基于核心素养的物理实验能力探究

一、“双基”、三维目标、核心素养的关系

教育部于1952年3月颁布的《中学暂行规程（草案）》中首次明确提出了“基础知识”和“基本技能”的“双基”理论体系。其中，知识基础处于核心的位置，而能力基础则是处于附属位置。在以培养学生的知识基础为核心的教学中，学生的知识掌握得到了很大程度的发展，但是其能力与其他方面的培养却被忽略掉，这种教学很容易导致形成“填鸭式”教学模式，学生机械性地进行知识记忆与学习，而不会“学以致用”。这种教育下培养出来的学生很难适应社会。当然，我们也不能否认“双基”教学对于我国基础教育的促进作用。在意识到“双基”教学存在的问题之后，教育部提出了“三维目标”。

三维目标的提出无疑是教育界的一大创举，它意味着教学从量变到质变的跨越。三维目标包括“知识与技能目标”“过程与方法目标”“情感、态度与价值观目标”。三维目标指出，教学过程中，在教授学生知识的基础上，更要注重对学生能力的培养，以及对学生情感与价值观的培养。三维目标下的教学要秉承“以人为本”的原则，课堂中要从“教师为主”转化为“学生为主”，注重学生的全面发展。三维目标持续了10年之久，无数学者对其进行过研究与解读。它对我国教育的影响与发展有着十分重大的影响与推动作用。随着我国基础教育的不断改革与发展，2014年教育部又在《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中首次提出了“核心素养”这一概念。核心素养的提出是对三维目标的传承与超越。物理核心素养中的“物理观念”“物理思维”“实验探究”实际上是三维目标中“知识与技能目标”“过程与方法目标”的整合，而“科学态度与责任”则是对“情感、态度与价值观”的进一步升华。核心素养的提出不仅仅是对三维目标的整合与升华，更体现了教学与育人的全面融合。

从“双基”到“三维目标”、再到现在的“核心素养”，一步步的变化都体现了我国教育的不断改革与发展。我国教育的教育版本不断升级，在学科教学中体现了从知识本位到学生本位的不断转换。我国的教育只有不断改革、不断进步，才能培养出适应社会全面发展的人才。

二、理论基础

（一）建构主义教学理论

建构主义思想是由皮亚杰、维果茨基等心理学家提出的。建构主义所包含的内容十分丰富，其核心思想是“建构、协作、提升”。在传统教学中，教师的主要任务是将知识传授给学生，学生进行机械性的记忆与学习，结果是学生知道知识的内容却不会应用，成为“高分低能”的人。这种传统的教学模式不利于学生创新性思维的培养。

建构主义认为，知识不能是教师简单地传授给学生的，而是学生依据自己已有的知识与经验进行主动建构而得来的。学习应该是主动建构的过程，教师将知识传授给学生，学生丧失了主动建构的过程便犹如单方面的接受。教师在教学中应该以一个启发者的姿态，留给学生足够的时间和空间，让他们探索建构出属于自己的知识体系。建构主义强调有意义的学习，学生掌握的知识不应是僵硬呆板、只留于表面的，应将内容进行精细加工，理解所学内容，能做到学以致用，将所学内容与生活实际相联系，让学生在学习中能更快地做到知识的迁移。

根据以上阐述我们不难发现，建构主义的诸多观点与培养学生核心素养的要求相吻合。学生学习到的物理知识不是教师简单传授而来，而是结合已有的生活知识与经验自己建构得来的。核心素养所要培养的是学生对所学的知识能进行加工消化，使其真正变成自己的东西，能进行灵活应用。建构主义的理论为教师编写培养学生核心素养的教案提供了有力的理论帮助。因此，教师在教学中也要秉承建构主义中的“学生为主”的核心理念。

