1阮再金 2尚志元
1宜昌市人文艺术高中 2当阳市第一高级中学
摘要：新课改要求培养学生核心素养，落实“立德树人”根本任务，提升学生适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。高中物理实验教学同样如此，本文依托高中物理课堂，阐述基于高中物理学科核心素养培养下的物理实验教育教学方法，以供借鉴。
关键词：高中物理；核心素养；实验教学
新课程标准明确提出，学科教学要凝练核心素养，推动落实“立德树人”根本任务。物理学是自然科学领域里一门基于观察与实验、构建理想模型、应用数学等工具、通过科学推理与论证，形成系统的理论体系和研究方法的学科。因此，物理实验教学是物理教学中至关重要的部分，加强和改革高中物理实验教学，既符合物理作为一门以实验为基础的学科特征，又是高中学生物理核心素养形成的主要途径。在核心素养背景下的高中物理实验教学应该怎样开展，如何通过实验教学形成与发展学生的物理学科核心素养，达到新课程标准的要求，是摆在广大高中物理教师面前的重要课题。本文结合新课程的具体要求以及近几年的实验教学实践，总结出了一点经验和实践成效，供同行交流、指正！
一、创设真实情景、激发学生兴趣
中学生有着强烈的好奇心和求知欲，而物理实验具有真实、直观、形象和生动的特点，易于激发学生的兴趣。看到实际的物理现象和情景，学生会产生探其究竟、发现现象背后规律的求知欲望。学生是否能把情境中的一段经历转化为一个物理探究过程，是否能把情境的故事情节转化为某种物理现象，是否能把描述情境的文字转化为物理表述，是否能把实际情境转换成解决问题的物理情境，建立相应的物理模型，这是应用物理观念思考问题、应用物理知识分析解决问题的关键。物理实验教学中，应让学生获得在实际情境中解决物理问题的大量经验，形成把情境与知识相关联的意识。
中学生对物理学习的兴趣有四个不同的层次，一是对生动的物理现象、装置和事件产生自发直接兴趣；二是对获得物理现象的操作和过程产生亲自动手的操作兴趣；三是对物理现象发生的原因和物理事件之间的因果关系产生探究的因果兴趣；四是对物理理论的结构、体系和逻辑关系的自洽性、一般性和实用性产生的理论兴趣。
教材《超重与失重》课题，以人站在体重计上下蹲引入，观察体重计的示数变化，这一物理情景可以真实再现。当教师拿着体重计进教室时，学生会对体重计产生兴趣，即直接兴趣；教师在课堂教学实施过程中，可以多邀请几名学生上台现场体验，即满足学生的操作兴趣；由此，引发学生思考体重计读数变化与下蹲之间的关系，即因果兴趣；最后，教师引导学生分析引起体重计示数变化的根本原因，即理论兴趣。
教师要善于在符合学生的认知结构、直观真实、有趣味性的前提下，将问题情景化，然后将物理情景尽可能的在实际教学中还原出来。教材中还有很多演示实验或学生实验，教师在课堂上可以实时情景再现，激发学生的学习兴趣，增强学生的观察能力，增加学生的体验感和获得感，有利于学生对物理概念的理解和物理观念的形成。
二、坚持问题导向、培养科学思维
苏霍姆林斯基说过：一个人到学校里来上学，不仅是为了取得一份知识的行囊，主要的还是为了变得更聪明，因此他的主要智慧的努力就不应当用到记忆上，而应当用到思考上去。问题是思维的开始，也是有所发现的前提。教师要善于把知识问题化，实验教学中的设问要经过充分分析后提出。在具有创见性的提问过程中，学生的思考会有一定的深度和广度，具有“揭示规律”、“独创”、“发现”等特征，有利于培养学生科学思维。能否提出问题是检验学生学习能力的重要标志，提问能力和其他能力一样，可通过学习、培养和训练不断提高。实验是物理学的基础，物理实验坚持以问题为导向教学是发展学生提问能力的有效途径。
教材《功、热和内能的改变》中有个演示实验：迅速压下玻璃筒中活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。实验中明亮的火苗给学生以深刻的印象，实验过后，教师可以提出以下问题：实验的研究对象是什么？实验的目的是什么？压缩过程中筒内空气的温度是否变化？如何判断它是否变化？特别是在没有判断出筒内空气的温度是否变化，而事先就放入硝化棉来显示气温的升高，显然不符合科学的探究过程。进而引导学生思考：如果改变教材成功的做法，实验时先不放硝化棉，压缩筒内的空气，要求学生仔细观察筒内空气的内能有无增加。学生会感到困惑：空气内能增加与否怎能看得见？此时自然引出一个实验设计的问题情境：如何判断筒内空气内能是否变化？顺着这个思路展开过程组织实验教学，由于实验是学生主动参与设计的，设计目的明确，实验后学生无论是对实验所揭示的结论还是实验的设计思想均留下深刻认识和理解，甚至终身难忘。?
