浅谈在高中物理实验中核心素养的培养路径
石凯
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石凯,. 浅谈在高中物理实验中核心素养的培养路径[J]. 物理进展,2021.8. DOI:10.12721/ccn.2021.157051.
摘要: 随着中国学生发展核心素养研究成果和《普通高中物理课程标准(2017年版)》颁布实施,从那时,物理教师进行物理教学工作的重点开始向培养学生核心素养转变。这里所说的物理核心素养是指学生在体验物理教学活动的过程中,以物理基础知识为基础,形成的有益于终身发展和社会发展需求必备的素质和技能。新版物理课程标准将物理核心素养分成四个层面,为物理教师培养学生核心素养指出更精确的方向。从此说来,在进行高中物理教学活动的时候,教师要以物理核心素养的不同维度为基础,根据教学需要,应用多样的策略对学生进行教学引导,使学生在获取知识的同时,逐步积累物理素养。
关键词: 高中物理;核心素养;培养策略
DOI:10.12721/ccn.2021.157051
基金资助:

物理知识是高中阶段的基础学科,是学生形成、发展核心素养的基础。在开展物理教学活动时,教师需要立足物理核心素养的不同维度,根据教学需要,应用多样的策略培养学生物理核心能力和素养,为学生终身发展和适应未来时代需求打下坚实基础。文章以物理核心素养的不同层面和角度为切入点,详细阐述培养学生物理核心素养的方法。

一、培养学生物理观念的策略

(一)理清前概念,引发认知冲突

众所周知,高中物理是以初中物理为基础的学科,在参与高中物理教学活动的过程中,学生学习到的初中物理知识一直在发挥作用,甚至初中阶段储备的知识、形成的思维方式在一定程度上直接影响学生的高中物理学习效果。建构主义学习理论认为,学习是学生通过构建新旧知识关系,建立知识结构的过程。所以,在组织高中物理教学的时候,笔者尊重学生的原有的知识结构,同时引导学生理清前概念,产生认知冲突,进一步探索知识的新领域,打牢形成物理观念的基础。

以“闭合电路欧姆定律”教学举例,在初中物理教学中学生对电源、部分电路欧姆定律有一定的认识。立足学生已有的知识,笔者利用希沃投屏进行演示实验,将两个干电池装入预先做好的电路板中,四个小灯泡接成并联,每个支路安装一个开关,电源的两端接上电压表。依次闭合每个支路开关,学生观察到伴随支路增多,灯泡亮度变暗,同时电压示数不断降低,这与他们初中阶段认为两个干电池串联电压就应该为3V要保持不变,产生认知冲突,刺激学生进一步探索新知的积极性和主动性。用此方法驱动学生锻炼思维,培养学生物理的观念和认知。

(二)突破教材框架,建构知识结构

架构知识结构是学生形成物理概念的关键。在参加物理课堂教学活动中,学生每一堂课都能够学习不同的物理知识,这些物理知识是来自物理学的不同方面的,同时也是未经过整合的。在这样的情况下,学生学习到的物理知识往往是物理概念、规律等的具体内容,他们对物理知识并没有深刻认知和理解,也没有在大脑中建构出系统的的物理观念。针对该情况,教师要善于引导学生发现物理知识关系,建构完整的结构。

为了实现这一点,在开展物理教学活动的过程中,笔者会指导学生绘制思维导图,将不同的物理知识点以框架图的形式展现出来,借此清晰地分析知识点间的关系,顺其自然地形成物理观念。

二、培养学生科学思维的策略

(一)体验概念和规律的形成过程

高中生随着认知水平和知识面不断发展,辩证思维和抽象能力在不断地发展。尤其在高中阶段,他们会对学习的物理知识产生质疑,有一种一探物理究竟的想法。针对这一情况,在物理课堂上,教师仅仅教给学生物理结论是不可以的,还需要引导学生理解物理概念、规律形成的原因,让他们能有效地发现物理知识的形成原因,感受物理知识的发展的规律和未来,以此来加深对物理知识的掌握,与此同时,从这一过程中潜移默化地培养和加深对物理思维的理解和认知,促进科学思维能力的进一步加深。

