實驗學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)教學(xué)
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摘要：隨著教學(xué)改革的深入，對教學(xué)要求也不斷更新，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展是當(dāng)前教育的重要任務(wù)之一。物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗教學(xué)是物理教學(xué)不可缺少的一部分，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的一種重要教學(xué)手段。文章基于核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其主要內(nèi)容，提出了在物理實驗中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)策略。
關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);物理實驗;教學(xué)策略
核心素養(yǎng)是指學(xué)生接受相應(yīng)階段的教育后，必需要具備的基本素質(zhì)和關(guān)鍵能力，目的是為了能滿足個人終身發(fā)展和社會發(fā)展的需要，中學(xué)生一旦建立起核心素養(yǎng)，對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，對促進(jìn)學(xué)生終身學(xué)習(xí)和全面發(fā)展都起著至關(guān)重要的作用。核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要落實到具體的學(xué)科教學(xué)中，為了能切實了解以核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)的新課程改革，必須要深入的理解學(xué)科核心素養(yǎng)，每門課程對學(xué)科核心素養(yǎng)的理解也千差萬別。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念素養(yǎng)”“物理思維素養(yǎng)”“物理探究素養(yǎng)”和“科學(xué)責(zé)任素養(yǎng)”四個要素。教師不單要注重學(xué)生知識和技能的學(xué)習(xí)，還要注重學(xué)生情感、態(tài)度、價值觀等多方面非智力因素的發(fā)展，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
（一）物理觀念素養(yǎng)“物理觀念素養(yǎng)”是指在物理學(xué)學(xué)習(xí)與研究過程中形成的對物質(zhì)世界本質(zhì)的看法。它為學(xué)生從物理學(xué)的觀點認(rèn)識自然現(xiàn)象、解決實際問題提供了基本的依據(jù)，是能夠在頭腦中對物理概念和物理規(guī)律進(jìn)行提煉和完善的物理思想。在不同階段的物理學(xué)習(xí)中，相應(yīng)的物理觀念也有所不同，學(xué)生通過對物理觀念的學(xué)習(xí)，可以很好地幫助學(xué)生用物理的“眼光”看待世界，了解生活中的物理知識進(jìn)而幫助學(xué)生解決實際問題。
（二）物理思維素養(yǎng)“物理思維素養(yǎng)”是指在學(xué)習(xí)和研究 物理學(xué)的過程中必須具備的一種思維方式，它能讓學(xué)生從物理學(xué)的觀點出發(fā)去理解客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)部發(fā)展規(guī)律和相互轉(zhuǎn)換關(guān)系；能對抽象的事物在經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上構(gòu)建理想模型，進(jìn)而將抽象的事物一般化，將復(fù)雜的事物簡單化；根據(jù)事實證據(jù)并通過科學(xué)的論證推理，對存在矛盾的觀點大膽地提出質(zhì)疑，然后從不同的角度出發(fā)，對其所質(zhì)疑的觀點提出不同見解的創(chuàng)造性想法。物理思維素養(yǎng)不能在短時間內(nèi)形成，是長時間進(jìn)行物理思維訓(xùn)練的結(jié)果，是一種潛移默化的過程。
（三）物理探究素養(yǎng)“物理探究素養(yǎng)”是指學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)并提出物理問題，形成猜想假設(shè)，根據(jù)問題的需要，選擇收集有用的信息，根據(jù)事實證據(jù)和邏輯思維對問題做出合理的解釋和解決，讓學(xué)生具有能夠合理表達(dá)解決問題的過程和對結(jié)果進(jìn)行合理解釋的意愿和能力。
（四）科學(xué)責(zé)任素養(yǎng)“科學(xué)責(zé)任素養(yǎng)”是指學(xué)生在接受物理教育之后，能認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)、了解科學(xué)技術(shù)、形成對科學(xué)技術(shù)的正確態(tài)度和在日?；顒又胸?fù)責(zé)任的良好行為，能掌握正確的價值觀念，產(chǎn)生對自然的敬畏和對自然的尊重的意識，提高其環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的意識，從而提升學(xué)生的社會責(zé)任感。
