尹強

摘? ?要：隨著課程改革的不斷深入，對學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，受到前所未有的重視。在物理學科教學中如何有效利用物理實驗的教學，鼓勵學生開展設計性實驗，對培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)有著非常大的幫助，具有其他物理教學方式方法不可替代的作用。

關鍵詞：實驗設計;核心素養(yǎng);實驗設計的原則和途徑

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）7-0059-2

在2014年，教育部印發(fā)了《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，在文件中明確指出，要研究每個學段學生的核心素養(yǎng)系統(tǒng)。2016年9月，“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)”正式發(fā)布。學生核心素養(yǎng)是指“學生應具備的，能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力”。

學生的核心素養(yǎng)關系著學生的終身發(fā)展，也關系著祖國和整個民族的將來。在物理教學實踐中，特別是物理實驗教學中，讓學生不僅能弄懂課本中的實驗，會做課本中要求的學生分組實驗，還要有意識地引導學生自主設計物理實驗，倡導學生自己動手、動腦設計物理實驗解決一些生活中的實際問題，這將大大推動學生核心素養(yǎng)的提高[1]。

物理實驗設計是運用已掌握的理論知識、實驗方法和手段等，來設計一個嶄新的解決問題的方案。所以物理實驗設計，對學生來說是對相關物理知識的掌握情況、實驗原理的理解程度的一個集中檢驗，對學生選擇相應器材的能力，綜合分析實驗方案的制定與優(yōu)化的能力，以及同學間的合作與配合，團隊精神的培養(yǎng)與構建的能力，都是極大的考驗。同時，還可能需要查閱大量的文獻資料，對學生的研究能力的培養(yǎng)也大有幫助[2]。

1? ? 物理實驗設計的一般程序

第一是提出要解決什么問題;第二是梳理要解決這個問題的物理思路;第三是根據(jù)物理思路建構完成這個實驗的有關情境;第四是進一步優(yōu)化完成這個實驗的原理和文案;第五是審定解決這個物理問題的程序，并著手進行實驗;第六是處理實驗數(shù)據(jù)，進行誤差分析，得出科學的結論。

設計物理實驗，學生需根據(jù)要解決的現(xiàn)實問題，自行設計實驗的相關方案，自行選擇相關的器材，自行設計實驗的步驟，確定數(shù)據(jù)處理的方法，得出被測定量的表達式或測量值，并分析誤差。在這個過程中，學生通過優(yōu)選實驗的原理和方案，加深對物理概念、物理規(guī)律和物理現(xiàn)象的深層次理解，促進了學生建構完整的物理知識系統(tǒng)，加深了對物理實驗儀器工作原理的認識;有利于學生在不同的物理情境下，靈活運用所學實驗技能和相關物理知識解決相關問題。

2? ? 物理實驗設計的一般原則

1.安全性：安全性是設計實驗的前提。實驗設計及實施要求必須是安全可靠的，確保不會對人造成傷害，不會對儀器及器材造成損害。

2.科學性：科學性是設計實驗的核心。實驗設計所用的實驗原理與對應學科的基本規(guī)律必須是相一致的，優(yōu)選誤差盡可能小的方案，保證實驗誤差在允許的范圍之內。

3.簡易性：實驗設計的簡易性是實驗設計的關鍵。實驗要便于操作，有利于采集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理。

4.低成本：實驗設計所選實驗材料和器材在生活中應該是物美價廉的，在完成實驗目的的情況下，注意節(jié)約費用和能源。

3? ? 引導學生進行設計性實驗的一般方法

1.利用不同的原理設計實驗

在達到相同實驗目的的情況下，選擇不同的實驗原理，設計不同的實驗程序、實驗方法和實驗器材，從而達到培養(yǎng)物理學科素養(yǎng)的目的。

2.利用不同的方法處理數(shù)據(jù)

為達到培養(yǎng)學生的目的，可以選擇不同的采集實驗數(shù)據(jù)的方法和角度，在數(shù)據(jù)處理中，運用列表法、圖像法、公式法、解析法等，使數(shù)據(jù)的處理變難為易、化繁為簡、利用數(shù)據(jù)處理提高學生的物理學科素養(yǎng)。

3.以解決實際問題為目的的實驗設計

在生活和生產(chǎn)中存在的有些實際問題，課本中不一定出現(xiàn)，利用這種以解決實際問題為目的來設計實驗方案，學生可以非常好地真切體會到物理實驗的意義，由學習者和知識的接受者，轉變?yōu)閯?chuàng)造者、設計者、發(fā)明者，從而體驗到物理的樂趣和意義。

4.利用跨學科知識進行實驗設計

隨著新課改的不斷深入，跨學科之間知識的交叉和滲透正逐漸得到老師們的重視，當學生遇到某些綜合問題涉及到跨學科知識時，教師有意識地引導學生進行跨學科實驗的綜合設計，可促進學生掌握各門學科中的共性與差異，理解各個學科之間的聯(lián)系點，提高學生運用各個學科知識的綜合能力[3]。

總之，引導學生開展設計性實驗，可促使學生鞏固學科知識，搭建學科知識框架，促進跨學科知識的融會貫通，培養(yǎng)解決實驗問題的能力，養(yǎng)成求真務實的學科研究習慣，學習探究的一般方法和原則。這些都是學生適應社會發(fā)展和終身發(fā)展必備的品格和能力。

參考文獻：

[1]王標藝.基于“學科核心素養(yǎng)”的高中物理教學思考[J].科學咨詢，2019（1）：17.

[2]韓延岳.核心素養(yǎng)背景下高中物理教學優(yōu)化策略[J].湖南中學物理，2019（1）：57-58.

[3]周昌鮮.開展物理實驗設計培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力[J]. 物理通報，2003（2）：29-30.

（欄目編輯? ? 羅琬華）