用“探究加速度与质量和合外力关系”举例子,要避免直接告诉学生该实验要平衡摩擦力,反而是引导学生去主动探究。比如,如何使小车能匀加速运动呢?不能用手和弹簧测力计直接拉车加速运动,这样合外力不稳定,那怎么能得到稳定的合外力呢?学生就容易想到用钩码细绳跨过定滑轮拉小车得到稳定合外力。合外力又如何测量?对小车进行受力分析,合外力等于细绳的拉力和小车受到阻力所形成的合力。阻力如何测?拉力如何测?阻力测量存在困难,也使实验变得复杂,引导学生既然不好测,能不能不要测。学生经过一定时间的思考后,引导学生能否将摩擦力平衡掉?该怎么平衡?学生自然就容易想到将水平面改为斜面,让重力的分力平衡摩擦力,那又怎样才能算刚好平衡呢?这就需要小车前面没有拉力,小车后面要拉着纸带匀速下滑。通过这样的教学引导,学生才能更深入的理解为什么要平衡摩擦力,怎么平衡。教师可以进一步引导,除了平衡摩擦,还可以有什么方法可以解决问题?让摩擦力减小到能够忽略不计,类似气垫导轨阻力足够小,就能忽略,不需要平衡。如此设计的教学,就可以让学生真正理解物理知识,在学习中形成研究方法,促进科学思维发展。

(二)注重讲授物理科学方法

物理的科学高效方法是学生掌握物理学科必备的“工具”。教学实践证明,物理科学方法是学生在学生解决物理问题时自主思维的方式,是学生发展物理思维能力的基础。在物理课堂上,教师要以物理知识为基础,注重讲授物理科学方法,使学生通过掌握科学方法自主地分析物理问题,学习物理思维内核,助推物理思维能力发展水平得到发展。

用“自由落体运动”举例,在组织课堂教学过程中,笔者就直接利用伽利略对自由落体运动的研究结果,驱动学生经历这一过程,探究伽利略研究物理的科学过程。

三、培养科学态度与责任的策略

(一)实事求是做实验

实事求是是学生认知客观世界必须具备的一个条件,物理实验是学生直接认识物理世界的主要途径。在物理课堂上,通过操作物理实验,学生可以获取一定的现象和数据,通过对这些现象和数据的分析,得出物理结论,实现对物理知识的深刻理解。物理实验过程是不能有一点差池的。所以,在操作物理实验的过程中,学生要特别注意实验过程中可能出现的误差,实事求是地记录所看到的物理现象和实验数据,通过这种方式来保证物理实验的科学性,养成遵守科学的习惯和意识。

比如,在操作力的合成实验的过程中,理论上的合力与实际的合力在大小或者方向上存在着或多或少的误差。在组织教学活动的时候,笔者立足产生误差的原因,明确地给予学生提示,使学生通过规范操作,最大程度地减小实验所产生的误差,但要求他们实事求是地做好实验。

(二)融入物理史内容

物理史,是学习和研究物理的重要知识,是人类探究认识自然界中的各种声光电热力现象,发现物理规律和本质的一些列过程。在物理教学活动中,融入物理史,不止能够丰富教学内容,拓展学生的物理视野,还能够使学生在把握物理知识的过程中,扎实地理解物理知识,学习到物理学家研究物理知识的细致严谨的态度。所以,在组织物理教学活动时,笔者立足教学实际,让学生门积累物理史,促进学生了解物理知识形成的过程,从诸多物理学家身上学习到研究科学的美好品质。此外,笔者在课堂上还会利用物理史内容创设教学情境,引导学生自主、合作地讨论物理史内容,借此培养学生的良好品质。

四、结语

总而言之,在开展高中物理教学活动的过程中,教师要把握教学改革发展趋势和课程标准中提出的新的教学要求,通过多样的方法培养学生物理观念、科学思维能力、探索探究能力和科学态度和责任,让学生形成适应终身发展和未来社会发展实际的品质和能力,为以后的学习和生活打下坚实的基础。

参考文献

[1]徐伟茗.高中物理核心素养的内涵与实施路径研究[J].理科爱好者:教育教学,2019(1):79.

[2]汤兆坦.高中学生物理核心素养的现状调查及对策研究[J].课程教育研究,2020(48):158-159.

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