浅析基于实验设计的高中物理核心素养培育
黄红泰
摘 要：核心素养是当代教育改革的焦点，物理作为高中学习的重要组成部份，起到培养学生科学素养和思维的作用。学生通过高中物理的学习，可以培养其内化物理学科必备的品质和关键的能力，例如具备物理观念、科学思维、实验探究、科学态度和责任等多个方面的素养。本文从高中物理的实验设计入手，倡导教师根据物理核心素养的培育目标来开展实验教学，通过自主探究实验和创新实验等方式，培养学生的核心素养，进而提升学生的学习能力，提高教学效果。
关键词：高中物理；核心素养；实验教学；课程设计
引言
物理实验在高中物理教学中的重要性不言而喻，但有些老师在实验教学中，只重现象和结果却轻视了方法和过程分析，急功近利，看似探究的各个环节都有，实则多为教师包办，学生的核心素养没有得到提升，教学会陷入“越教越难教”的困境。在全面培养学生物理核心素养的要求下，教师必须依据实际情况创新教学方式，特别是在实验教学中挖掘并培养学生的物理核心素养。
1 高中物理核心素养的概念及内涵
1.1 物理核心素养的意义
物理是一门理论与实践紧密联系的学科，物理学科的学习对提高学生的核心素养及学生科学观和社会认知的培养有极大帮助。高中物理教学培养学生物理核心素养主要体现在：正确理解物理的基本内涵；构建物理知识系统和思维方法；提高学生能够善于发现问题、解决问题的能力；培养学生实事求是的科学态度和认真负责的科学责任。
1.2 物理核心素养的内涵
从核心素养的角度理解物理实验教学可以发现，通过物理实验教学培养学生解决实际问题的能力，不但能够为学生提供进行物理实验的动力，还可以提高学生的求知欲望。求知欲望是学生学习的源动力，所以在实验教学中重视物理核心素养的培育，能够促进学生学习能力的提升，进而反哺于课堂教学，提高课堂教学效果。
2 实验教学与物理核心素养培养的关系
2.1 物理实验中核心素养的培养目标
物理实验教学的目标设定关系到课堂教学的效果，因此在实验教学中，实验的目的、方法、现象及分析论证要有一个合理预设。教师在实验设计过程中，一定要准确把握本节课重点培养学生哪方面的物理核心素养，通过什么方式实现等。实验时不仅要考虑到学生的具体学情，也要关注学生在探究学习中有可能遇到的困难和阻碍，并及时提出解决的方案。例如在电学实验中，以伏安法测电阻为实例引导学生要自己设计实验提出可行性方案，再根据实验室常用电表、电阻箱等实际情况，由学生自己选定研究方案，然后小组讨论选出合理可行的方案来进行实验。通过以上环节可有效克服学生对量程选择、电学实验基本原则和方法理解以及误差分析上的认知困难，从而树立学生自信以及克服困难的优秀品质，达成培养学生物理观念与应用方面的物理核心素养的目标。
2.2 物理实验中物理核心素养培养的优势
物理的许多概念、规律都是建立在实验的基础上，通过归纳、抽象和总结而得到的[1]。物理实验教学，能够有效促进学生对物理概念和规律的理解，并从中体会物理思想，感悟物理方法。在物理实验的教学中，学生通过对实验器材的认识和使用、操作步骤的把握及实验结果的评价等途径来获得知识与技能，同时领悟物理实验的科学思维方法，所以可以说物理实验的教学对物理核心素养的培育有着极大优势。
2.3 物理核心素养促进物理实验教学的开展
学生良好的物理核心素养，将有效促进物理实验教学乃至物理教学的开展。从物理核心素养的概念可以知道，物理核心素养重在物理观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任这四个方面[2]。而这四个方面对于物理实验教学都有着非常大的推进作用，例如我们很多物理实验都是源自生活情境，通过一般物理现象揭示物理的原理。而物理观念的形成和应用这一物理核心素养能够让学生对源自生活情境的物理实验更好的理解和探究。
3 基于物理核心素养培养的课程设计
3.1 做好课本小实验，培养学生物理观念
物理实验中有很多是和我们生活息息相关的，无论是在力学领域还是在电学领域。所以我们可以通过生活中的实际情境、常识进行物理实验器材的拓展，从而培养学生物理核心素养中的物理观念及应用能力。物理教材中的“迷你实验室”精选了许多可操作性强的小实验，如力的分解、弹性势能、电磁感应的应用等小实验，都是利用生活中的物品作为实验器材，取材容易，成本低，学生感觉亲切，又能说明问题，教师应尽可能的收集这些器材进行实验，让学生的物理观念在实验过程中得到沉淀和升华。
3.2 设计自主探究实验教学，培养学生科学态度与责任