（二）终身学习教学理论

1965年，法国教育学家保尔·朗格朗第一次提出了终身教育的理念。他在报告中指出：“学校教育只是每个人受教育过程的必经阶段而不是全部过程，不能把学校教育和教育等同起来，接受教育应该是每个人从生到死的事情。教育应该能够在需要的时候以最好的方式提供必要的知识和技能。”终身学习研究者认为，教育应贯穿于人的一生，而不应该随学生时代的结束而终结。因此，教育不应只关注学生对知识的掌握，更应培养学生的个人素养与技能，教会学生如何学习，让他们能真正有能力适应社会并解决各类问题。

核心素养理念是希望学生能够习得适应终身发展和社会发展所需要的必备品格和关键能力。对于物理核心素养来说，学生在走出物理课堂之后抛掉所学习的物理知识，真正留下来的适用于学生一生的便是我们所提的核心素养。因此，终身教育的理念应被重视，培养学生终身学习的愿望和能力，应从核心素养开始，将终身学习的理念加入其中，将核心素养的培养落实到教学计划当中。

（三）“STSE”教学理论(www.xing528.com)

20世纪80年代，欧美国家已经提出了STS课程。20世纪90年代，美国和加拿大在STS的基础上再次更新了STSE的教育观念。STSE是科学（science）、技术（technology）、社会（society）、环境（environment）的英文缩写。STSE教育强调科学、技术与社会以及环境的相互关系。重视科学技术在社会生产、生活环境和社会发展中的作用，是指导和实施学科教育的新理念。STSE教育理念更强调知识的应用与问题解决的能力。在课堂教学中，教师可以当今社会热点作为教学的切入点，激起学生的学习兴趣，培养学生问题解决的能力与情感和生活态度的正向引导。

物理是一门与生活联系很紧密的学科，生活中很多常见的自然现象往往会成为我们研究的对象，在研究的过程中，我们会针对某个问题提出疑问，从而进一步探究其原因。将STSE教育理念根植于学生的观念中，是为了提高我们的生活质量，解决生活中面临的实际问题，促进社会的更好发展。

STSE教育理念为我们提供了一个新的学习物理的视角，从生活走向物理，再从物理走向生活，将所学知识与社会环境紧密相连，这也为教师培养学生的物理核心素养提供了十分丰富的材料。物理核心素养与传统的知识灌输最大的区别就是，物理核心素养更加注重知识与生活的内在联系，学以致用，解决生活中的实际问题。因此，在培养学生物理核心素养的过程中，STSE教学理念是必不可少且至关重要的。

三、物理实验课的不足之处

（一）物理观念方面，忽视学生对实验知识的理解

物理观念是物理规律、概念在学生头脑中的升华和凝练，而物理实验则是学生认识、升华和凝练物理观念的途径。物理实验课的教学都有流于形式的特点，对于高考要求的实验，教师会带领学生走进实验室动手操作，对于没有明确要求的则不然。在学生实验之前，教师已将实验步骤以及实验中的易错点都一并详细地告知学生。学生只是按照教师的指令来做实验，并没有真正理解这么做的原因，也没有体会到物理实验的精髓，因此学生难以在实验中弥补自身物理观念上的不足。比如，测量当地重力加速度时需使用到电火花打点计时器，在学生利用电火花打点计时器测量当地重力加速度之前，教师就已经在课堂上告知学生使用电火花打点计时器的步骤、注意点以及注意的原因。整个过程都是教师单方面的讲述，学生在缺乏直接经验的情况下，对于教师描述的使用方法是一知半解的。教师告知学生电火花打点计时器要固定在水平桌面上以及固定在水平桌面上的原因等，整个环节缺乏师生间的交流互动。学生对于教师给出的知识点只是死记硬背，没有真正意义上的理解、消化。故而，在学生进入实验室进行物理实验时，实验效率并未因为教师的讲解而提高，关于教师提醒的易错点，学生仍然在出错。实验课教学忽视学生对实验操作方法等的理解，学生将所学物理知识升华为物理观念的过程中出现阻碍，导致学生的物理观念难以得到发展。

