文/潘祖芳

引 言

在對物理創(chuàng)新教育現(xiàn)狀進(jìn)行分析時可以發(fā)現(xiàn)，我國對學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面的研究較少，且缺乏相應(yīng)理論體系的支撐。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，從物理學(xué)科核心素養(yǎng)出發(fā)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識、技能等方面的能力。在科技迅速發(fā)展的今天，學(xué)科核心素養(yǎng)已經(jīng)成為各領(lǐng)域研究與教學(xué)關(guān)注和探討的話題。物理是綜合性、抽象性很強(qiáng)且難以理解的自然科學(xué)[1]。本文從物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)現(xiàn)狀、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計角度出發(fā)，對《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)2017年版2020年修訂》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）背景下學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)策略進(jìn)行深入探究。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法滿足教學(xué)所需

在現(xiàn)階段的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，最突出的問題莫過于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的老化和缺失。這直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中的可用儀器少，大部分不能使用或者不精確[2]。這種設(shè)備的老化及缺失現(xiàn)象導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)無法有效開展，學(xué)生對物理知識和理論的理解和吸收效果不佳。物理學(xué)科是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，一旦設(shè)備層面的基本供給達(dá)不到，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價值和作用就無法體現(xiàn)。

（二）教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能無法滿足教學(xué)所需

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展對教師提出了與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的能力要求，而現(xiàn)階段，一些教師仍然無法滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，不具備專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能。教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的技能水平不僅體現(xiàn)在其知識掌握的程度，還體現(xiàn)在教學(xué)模式、教學(xué)方法上。

1.過于限制學(xué)生的自主發(fā)揮

實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般是講授式教學(xué)，包括講授實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⑺闷鞑脑斍?、?shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，然后由教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，再設(shè)置問題情境，實(shí)現(xiàn)啟發(fā)性教學(xué)，達(dá)到教學(xué)目的，這也是傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。學(xué)生處于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的被動地位，不符合《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，且缺乏主觀能動性，無法獲得全面發(fā)展。

2.教學(xué)模式不滿足《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求

很多高中物理教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，都采用講授式教學(xué)模式。直接講授可以讓學(xué)生接受最終的結(jié)論和明確實(shí)驗(yàn)過程，投入較少的時間和精力。但是這種教學(xué)模式只是教師完成教學(xué)任務(wù)的途徑，嚴(yán)重忽視了學(xué)生的主體作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的不僅是促使學(xué)生對理論知識進(jìn)行理解，還需要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，拓展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維[3]。

（三）學(xué)生物理觀念不成熟

受應(yīng)試教育的影響，目前高中生動手能力普遍較弱，知識基礎(chǔ)也相對薄弱，對信息的收集、提取、運(yùn)用能力也不強(qiáng)。物理知識晦澀難懂，很多學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，根本原因也是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展缺乏有效性，學(xué)生缺少最重要的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知過程。

二、學(xué)科核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng)意義

基于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，首要體現(xiàn)就是教師教學(xué)效率的顯著提高。高效的教學(xué)，不僅需要教師對學(xué)生的創(chuàng)新意識進(jìn)行培養(yǎng)，還需要教師激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，引導(dǎo)式地幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)難題[4]。例如，教師可以采取小組合作學(xué)習(xí)模式，加強(qiáng)學(xué)生之間的交互，實(shí)現(xiàn)學(xué)科學(xué)習(xí)氛圍的營造；應(yīng)打破傳統(tǒng)教學(xué)框架，成為實(shí)驗(yàn)課堂的引導(dǎo)者，這不僅能實(shí)現(xiàn)課堂的高效開展，還為學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了土壤。同時，學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也為提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提供了正向的推動力。

