張勇亮

科學(xué)素養(yǎng)是高中物理教學(xué)中必須著力強化的基本能力，更是物理實驗中應(yīng)培植的關(guān)鍵品質(zhì)。而以科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)為導(dǎo)向，來加強對高中物理實驗教學(xué)策略的創(chuàng)新，則勢必更利于學(xué)生的科學(xué)興趣激發(fā)、科學(xué)方法掌握、科學(xué)知識內(nèi)化、科學(xué)精神傳承，而且，在蘊含著創(chuàng)新特性的實驗策略驅(qū)動下，學(xué)生的認(rèn)知潛能必然會得以切實開掘，這也自然更利于其創(chuàng)新能力與創(chuàng)造素養(yǎng)的發(fā)展?；诖耍處熢诼鋵嵏咧形锢韺嶒灲虒W(xué)創(chuàng)新策略探究時，應(yīng)以切實培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為引領(lǐng)，就傳統(tǒng)實驗的方案構(gòu)建、開展方式、實施途徑予以革新。多為學(xué)生提供一些在探究、實踐、應(yīng)用中改進(jìn)實驗途徑的機會與條件，以此來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。讓其積極參與至實驗創(chuàng)新中，借助多種方式、選用多種途徑開展操作、探究、驗證、猜想、嘗試，為學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展而奠基鋪路。

一、高中物理實驗中科學(xué)素養(yǎng)的基本構(gòu)架解析

實驗是物理學(xué)科的重要構(gòu)架，更是引領(lǐng)學(xué)生從操作出發(fā)，通過現(xiàn)象研判、數(shù)據(jù)解析、操作嘗試得出實驗結(jié)論，發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)的載體。而在構(gòu)架上，高中物理實驗領(lǐng)域的科學(xué)素養(yǎng)，主要涵蓋了科學(xué)興趣、科學(xué)方法、科學(xué)知識、科學(xué)精神四大領(lǐng)域，其彼此間既緊密關(guān)聯(lián)、互相影響，又共同作用于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展與素養(yǎng)塑造。

1. 科學(xué)興趣

具有探究科學(xué)實質(zhì)與內(nèi)涵的強烈好奇心與迫切求知欲，將自己對科學(xué)的熱愛，反饋至了解科學(xué)、接觸科學(xué)、探究科學(xué)的認(rèn)知項目領(lǐng)域，來開展實驗探索，發(fā)展認(rèn)知能力，是每一位高中學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)中應(yīng)具備的基本素養(yǎng)與意識，也是科學(xué)素養(yǎng)得以發(fā)展的前提與基礎(chǔ)。而高中物理實驗中應(yīng)培養(yǎng)的科學(xué)興趣，則主要體現(xiàn)在對學(xué)生熱愛科學(xué)、崇尚科學(xué)的積極態(tài)度培養(yǎng)，并為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的升華提供了根本保證。

2. 科學(xué)方法

高中物理實驗中的科學(xué)方法，主要指學(xué)生在參與科學(xué)探索的過程中，通過方案構(gòu)建、目標(biāo)確立、理論學(xué)習(xí)等而建立的對科學(xué)原理的運用途徑。其主要體現(xiàn)在學(xué)生運用自身所學(xué)來解決實驗問題領(lǐng)域，且為學(xué)生實驗操作技能的提升，以及知識運用能力的發(fā)展，提供了實踐指南與理論參考。同時，掌握基本的科學(xué)方法，并將其與實驗探索相融合，則是確保高中物理實驗得以創(chuàng)新的關(guān)鍵與重點，也是發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。

3. 科學(xué)知識

每一項物理實驗的開展，必然離不開輔助性理論的支撐。而借助高中物理中的諸多自然現(xiàn)象、物理原理、客觀事物等，組織學(xué)生在實踐與操作中理解其中所蘊含的物理思想、方法、原理等，則是確保學(xué)生物理認(rèn)知體系逐步完善的關(guān)鍵所在?？梢哉f，借助基本的物理原理解析，以此來引領(lǐng)實驗操作的開啟，為其掌握物理知識而助力，則是凸顯物理學(xué)科特性的關(guān)鍵，更是讓學(xué)生在科學(xué)知識驅(qū)使下獲得科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)。