（二）科学思维方面，重“临摹”，忽视学生自主思考

物理实验课离不开学生的自主思考，缺乏学生思考的实验课是没有活力的。实验课教学几乎都是学生对教师实验的“临摹”，学生缺乏自主思考与探究的过程，与学生物理学科核心素养中的科学思维不符。比如，游标卡尺和螺旋测微器都是教师直接将精确度以及读数方法等告诉学生，而不是让学生进入实验室自主摸索思考。诸如此类的情况还有很多，教师为了提高实验效率，节省课堂时间，忽视了对学生实验思维能力的培养。教师在学生进入实验室动手实验时，要求学生“速战速决”，而不是给学生充分的时间去思考实验中出现的问题，目的就是利用实验课剩下的时间进行例题讲解。物理是一门以实验为基础的科学，应该通过实验得出真理，而现在的实验课教学无疑是本末倒置了。高中物理实验对于学生科学思维能力的要求是很高的，而这种思维能力是需要在实验课教学中通过学生自主探究实验才能得到提高的。实践是检验真理的唯一标准，缺少实践经验的学生又如何能理解物理世界的真理呢？物理实验课忽视学生的自主思考，导致学生物理学科核心素养中的科学思维难以得到发展。

（三）科学探究方面，忽视学生探究性实验能力的培养

物理实验课中，学生缺乏自主探究经历，与核心素养中科学探究的要求不符。相比知识理论课和习题课来说，实验教学课的数量是少的，而其中探究性实验课数量则是少之又少。在高中阶段，受应试教育的压力，学校更注重学生的考试所得分数，直接导致了对于物理实验课的忽视。对于高考明确要求的实验，学校教师会安排学生进入实验室进行操作；而对于高考中并未要求的实验，教师则采取了半放弃的态度，在课堂上简略带过。为了节省上课时间，教师会利用PPT播放实验视频，进行简单的讲解，剩下的时间则用来进行物理理论知识的教学。教师自己动手进行演示实验，而学生只是作为观众。无论是通过PPT还是通过教师的演示实验来学习，学生都没有亲身参与实验，对实验只是留下了浅显的表面印象。所谓教学，是教师教和学生学的双边活动，而在整个实验教学中，只突出了教师的教，而忽视了学生的学。学生的探究权利被剥夺，教师占领了绝对主导地位，这种教学方式是不符合核心素养教育要求的。高中物理实验课教学要紧追时代的步伐，结合新课改，注重培育学生的物理学科核心素养，在课堂上突出学生的主体地位。教师要不断探索，不断优化实验教学方式，带领学生真真正正地参与到物理实验的探究中来。学生只有亲身经历了，不断纠正自己在实验中出现的错误，才能真正地成长，体会到物理学习的乐趣所在。有了学习的动力，学生才能主动进行物理学习。学生在物理实验课中缺乏科学探究的经历，学习物理的求知欲没有被调动，导致学生物理学科核心素养中的科学探究能力难以得到发展。

（四）科学态度与责任方面，忽视学生创新能力的培养

科学态度与责任要求学生具有创新能力，要求实验与生活紧密联系，但实验课教学却忽略了这些。学生具有创新思维，能让学生明确实验的精髓。比如，在“探究物体加速度、力和物体质量”的实验中，通过创新减小实验误差，能让学生更透彻地理解实验的目的和结果。创新能让学生勤思、乐学，激发学生的求知欲。再者，在实验课教学中，教师都是带领学生去实验室，利用实验室仪器进行实验，冰冷的实验仪器脱离日常生活，不利于对学生科学态度与责任的培养。教师应结合教材设计出符合生活实际的实验，使学生乐于实验。教师需鼓励学生去生活中做实验，学生在实验中体会到生活与物理的紧密结合，培养学生严谨的科学态度和坚韧不拔的意志。实验课教学中有效利用生活实验，能提高实验课教学效率。实验课教学脱离日常生活，忽视学生创新精神的培养，导致学生的科学态度与责任难以得到发展。