高效課堂的構(gòu)建，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的源動力和學(xué)習(xí)熱情，真正實(shí)現(xiàn)了教學(xué)模式的優(yōu)化。物理作為一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，對學(xué)生的核心能力要求遠(yuǎn)大于知識儲備。教師應(yīng)深刻理解其教學(xué)意義，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng)。物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個漫長而復(fù)雜的過程，在教學(xué)過程中教師應(yīng)注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力、科學(xué)思維和創(chuàng)新精神等方面的綜合發(fā)展。

三、創(chuàng)新開展演示實(shí)驗(yàn)，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)

物理與其他自然科學(xué)有著本質(zhì)區(qū)別，有自身獨(dú)特之處。物理基礎(chǔ)知識較為抽象復(fù)雜，且實(shí)踐性較強(qiáng)。物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新思維能力重要且有效的途徑之一。教師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計，可以很好地促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成和科學(xué)思維的發(fā)展，使對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)在課堂落地生根，在學(xué)生的腦海中開花結(jié)果。學(xué)科核心素養(yǎng)是在學(xué)科發(fā)展過程中不斷形成的新觀點(diǎn)，其核心內(nèi)涵和外延都與課程改革密切相關(guān)。物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)具有開放性、趣味性等特點(diǎn)，其教學(xué)不應(yīng)只局限于課堂教學(xué)，教師還應(yīng)積極開展家校聯(lián)合教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科教學(xué)生活化，積極挖掘生活化教育資源，全面促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（一）創(chuàng)新設(shè)計實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

對物理而言，實(shí)驗(yàn)是根本。物理的定義、定律、規(guī)律都建立在大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐基礎(chǔ)上，是人腦對客觀事物的認(rèn)識和理解，其發(fā)現(xiàn)過程具有一定的主觀能動性。學(xué)科核心素養(yǎng)是素質(zhì)教育中重要的組成部分。培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ鳛椤墩n程標(biāo)準(zhǔn)》背景下高中物理教學(xué)改革的目標(biāo)之一，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識與創(chuàng)新精神方面有著不可替代的作用。

教師應(yīng)根據(jù)物理的特性及教育教學(xué)實(shí)際，尊重學(xué)生的個性化發(fā)展需求和主體性，進(jìn)行趣味性的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計。教師可以通過課前備案、教學(xué)計劃設(shè)計、具體教學(xué)情境設(shè)計、問題情境的創(chuàng)設(shè)及完善教學(xué)反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)興趣的激發(fā)，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)。如此教師便可以使學(xué)生對學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、基本構(gòu)成有清晰的認(rèn)識，為培養(yǎng)全面發(fā)展型人才貢獻(xiàn)力量。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不應(yīng)局限于課堂及教材范圍，還要積極拓展生活中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。基于此，教師應(yīng)積極利用微信、QQ等平臺構(gòu)建家校溝通的橋梁，布置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，由家長輔助和監(jiān)督學(xué)生完成。課內(nèi)外結(jié)合能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，為其學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供強(qiáng)勁推動力。

例如，在“重力與重心”一課中，課堂上，教師可以通過對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，自制教具及利用實(shí)驗(yàn)器材的輔助，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解重力的相關(guān)知識。教師還可以鼓勵學(xué)生進(jìn)行課外自主實(shí)驗(yàn)探究，開展基于控制變量法制作重力演示器的活動，由家長輔助監(jiān)督，并在班級設(shè)立展示墻，評比最優(yōu)者，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手能力及學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。有的學(xué)生利用常見的胡蘿卜和塑料瓶蓋開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，在瓶蓋上插一根一端插著半根胡蘿卜的竹簽，當(dāng)胡蘿卜下移到瓶口這端，則整體穩(wěn)定，反之，離瓶口越遠(yuǎn)，越不穩(wěn)定。由此就可以得出當(dāng)支持面固定，則物體穩(wěn)定度和重心的高度成反比的結(jié)論。當(dāng)更換更大的瓶蓋或支持面，學(xué)生得出結(jié)論：在重心高度保持不變的情況下，支持面和物體穩(wěn)定性成正比。如此學(xué)生再展開對自身走路重心變化的拓展分析，便可得出圖1結(jié)論。