4. 科學(xué)精神

在實驗探究的基礎(chǔ)上，建立起正確的價值判斷，進(jìn)而形成對科學(xué)負(fù)責(zé)任的態(tài)度，本著實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、精益求精的態(tài)度參與物理實驗，并根據(jù)實驗中所出現(xiàn)的諸多問題，開展質(zhì)疑、獨立思考、合作互助，既是學(xué)生物理實驗中應(yīng)具備的關(guān)鍵品質(zhì)與能力，更是發(fā)展學(xué)生尊重學(xué)科意識的必然選擇，這也是科學(xué)精神的實質(zhì)?？梢哉f，加強對物理實驗創(chuàng)新中的科學(xué)精神培養(yǎng)，則是確保學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升的必然選擇。

二、借助物理實驗教學(xué)創(chuàng)新來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的作用與價值

以切實創(chuàng)新物理實驗教學(xué)指導(dǎo)、設(shè)計、組織策略為引領(lǐng)，來加強對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)，不僅有助于學(xué)生創(chuàng)新意識與能力的建立，而且對實驗教學(xué)實效的增強，也具有積極影響與重要作用。

1. 有利于學(xué)生創(chuàng)新意識的提升

在科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的驅(qū)動下，通過教師的科學(xué)指引，讓學(xué)生根據(jù)預(yù)設(shè)實驗?zāi)繕?biāo)、具體實驗方案，致力于對實驗器材、設(shè)備等選用方式的創(chuàng)新，以及實驗操作手段、方式的變革。不僅可切實培育學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力，而且更利于學(xué)生認(rèn)知潛能的開掘，以促使其在創(chuàng)新探索、實踐、體驗中更好地內(nèi)化物理原理、思想、方法，來確保學(xué)生物理知識體系的逐步完善。

2. 有利于實驗教學(xué)實效的強化

通過對物理教學(xué)策略與手段的切實創(chuàng)新，可使很多物理實驗得以開展與落實，更為貼近學(xué)生的身心特性與認(rèn)知訴求，以切實調(diào)動學(xué)生的實驗探索積極性，進(jìn)而使物理教學(xué)中涉及的諸多理論知識、思想方法等，以更為直觀、形象、具體的方式呈現(xiàn)至學(xué)生視覺，以此來確保實驗教學(xué)設(shè)計的針對性與實效性，為確保高中物理實驗教學(xué)改革的實現(xiàn)而奠定基礎(chǔ)。

三、科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)下的高中物理實驗教學(xué)創(chuàng)新策略

物理教師要切實發(fā)揮物理實驗的引領(lǐng)作用，讓學(xué)生在實驗創(chuàng)新策略、途徑、手段等的驅(qū)動下，切實發(fā)展自身科學(xué)素養(yǎng)，不僅更利于高中物理的學(xué)科特性凸顯，而且更利于實驗教學(xué)實效的強化。因此，教師應(yīng)以切實創(chuàng)新實驗教學(xué)策略為鋪墊，以發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)，對物理教學(xué)中對應(yīng)的實驗方案、項目、器材、流程等予以改進(jìn)與變革。讓學(xué)生在創(chuàng)新性體驗、創(chuàng)造性實踐中積極參與探究、應(yīng)用、研判，來提升物理實驗教學(xué)的實效性與延展性，來助推學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、探究精神等培育。讓學(xué)生在創(chuàng)新實踐、操作、探索的驅(qū)動下，切實完善認(rèn)知體系，深度內(nèi)化物理理論，更好地發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)。

1. 借助信息技術(shù)創(chuàng)新實驗設(shè)計，為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)而奠基