二、實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要意義
（一）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣物理學(xué)其學(xué)科特點體現(xiàn)為“四多”，概念多、定義多、規(guī)律多、公式多，這“四多”成為許多學(xué)生學(xué)習(xí)的困難，“概念不理解、定義不準(zhǔn)確、規(guī)律找不到、公式不會用”，這些困難都會使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。這就需要教師在設(shè)計教案時，加入能夠吸引學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)環(huán)節(jié)，而物理實驗可以做到這一點。新奇有趣的實驗，能讓學(xué)生對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生好奇感，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，從而能讓學(xué)生主動地去探索物理知識，學(xué)生的學(xué)習(xí)動力增強了，知識水平自然也會隨之提升。
（二）培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力物理實驗是培養(yǎng)學(xué)生各方面能力的一個好的方法，傳統(tǒng)的物理教學(xué)注重知識的傳遞，而忽視實驗探究過程，實質(zhì)上實驗探究知識的過程和結(jié)果一樣重要。通過實驗教學(xué)，使學(xué)生獲得親身體驗，完成從了解物理現(xiàn)象，理解物理知識，到運用物理規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，這既能豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)用科學(xué)的方法研究問題與解決問題，又有利于學(xué)生形成尊重事實、尋求真理的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生探究新事物的能力。
（三）增強團隊合作意識在當(dāng)代社會快節(jié)奏的工作和生活中，個人與群體之間的溝通與合作是非常重要的，學(xué)生需要具備合作與交流能力，為以后的學(xué)習(xí)工作打下基礎(chǔ)。物理實驗可以為學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生和老師之間的交流合作提供廣闊的空間與舞臺，通過小組合作實驗，讓學(xué)生明白團體的重要性，增強學(xué)生的合作意識，同時又形成和諧的人際關(guān)系。
三、在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的策略
（一）通過實驗觀察各物理量之間的關(guān)系，促進(jìn)物理觀念的形成物理觀念是物理概念和規(guī)律在頭腦中的提煉和升華。教師如果想要培養(yǎng)好學(xué)生的物理觀念，就應(yīng)該要做好物理概念和規(guī)律的教學(xué)①。因此，物理觀念教學(xué)關(guān)鍵的一步就是要讓學(xué)生準(zhǔn)確地掌握物理概念和規(guī)律。然而學(xué)習(xí)物理概念的過程通常是枯燥無聊的，單純地講授，學(xué)生很難真正的理解概念的內(nèi)涵。物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)主要就是從感性出發(fā)，教師可以在講解概念的前后設(shè)置一些新奇有趣的實驗，讓學(xué)生對所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有一個清晰地認(rèn)識，然后根據(jù)實驗現(xiàn)象的特點提出新概念和新規(guī)律。實驗更加直觀地將物理現(xiàn)象和變化過程展示出來，幫助學(xué)生理解概念、總結(jié)規(guī)律，為形成物理觀念奠定基礎(chǔ)。
（二）激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新意識，有助于物理思維的培養(yǎng)現(xiàn)代教育更注重訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)。教育的重要目的之一就是教會學(xué)生如何去思考問題，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，物理思維是物理學(xué)科的重要組成部分。提出質(zhì)疑和創(chuàng)新能力是物理思維的基礎(chǔ)，質(zhì)疑也是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，是創(chuàng)新的第一步，只有對一些觀點提出質(zhì)疑才能夠進(jìn)行創(chuàng)新。在物理學(xué)的發(fā)展歷史上，科學(xué)家提出的任何新的概念、理論和規(guī)律，都是對前人的結(jié)論存在質(zhì)疑，然后運用創(chuàng)新思維提出自己的觀點、建立新的概念和規(guī)律。創(chuàng)設(shè)實驗情境，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神。教師應(yīng)該為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的實驗環(huán)境，設(shè)置適當(dāng)?shù)膯栴}情景，根據(jù)實驗?zāi)康奶岢鱿鄳?yīng)的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維②。