可见，没有思考，就没有新问题的提出，探究也就没有开始的根据。提出问题是创新的心理动力，是科学思维独立性、自主性的体现。教师要加强以问题为导向，来组织物理实验教学，促进学生科学思维的发展。
三、创新实验方法，培养探究能力
科学探究能力是学生学好物理必须要具备的一项基本技能。物理学科具有较强的理论性和实践性，新课程标准中反复强调培养学生实践能力和探究能力的重要性。物理教师在实际教学中，要根据实际情况尽可能创新实验方法，培养学生的探究能力，实现学生核心素养的提升。
教材《探究平抛运动的特点》中，对平抛运动的探究过程是在实验室条件下的现场模拟，以及运用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹。在实际教学过程中，可以将两者相互融合，有机的结合起来。首先，由于平抛竖落仪较小，物体下落过程中时间较短，不利于学生观察，我们可以将实验课搬到室外，借助两台无人机解决这个问题。在两台无人机上分别装上可以能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲的小球，在它们运动的平面内安放超声—红外接收装置，并与计算机相连。设置好两台无人机的技术参数，让一台悬停，另一台在同一高度水平飞行，当到达悬停位置时，两台无人机同时释放小球。此时，学生可以观察到两个小球较长时间的运动轨迹。再通过计算机记录的数据，模拟出两小球的运动过程。这样，可以让学生非常直观的观察平抛物体运动的整个过程，认识平抛运动的实质。
随着科学技术的不断发展，大量的新装备、新材料可以为我们所用，结合高中物理实验实际，来创新我们的课堂实验，达到事半功倍的效果。
四、加强实验室建设、充分利用信息技术
实验室是学生探索物理规律、提高实验能力的重要场所，学校要配齐专用实验教室，配足实验器材。教师要充分利用实验器材，强化学生实验和演示实验。学生实验是实践体验性最强，其他任何方式都无法替代的学习方式，可以全方位地培养学生的科学探究能力，教师要尽可能多的安排学生实验。演示实验是师生共同探究问题的学习方式，教师要积极利用各种器材，根据现有器材积极创新实验方式，尽可能多地开发演示实验。
教师要积极创造条件，开放实验室，鼓励和组织学生利用自由时间，以独立或小组合作方式，设计探究性的实验方案，开展自主实验研究。要利用身边的日常用品、废旧材料改进实验、创新实验或开发新实验。使学生有更多的动手做实验的机会，更多地亲历实验演示的机会，更好地培养和发展实验技能、创新实践能力。数字实验室系统是教育信息化发展的需要，教材中“拓展学习”部分，多次出现利用传感器、数据采集器等收集实验数据，并用计算机软件分析实验数据、得出实验结果的数字实验室系统。这就要求物理教师积极主动研究数字化实验系统的教学方式，研究其对传统实验的改进方法，促进教学手段与方式的现代化。
教师在实验实际教学中要充分利用信息技术手段，把受场地、实验仪器等条件限制的实验，通过动画、音频、视频、像片、文本、图形，表格、图像等形式模拟出来。直观、清晰、有效地展示物理知识、物理现象、物理过程、物理概念等。有利于使学生了解现代实验技术的思想方法；有利于解决教学中的难点实验；有利于提供更多的探究实验课题；有利于学生进行某些探究实验设计和探究技能的训练。当然，教师在具体实施过程中，需要选择能发挥其优势的实验内容和应用合适的教学方法。
五、教师以身作则、进行德育渗透
实验除了对知识的掌握、技能的提高和方法的学习有明显的作用之外，对非智力因素的培养也有显著的作用。教师在实验教学过程中，要以身作则，做到规范、严谨、细致、准确，尊重实验结果与事实，杜绝编造和修改实验数据。培养学生严肃认真对待实验的态度，使学生产生热爱科学、尊重科学规律、勇于克服困难、想要进行科学探索的情感，并把实事求是的作风带到平时的学习和生活中去。
在实验素材的选择上要结合教材，结合学生实际，结合我国现阶段的背景精心挑选，培养学生正确的人生观、价值观。把学生自身的发展与祖国紧密联系起来。比如，在学习《宇宙航行》时，可以讲一讲我国的航天事业，“北斗导航系统”、“玉兔号”、“天宫一号”等；在学习《反冲运动》时，可以把我国的长征系列运载火箭、东风战略导弹做一下介绍；在讲到《核裂变和核聚变》时，可以把“两弹一星”的纪录片找出来让学生们看看。这样不仅可以激发学生兴趣，可以让学生了解我国科学技术的迅猛发展，还可以让学生知道我国科技工作者所付出的艰辛和努力。增强学生的责任感、使命感，增强学生的民族自豪感、国家认同感。
总之，为适应时代和学生发展的需要，我们每位物理教师应当努力提高自身素质，转变教育教学观念，改进教学方法，营造良好的育人环境，进一步提升学生适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。紧贴学生发展的实际，从学生发展的特点和需求出发，培养根于中华优秀传统文化土壤中能主动、积极回应中国现代化建设伟大召唤的人才，落实“立德树人”根本任务，为学生的终身发展奠定基础。
参考文献：
[1]人民教育出版社：《普通高中物理课程标准（2017版）》