高中學(xué)生物理學(xué)習(xí)領(lǐng)域的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)，是確保其科學(xué)態(tài)度建立、科學(xué)精神傳承的關(guān)鍵與核心。特別是對于物理學(xué)習(xí)中涉及的一些較為抽象的實驗原理、思想、方法等，若離開了學(xué)生的近距離感受與體驗，僅僅依靠教師的直觀解析開展指導(dǎo)，則勢必能引發(fā)學(xué)生的思維漣漪，實驗教學(xué)也會形同虛設(shè)。因此，教師在落實一些對實驗環(huán)境、條件、器材等要求較高的實驗指導(dǎo)時，可通過對媒介資源、信息技術(shù)等的充分借助，來優(yōu)化實驗設(shè)計、創(chuàng)新實驗途徑。使學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)視頻的引領(lǐng)下，站在全新視覺觀摩實驗現(xiàn)象，了解實驗流程，以此來激發(fā)其探究欲望。同時，還可通過對一些模擬軟件、仿真軟件的借助，來創(chuàng)新實驗實施途徑，使實驗中需要展示的物理現(xiàn)象、原理等，以更為直觀、形象、豐富的方式被遷移至學(xué)生視域，為其精準(zhǔn)理解實驗內(nèi)涵、切實發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)而助力。例如，在“行星運動實驗探究”中，由于其涉及的實踐過程難以在常規(guī)實驗條件下實現(xiàn)，教師可在實驗設(shè)計中實施引入輔助性媒介資源，組織學(xué)生集體觀看有關(guān)“行星運動”的模擬場景，來展示開普勒三大定律所對應(yīng)的行星運動規(guī)律，并在其中引入“嫦娥一號”繞月運動的動畫。讓學(xué)生在直觀感知與深度體驗中獲得對其中所蘊含的實驗原理的精準(zhǔn)把握，使實驗教學(xué)的開展更為形象生動，以切實強化學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)培育，來確保實驗設(shè)計的實效性，并為實驗教學(xué)創(chuàng)新目標(biāo)的逐步達(dá)成而助力。

2. 利用生活材料創(chuàng)新實驗指導(dǎo)，為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成而助力

受諸多因素的制約與影響，導(dǎo)致很多傳統(tǒng)物理實驗的開展往往以教材固有指導(dǎo)思路為指引，且對學(xué)生的認(rèn)知實際、身心特性、理解能力等兼顧不足。以致很多實驗項目的推進(jìn)方式、落實路徑顯得極為單一、枯燥、乏味，這勢必難以激發(fā)起學(xué)生的實驗興趣，且不利于學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)造潛能開掘。基于此，教師應(yīng)以切實創(chuàng)新實驗指導(dǎo)模式為引領(lǐng)，通過對生活材料的切實開發(fā)與利用，就教材內(nèi)涉及的實驗方案、思路、流程等，以更具新意、更為豐富的途徑遷移至學(xué)生視域，來調(diào)動其探究熱情與實踐欲望，為實驗教學(xué)效能強化而鋪設(shè)廣闊路徑。同時，教師應(yīng)結(jié)合預(yù)設(shè)實驗方案，多為學(xué)生提供一些改進(jìn)、變革、創(chuàng)新的機會。通過師生、生生間的合作研討，確立起更為科學(xué)、高效、簡易的實驗實施途徑，來增進(jìn)師生、生生在實踐操作中的互動與合作，使物理實驗的開展能更好地服務(wù)于學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)培育。例如，在開展“自由落體運動實驗探究”中，可對教材實驗中涉及的實驗器材予以創(chuàng)新與改進(jìn)，為學(xué)生提供諸如羽毛、小球、尺子等實驗工具，讓其采用合作探究的方式自行構(gòu)建實驗方案，開展實踐探究。以幫助學(xué)生在動手實踐中深刻理解自由落體運動的軌跡，來促進(jìn)學(xué)生的物理思維與探究精神發(fā)展。讓其在生活材料的引領(lǐng)下，開展創(chuàng)新探索，助推其科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

3. 通過自主探索創(chuàng)新實驗策略，為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展而鋪路