实验教学中，引导学生自主探究，能够有效地培养学生的科学态度与责任[3]。因为学生通过探究，思维和能力都会得到提升。自主探究实验不但让学生投入到实验中主动发现问题并开展积极地探索，还让学生在质疑与探究过程中提高运用知识解决问题的能力。因此，我们可以有意识地设计较多的学生自主探究实验。例如探究力与物体速度及速度改变的关系；观测平抛运动的轨迹；感应电流产生条件的实验改进探究等。通过自主探究实验，学生不但互相启发和帮助，还能调动思维潜能。例如在探究产生感应电流的条件的实验中，我们可以通过磁场不动，让闭合线路中的一部分导线“动”；磁场不动，让闭合线路在磁场中的面积“变”；或仅让线圈与磁场方向的夹角“变”；闭合线路不动，让磁场“动”；磁场和闭合线圈不动，让磁场“变”等多种方式展开实验，从而探究感应电流产生的条件。
3.3 鼓励实验创新，培养学生创新意识和思维
实验创新可以是器材的创新、方法的创新、以及实验目标的创新等。例如有些实验器材较为复杂昂贵、不能让学生大量重复实验；或者有些实验过程过于复杂，需要简单化；或者部分实验演示性较差，需要改进等。遇到以上情况的时候，我们可以大胆进行实验创新，不但提高了教学效果，而且可以培养学生的创新意识和思维，巩固物理核心素养培育效果。例如在静电学习过程中，我们可以启发学生制作一个静电除尘器，让他们进一步深刻理解物理的概念和规律。首先我们可以在一个塑料瓶内用螺丝和笔芯构成两级，在两级分别连接到手摇发电机的两端。当手摇发电机以100转/分钟的速度转动时，大约可产生2万伏的高压。在高压场的作用下，瓶内产生大量电子和离子，烟尘微粒带电，在电场力的作用下被吸附到极板上，从而达到除尘效果。本实验演示效果特别明显，在实验器材制作过程中，可以让全班学生产生浓厚的学习兴趣，激发学生的创新精神和创造热情。通过实验创新，培养了学生科学本质、科学态度、科学伦理等要素，而且创新过程中学生不迷信权威，积极思考，大胆实践，实事求是，创新能力得到提高。
总之，物理核心素养的培育，实际上就是在物理知识讲授的过程中，形成物理观念和科学精神。物理实验教学过程中核心素养的培养，需要教师不断进行教学研究，选择效果明显、可操作性强的教学方式与方法，促进学生核心素养的培育，提升学生终生学习的能力。
参考文献：
[1]魏启明.谈如何学好中学物理[J].物理教学探讨.2004（2）：1-2.
[2]林明華.高中物理核心素养的内涵与培养途径[J].福建基础教育研究.2016（2）：4-6.
[3]夷延武.浅谈高中物理教学中的实验教学[J].中学生数理化（学研版）2015（8）：12-12.
摘 要：核心素养是当代教育改革的焦点，物理作为高中学习的重要组成部份，起到培养学生科学素养和思维的作用。学生通过高中物理的学习，可以培养其内化物理学科必备的品质和关键的能力，例如具备物理观念、科学思维、实验探究、科学态度和责任等多个方面的素养。本文从高中物理的实验设计入手，倡导教师根据物理核心素养的培育目标来开展实验教学，通过自主探究实验和创新实验等方式，培养学生的核心素养，进而提升学生的学习能力，提高教学效果。
关键词：高中物理；核心素养；实验教学；课程设计
引言
物理实验在高中物理教学中的重要性不言而喻，但有些老师在实验教学中，只重现象和结果却轻视了方法和过程分析，急功近利，看似探究的各个环节都有，实则多为教师包办，学生的核心素养没有得到提升，教学会陷入“越教越难教”的困境。在全面培养学生物理核心素养的要求下，教师必须依据实际情况创新教学方式，特别是在实验教学中挖掘并培养学生的物理核心素养。
1 高中物理核心素养的概念及内涵
1.1 物理核心素养的意义
物理是一门理论与实践紧密联系的学科，物理学科的学习对提高学生的核心素养及学生科学观和社会认知的培养有极大帮助。高中物理教学培养学生物理核心素养主要体现在：正确理解物理的基本内涵；构建物理知识系统和思维方法；提高学生能够善于发现问题、解决问题的能力；培养学生实事求是的科学态度和认真负责的科学责任。
1.2 物理核心素养的内涵
从核心素养的角度理解物理实验教学可以发现，通过物理实验教学培养学生解决实际问题的能力，不但能够为学生提供进行物理实验的动力，还可以提高学生的求知欲望。求知欲望是学生学习的源动力，所以在实验教学中重视物理核心素养的培育，能够促进学生学习能力的提升，进而反哺于课堂教学，提高课堂教学效果。
2 实验教学与物理核心素养培养的关系
2.1 物理实验中核心素养的培养目标
物理实验教学的目标设定关系到课堂教学的效果，因此在实验教学中，实验的目的、方法、现象及分析论证要有一个合理预设。教师在实验设计过程中，一定要准确把握本节课重点培养学生哪方面的物理核心素养，通过什么方式实现等。实验时不仅要考虑到学生的具体学情，也要关注学生在探究学习中有可能遇到的困难和阻碍，并及时提出解决的方案。例如在电学实验中，以伏安法测电阻为实例引导学生要自己设计实验提出可行性方案，再根据实验室常用电表、电阻箱等实际情况，由学生自己选定研究方案，然后小组讨论选出合理可行的方案来进行实验。通过以上环节可有效克服学生对量程选择、电学实验基本原则和方法理解以及误差分析上的认知困难，从而树立学生自信以及克服困难的优秀品质，达成培养学生物理观念与应用方面的物理核心素养的目标。