創(chuàng)設(shè)問題情境有多種方式：教師可以從學(xué)生的生活經(jīng)驗中提出問題；可以用簡單有趣的小實驗提出問題；緊密結(jié)合學(xué)生認(rèn)知來提出問題。如在學(xué)習(xí)之前，可以介紹一些物理學(xué)的發(fā)展歷史，通過向?qū)W生介紹物理學(xué)家的不同觀點，并且利用學(xué)生之前的知識積累和感性認(rèn)識，使學(xué)生在心理上產(chǎn)生疑問，進(jìn)而提出問題，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神，同時激發(fā)學(xué)生的求知欲望。增加課外實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。培養(yǎng)物理思維要求學(xué)生具有發(fā)現(xiàn)問題的能力，只有發(fā)現(xiàn)了問題學(xué)生才能根據(jù)問題設(shè)計相應(yīng)的解決方案，從而使學(xué)生的物理思維得到良好的鍛煉。教師需要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，在實驗教學(xué)中，不能只講授教材中的實驗，可以根據(jù)實際情況，設(shè)計一些有趣的課外實驗，課外實驗的不確定因素多，給學(xué)生留出了更大的思考空間，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如利用生活中的物品指導(dǎo)學(xué)生做一些有趣的小實驗，利用這種方式既節(jié)約了實驗成本，把生活中的一些東西變廢為寶，讓學(xué)生體會到物理學(xué)與生活的緊密聯(lián)系，又培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與動手能力；再如可以開放實驗室，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識點自己動手設(shè)計實驗，體驗創(chuàng)新樂趣。
（三）體驗實驗過程，培養(yǎng)學(xué)生物理探究素養(yǎng)物理探究式實驗教學(xué)在對提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面具有很大的影響，在物理課程中，實驗與探究密切相關(guān)，實驗是最重要的科學(xué)研究方法之一，通過實驗探究得到的經(jīng)驗事實非常具有說服力。因此，實驗教學(xué)對學(xué)生物理探究素養(yǎng)的培養(yǎng)意義重大。物理探究是一個探索過程，它是以科學(xué)思維為核心，在提出質(zhì)疑和創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)上開展探究過程，每個探究環(huán)節(jié)緊密相扣，逐層遞進(jìn)式地影響學(xué)生的物理探究素養(yǎng)。在實驗課上，應(yīng)盡可能地將教師演示驗證的過程轉(zhuǎn)變成學(xué)生動手探究過程③。科學(xué)探究應(yīng)該貫穿于整個實驗當(dāng)中，這樣才能充分發(fā)揮探究的作用，要突出以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，讓學(xué)生帶著自己的問題設(shè)計實驗，展開實驗探究過程。學(xué)生只有親身體驗實驗過程，感悟?qū)嶒灧椒ǎ拍茉鰪妼W(xué)生以科學(xué)方法解決問題的意識。因此突出學(xué)生在實驗中的主體地位，是培養(yǎng)學(xué)生物理探究素養(yǎng)的關(guān)鍵。
（四）指導(dǎo)學(xué)生正確的面對失敗，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)責(zé)任素養(yǎng)。實驗是一種科學(xué)的研究方法，要求學(xué)生能夠從事實中尋求真相，尊重事實，對科學(xué)研究承擔(dān)責(zé)任。同時，實驗并不總是順利的，學(xué)生在進(jìn)行實驗時，可能會遇到許多突發(fā)情況導(dǎo)致實驗結(jié)果出現(xiàn)錯誤，這就要求學(xué)生應(yīng)具有不怕挫折與失敗、堅忍不拔地追求科學(xué)的精神，能夠做到善始善終。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行評估與反思，不允許弄虛作假，科學(xué)來不得半點虛偽，科學(xué)責(zé)任是在日常的教學(xué)中一點一滴培養(yǎng)起來的。學(xué)生在實驗中能明白尊重客觀數(shù)據(jù)的重要性，從而養(yǎng)成善于思考、實事求是的科學(xué)態(tài)度，增強學(xué)生的科學(xué)責(zé)任感。
四、結(jié)語
實驗在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的作用是任何其他教學(xué)方法不能替代的，教師應(yīng)充分發(fā)揮實驗在物理教學(xué)中的重要作用，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和固定的教學(xué)思維，堅持學(xué)生的主體地位。運用實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望，鼓勵學(xué)生大膽猜想，積極參與，讓學(xué)生在實驗中體會物理學(xué)習(xí)的快樂，在潛移默化的過程中使學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)得到不斷提高。
作者：金思雨 蘆穎 單位：佳木斯大學(xué)理學(xué)院
