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核心素养导向的高中物理实验教学策略

任文娟

核心素养教育的渗透体现了现代教育教学职能的转变,它在进行学科知识传授的同时更加强调综合素质的培养,强调学生的学习理念、学习习惯的构建。就高中物理实验教学而言,我们要围绕提升学生的核心素养水平积极探索,让学生具备更好的学科水平。

一、找准切入点,核心素养要和实验教学紧密衔接

作为物理教师,首先要明白物理实验教学中核心素养的内涵意义,并在物理实验教学中随时把握核心素养教育的切入点,避免对核心素养教育的生搬硬套、空谈说教。高中物理学科其核心素养大概包含了物理观念和应用、科学探究和交流、科学思维和创新、科学态度和责任等几个方面。在实验教学中,教师需要围绕几个内涵寻找切入点,以潜移默化的教育熏陶培养学生的核心素养。

例如,我们在组织实验教学中发现,一些学生对打点计时器非常陌生,在操作的时候遇到挫折,容易导致实验失败。那么,面对失败应该如何处理呢?面对这种新奇的装置应该如何尽快熟练上手呢?教师可以从科学探究和交流的内涵素养方面去切入,鼓励大家尝试着分析打点计时器的结构构造和工作原理。我们甚至可以借助信息技术,从网上搜集到关于打点计时器的剖面图和使用教学视频,带领大家集中时间去研究打点计时器的工作原理,从而在使用中更加熟练。这个熟悉实验器材设备的过程,就是一种科学探究的过程。大家围绕打点计时器的功能原理和使用技巧交流互动的过程,同样是物理学科核心素养的重要内涵。

在物理实验教学中渗透核心素养,教师就要学会从核心素养的视角审视实验教学,要明白学生在物理实验中容易遇到哪些问题,会有怎样的表现。只有随时随地地渗透核心素养教育,才能让学生在接受知识教育的同时有良好的素质表现。

二、开展生活化的实验教学,重塑学生对物理的学科认知

物理学科和现实生活紧密相关。学好物理知识并将物理知识转化为生产力,为实际生活服务,这是高中学生应有的态度。但是,在传统高中物理教学中,学生被动地承受学习的重要性,对于物理实验的认知比较肤浅。特别是在传统高考中,并不设置物理实验实操环节,学生在学习物理实验的时候也往往习惯于死记硬背实验内容及流程,缺乏以物理知识服务生活、服务生产的意识。这是物理观念和应用的核心素养缺失的表现。开展生活化的物理实验教学,其目的在于帮助学生正确认识物理学科的价值和意义,纠正学生“实验无用”的认知,同时培养学生的物理观念和应用素养,培养学生用物理知识服务生产生活的科学态度和责任意识。

例如,在进行测量金属材料电阻率的实验活动中,教师设置了一个情境去引发学生的思考:“某企业生产的一种电子设备,其中需要用到的一种金属物质A今年遭遇大幅度的涨价,使得产品的成本大幅增长。为了降低生产成本,企业的科研人员最近搜集了几种不同的金属材料,准备用来替换A物质。但是,这种替代策略不能光看金属材料的市场价,更要看其质量和特性是否能满足设备的实际需要。为此,科研人员准备对A、B、C、D四种材料的电阻率等性能进行试验检测,以找到最佳的替代品。”

这样的情境创设让学生意识到:原来物理实验是和生产紧密相关的,是和企业的生产成本、经营效益紧密相关的。不仅如此,教师还继续引导大家:“为了尽快找到替换材料压缩成本,这家企业给出承诺:谁最先给出最佳替换材料,可以奖励10万元。那么,同学们,你有没有能力拿到这10万元奖金呢?让我们也来做做实验,试试看好吗?”通过这样的描述,教师其实是将生产活动中真实可能发生的情景搬到了课堂上,对引导学生正确认识物理知识有积极作用。在组织实验活动中,我给几个实验小组设置了评分机制,看哪个小组的实验完成得好,金属材料电阻率测量得准,并授予该小组“科研小能手”奖状作为奖励。

情境创设下的物理实验教学,本质上没变,但却通过情境的创设培养了学生的核心素养,也激活了学生的学习热情和科研探究精神。这对促进实验教学的高效完成也有积极的作用。

三、基于群组合作的实验教学,激发学生的自主学习能力

就高中学生的学科水平来讲,物理实验是他们比较头疼的一个难点。一方面是学生的知识层次还不够高,另一方面是动手能力比较差。再加上大家平时少有机会接触物理实验,也就更使得物理实验操作的难度加大,容易失败。教学中我们发现,高中生在做物理实验的过程中严重缺乏创新思维,很多学生习惯于按照教材的流程按部就班地原样复制。这样的操作虽然无可厚非,但与新高考政策的要求有一定距离,也不符合核心素养教育中科学思维和创新等的理念要求。

开展群组合作实验教学,其目的是让学生从独自复制实验步骤到群组合作探究实验内容,群组合作解决实验中遇到的问题,群组合作围绕实验中的现象、细节进行分析讨论,从而在实验中启迪思维、创新思想,把实验内容做好。事实证明,没有了教师的手把手指导,没有了死守课本、闭门造车,学生之间更能亲密合作,更能發散思维大胆设想和论证,对培养核心素养有积极作用。

例如,关于研究平抛运动的实验。这项实验需要制作斜槽,画定坐标,测量数据等,一个人独自完成的难度比较大。而在群组合作的实验教学中,学生根据实验内容自由分工,有的学生负责制作斜槽,有的学生负责配合绘制坐标系,有的学生负责检查核对实验流程和操作步骤。大家在相互配合中共同完成实验活动,体现了很好的自主学习能力。期间,遇到问题时他们还能相互讨论想办法解决问题,体现出很好的科学探究和创新精神。比如,在绘制坐标的时候,有的学生尝试用一把直尺目测垂直绘制两条直线;但有的学生提出异议,认为这样的操作不够严谨,建议使用圆角尺测量正确的角度,同时用重锤先画出Y轴线,然后再圆角尺的协助下画出X轴线。这样的讨论过程就体现了科学的严谨性,是符合核心素养要求的。

四、开展多彩的实验教学,构建高效的物理课堂

物理实验其实并不应该局限于现场实操实验这一个环节。结合学生在做物理实验中遇到的问题,我们认为熟悉实验器材设备、了解实验内容原理、拓展实验眼界、做好实验评价等都是非常重要的。因此,除了着眼于实验操作环节的核心素养教育之外,我们也会根据实际情况组织多彩的实验教学活动。比如,在信息技术支持下,我们从网上下载一些质量比较高的实验视频当堂播放给学生看,让他们参考视频借鉴实验操作的细节,通过观摩其他教师和学生的实验过程来获得更多的经验和启发。再如,关于实验器材设备的操作,我们专门拿出一定的时间来,把打点计时器、拉力计、烧杯、酒精灯、电压表、电流表等摆出来,让学生去摸索、去观察,了解这些实验常用器材设备的结构构造和功能设置。这样的方式也可以提高学生的实验水平,实现核心素养的渗透。

核心素养的发展不是一蹴而就的,教师要结合物理实验教学的实际需要和学生的学习情况去灵活应对,让学生从知识层面、技能层面、学习态度层面、学科认知层面、探究意识、学习习惯等各个方面获得启迪与成长。如此,才能让物理实验教学与核心素养教育有机结合。

(作者单位:甘肃省秦安县第二中学)

(责任编辑 晓寒)

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