2.2 物理实验中物理核心素养培养的优势
物理的许多概念、规律都是建立在实验的基础上，通过归纳、抽象和总结而得到的[1]。物理实验教学，能够有效促进学生对物理概念和规律的理解，并从中体会物理思想，感悟物理方法。在物理实验的教学中，学生通过对实验器材的认识和使用、操作步骤的把握及实验结果的评价等途径来获得知识与技能，同时领悟物理实验的科学思维方法，所以可以说物理实验的教学对物理核心素养的培育有着极大优势。
2.3 物理核心素养促进物理实验教学的开展
学生良好的物理核心素养，将有效促进物理实验教学乃至物理教学的开展。从物理核心素养的概念可以知道，物理核心素养重在物理观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任这四个方面[2]。而这四个方面对于物理实验教学都有着非常大的推进作用，例如我们很多物理实验都是源自生活情境，通过一般物理现象揭示物理的原理。而物理观念的形成和应用这一物理核心素养能够让学生对源自生活情境的物理实验更好的理解和探究。
3 基于物理核心素养培养的课程设计
3.1 做好课本小实验，培养学生物理观念
物理实验中有很多是和我们生活息息相关的，无论是在力学领域还是在电学领域。所以我们可以通过生活中的实际情境、常识进行物理实验器材的拓展，从而培养学生物理核心素养中的物理观念及应用能力。物理教材中的“迷你实验室”精选了许多可操作性强的小实验，如力的分解、弹性势能、电磁感应的应用等小实验，都是利用生活中的物品作为实验器材，取材容易，成本低，学生感觉亲切，又能说明问题，教师应尽可能的收集这些器材进行实验，让学生的物理观念在实验过程中得到沉淀和升华。
3.2 设计自主探究实验教学，培养学生科学态度与责任
实验教学中，引导学生自主探究，能够有效地培养学生的科学态度与责任[3]。因为学生通过探究，思维和能力都会得到提升。自主探究实验不但让学生投入到实验中主动发现问题并开展积极地探索，还让学生在质疑与探究过程中提高运用知识解决问题的能力。因此，我们可以有意识地设计较多的学生自主探究实验。例如探究力与物体速度及速度改变的关系；观测平抛运动的轨迹；感应电流产生条件的实验改进探究等。通过自主探究实验，学生不但互相启发和帮助，还能调动思维潜能。例如在探究产生感应电流的条件的实验中，我们可以通过磁场不动，让闭合线路中的一部分导线“动”；磁场不动，让闭合线路在磁场中的面积“变”；或仅让线圈与磁场方向的夹角“变”；闭合线路不动，让磁场“动”；磁场和闭合线圈不动，让磁场“变”等多种方式展开实验，从而探究感应电流产生的条件。
3.3 鼓励实验创新，培养学生创新意识和思维
实验创新可以是器材的创新、方法的创新、以及实验目标的创新等。例如有些实验器材较为复杂昂贵、不能让学生大量重复实验；或者有些实验过程过于复杂，需要简单化；或者部分实验演示性较差，需要改进等。遇到以上情况的时候，我们可以大胆进行实验创新，不但提高了教学效果，而且可以培养学生的创新意识和思维，巩固物理核心素养培育效果。例如在静电学习过程中，我们可以启发学生制作一个静电除尘器，让他们进一步深刻理解物理的概念和规律。首先我们可以在一个塑料瓶内用螺丝和笔芯构成两级，在两级分别连接到手摇发电机的两端。当手摇发电机以100转/分钟的速度转动时，大约可产生2万伏的高压。在高压场的作用下，瓶内产生大量电子和离子，烟尘微粒带电，在电场力的作用下被吸附到极板上，从而达到除尘效果。本实验演示效果特别明显，在实验器材制作过程中，可以让全班学生产生浓厚的学习兴趣，激发学生的创新精神和创造热情。通过实验创新，培养了学生科学本质、科学态度、科学伦理等要素，而且创新过程中学生不迷信权威，积极思考，大胆实践，实事求是，创新能力得到提高。
总之，物理核心素养的培育，实际上就是在物理知识讲授的过程中，形成物理观念和科学精神。物理实验教学过程中核心素养的培养，需要教师不断进行教学研究，选择效果明显、可操作性强的教学方式与方法，促进学生核心素养的培育，提升学生终生学习的能力。
参考文献：
[1]魏启明.谈如何学好中学物理[J].物理教学探讨.2004（2）：1-2.
[2]林明華.高中物理核心素养的内涵与培养途径[J].福建基础教育研究.2016（2）：4-6.
[3]夷延武.浅谈高中物理教学中的实验教学[J].中学生数理化（学研版）2015（8）：12-12.