為學(xué)生提供更多自主探索、實踐應(yīng)用的機會，來凸顯其課堂主體地位，將實驗建構(gòu)的自主權(quán)、實施權(quán)還給學(xué)生，以更好地促進(jìn)其探索精神與實踐能力的發(fā)展，則勢必更利于物理實驗教學(xué)創(chuàng)新目標(biāo)的達(dá)成。因此，教師在落實高中物理實驗教學(xué)創(chuàng)新策略探究時，應(yīng)以切實創(chuàng)新實驗建構(gòu)手段與途徑為鋪墊，多為學(xué)生提供一些創(chuàng)新實踐與創(chuàng)造探索的機會。鼓勵學(xué)生在切實明確實驗原理的基礎(chǔ)上，自選實驗材料，自構(gòu)實驗思路，自設(shè)實驗方案，開展深度探究與精準(zhǔn)解析，將自己的思想融入實驗創(chuàng)新領(lǐng)域，變革實驗實施手段、方式、途徑，來引領(lǐng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)塑造。例如，在開展“歐姆定律”實驗指導(dǎo)中，可讓學(xué)生自行設(shè)計實驗方案，在其完成實驗方案構(gòu)建后，組織學(xué)生集中對自己的方案進(jìn)行考量、分析、判別，以小組為單位選出最優(yōu)方案，并開展自主探究，來發(fā)展學(xué)生的質(zhì)疑精神與探究意識。而在“力的相互作用實驗”中，可通過對實驗器材的創(chuàng)新與改進(jìn)，讓學(xué)生自行選用生活中常見的橡皮泥、塑料水瓶開展實踐。在用力將塑料瓶擠壓進(jìn)橡皮泥之后，將兩者分離，幫助學(xué)生在創(chuàng)新實驗中感受其中的物理原理，以全面創(chuàng)新實驗建構(gòu)策略。以通過諸多創(chuàng)新性實驗策略與途徑的驅(qū)動，助推學(xué)生對主要物理原理的深度內(nèi)化，確保其科學(xué)素養(yǎng)的切實發(fā)展。

總之，作為自然科學(xué)領(lǐng)域的主要組成部分，物理學(xué)科本身是培植學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的認(rèn)知工具。而實驗又是高中物理教學(xué)的重點與核心，也是引領(lǐng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的堅實保證。這使得通過對實驗教學(xué)的創(chuàng)新實踐，讓學(xué)生在更為豐富、鮮活、生動的實踐生態(tài)內(nèi)開展物理實驗，發(fā)展自身科學(xué)素養(yǎng)，則不僅是對新課標(biāo)思想與理念的深度踐行，而且更利于實驗教學(xué)實效的增強與提升。特別是面對更具吸引力、感染力、生命力的實驗項目，學(xué)生在實驗領(lǐng)域的參與熱情、探究興趣必然會得到切實開發(fā)，這自然更利于其科學(xué)素養(yǎng)的培育與塑造。因此，教師在落實高中物理實驗創(chuàng)新途徑與措施探究時，必須以預(yù)設(shè)教學(xué)目標(biāo)為引領(lǐng)，就實驗的實施方案、開展思路、落實方式等，選用最易被學(xué)生所接受的方式予以改進(jìn)、變革、優(yōu)化，以全面提升實驗指導(dǎo)的延展性、發(fā)散性、創(chuàng)造性。讓學(xué)生在積極動手操作、切實開展創(chuàng)新實踐中獲得認(rèn)知潛能開掘與創(chuàng)新意識培植，使每一項實驗任務(wù)、活動的推進(jìn)與落實都釋放出創(chuàng)新的火花與創(chuàng)造的魅力，借此于潛移默化、循序漸進(jìn)中培育學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，則勢必更利于學(xué)生認(rèn)知體系的完善，以及物理學(xué)科的育人功能凸顯，并為學(xué)生逐步夯實自身認(rèn)知基礎(chǔ)、深度提升科學(xué)素養(yǎng)而提供堅實保證。