圖1 人運(yùn)動重心變化分析

（二）課內(nèi)外結(jié)合，培養(yǎng)科學(xué)思維能力

科學(xué)思維在物理學(xué)中的定義是基于物理學(xué)的視角，對客觀物質(zhì)的本質(zhì)及其屬性、內(nèi)在規(guī)律、相關(guān)關(guān)系的認(rèn)知模式。而這種科學(xué)思維模式的培養(yǎng)也是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)之一。在以往的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，學(xué)生沒有經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程，缺少學(xué)習(xí)體驗(yàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)也無法有效實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段的教師應(yīng)積極開展教學(xué)改革，鼓勵學(xué)生進(jìn)行多角度和多樣化的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，通過實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維能力的提升。

例如，在自由落體運(yùn)動一課中，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案的討論，每個小組選取一人上臺講解小組優(yōu)化方案的細(xì)節(jié)和緣由，由教師進(jìn)行客觀評價。一個小組利用生活中常見的物理現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)和探索物體自由落體運(yùn)動規(guī)律，實(shí)驗(yàn)如圖2所示。

圖2 自由落體運(yùn)動課后實(shí)驗(yàn)探索

學(xué)生利用生活中的木板、小球搭設(shè)道具，通過觀察不同角度下不同質(zhì)量或相同質(zhì)量小球的運(yùn)動規(guī)律來推導(dǎo)物理原理。在這一過程中，學(xué)生實(shí)踐能力、探索能力和科學(xué)思維得到不斷發(fā)展。最后，教師評比最優(yōu)秀方案，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)展示。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性展示，學(xué)生對該實(shí)驗(yàn)教學(xué)的知識吸收度提高，科學(xué)思維也得以培養(yǎng)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)動手操作前，教師可以給予學(xué)生一定時間思考實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化方案，讓學(xué)生進(jìn)行小組討論，探究出一套可行性方案。然后，教師進(jìn)行可行性評價，并給出改進(jìn)意見，讓學(xué)生進(jìn)行優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的求異性思維，讓學(xué)生大膽假設(shè)、小心求證，注重對實(shí)驗(yàn)的比較和分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（三）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計，根植物理觀念

物理實(shí)驗(yàn)課程的開展，重要的是培養(yǎng)學(xué)生知識感悟能力、探索能力及動手能力等學(xué)科核心素養(yǎng)所體現(xiàn)的能力，而絕不僅僅是知識理解和內(nèi)化。教師應(yīng)深刻理解《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，積極開展實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革，尊重學(xué)生的主體地位，基于對學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)去開展高中物理實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生獲得全面發(fā)展。而在相應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐中，根植物理觀念可以為學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

例如，教師在講授完“力的合成”一課后，可以布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生利用課余時間構(gòu)建實(shí)驗(yàn)過程，自制實(shí)驗(yàn)用具，挖掘生活資源，引導(dǎo)學(xué)生將家中常見的物體受力情況做出圖示，并分析物體的受力情況。例如，有學(xué)生分析了吊燈受到重力和向上的拉力等。學(xué)生可以觀察生活中物體運(yùn)動的受力情況，并展開分析，熟練掌握課程知識。

這種思維的發(fā)散與問題的深入挖掘能讓學(xué)生感受到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的魅力。學(xué)生在課堂上展示實(shí)驗(yàn)過程，是動手能力、實(shí)踐能力、探索能力、知識運(yùn)用能力的體現(xiàn)。教師可以在展示之后鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，并積極反饋與評價，推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正向發(fā)展，使學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力得到增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng)[5]。

圖3 力的合成實(shí)驗(yàn)分析和結(jié)論圖示

結(jié) 語

綜上所述，開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和學(xué)科核心素養(yǎng)。本文通過對相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的分析，對高中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行簡要闡述，并在此基礎(chǔ)上，提出在物理教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)意義。教師應(yīng)牢記物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所要掌握的基本技能、科學(xué)精神及方法。