梅.核心素養(yǎng)：催生高中物理學(xué)習(xí)方式的變革［J］.新課程研究，2016，（2）.

Key Competencies of Demonstrative Experiment Teaching in Physics Class

ZHENG Da
(Wenzhou foreign language school，Wenzhou325000,China）

Proposal of the concept of key competencies led to a new way of thinking about the teaching.Demonstrative experiment teaching is one of the most important parts of physics teaching.Therefore,teachers should impove the original way of teaching and meet the key competencies concept.The paper will discuss the key competencies of demonstrative experiment teaching in physics classthe from several parts including the reconductian of the difficudities in experiment、the strengthening of the interaction between teachers and students、the focus on the details of experiment、the breakthrough of the limitation of knowledge and so on.

key competencies;demonstrative experiment in class;teaching methods

G633.7

A

1008-6714（2017）08-0082-03

〔責(zé)任編輯：李海波〕

10.3969/j.issn.1008-6714.2017.08.038

2017-04-24

鄭達(dá)（1990—），男，浙江溫州人。