浅谈在“光的折射”实验教学中对学生物理学科素养的培养

摘 要：物理学科本身就是利用丰富的生活资源让学生重演物理规律的发现过程，利用掌握的物理规律去解释生活中的具体问题，让学生深深领略、感悟规律发现过程中处理方法的巧妙之处，体验探索和发现的喜悦，感受科学家探究和解决问题的过程中表现出来的毅力和大智慧，形成科学情感、科学态度。培养学生物理核心素养就是要重视和尽可能地运用实验教学。

关键词：物理学科核心素养；实验探究；实验教学

2015年教育部下发的《普通高中物理课程标准修订稿》内部征求意见稿中提出，物理学科核心素养是学生在接受物理教育的过程中形成的适应个人发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，其主要包含了四个方面的要素：物理观念、实验探究、科学思维、科学态度与责任，凸显了物理学科的价值及学生的专业成长。物理学科本身就是利用丰富的生活资源让学生重演物理规律的发现过程，利用掌握的物理规律去解释生活中的具体问题，让学生深深领略、感悟规律发现过程中处理方法的巧妙之处，体验探索和发现的喜悦，感受科学家探究和解决问题的过程中表现出来的毅力和大智慧，形成科学情感、科学态度。培养学生物理核心素养就是要重视和尽可能地运用实验教学。

在物理教学中，为保证有效的课堂教学，实验教学往往占据很重要的地位，教师不仅要重视学生的学科知识积累，更应该重视学生主动参与知识探究的全过程，着眼于学生的动手能力和探索、验证习惯的培养。

基于以上认识，笔者就“光的折射”物理实验教学中谈谈促进物理学科素养的培养。

一、 在导入环节中借助生活案例，通过学生的自我展示来培养知识类物理观念素养

物理观念指的是学生通过物理学习，在深入理解物理学科特征的基础上所获得的对物理的概括性认识。

如在本课题中的导入环节，教师提供一段自制视频：在茶杯放入一枚硬币，选择合适角度恰好看不见，然后向茶杯慢慢注入水，慢慢地又可以看到硬币了，这是为什么？属于什么现象？

此时大胆给予学生表达的机会，学生在原有的认知上很轻松地回答出是光的折射现象，同时也给予机会让学生用自己语言给出光的折射规律，甚至还可以要求学生在黑板上把这种现象的光路图画出来。当下的高中生的已经具备一定的概括抽象事物的能力和语言组织能力，缺少的是用自己的语言来科学准确地描述概念与规律的机会。在这一环节中通过学生的口头表达和黑板的具体展示，加上教师的引导、师生一起讨论，学生对物理知识就有了自己的思维加工，就有了深刻地理解，也就完成了本堂课的知识类物理观念素养

二、 提供实验器材，通过实验来培养探究的素养

实验探究素养是物理核心素养的主要部分，主要包括问题、证据、解释、交流等要素。

在教学中将折射率的展示性实验设计成学生探究型实验，按照素养的要素设计成“提出问题→猜想与假设→设计实验→实验与数据记录→论证”的流程。具体而言，教师从学生已知入射角与折射角大小的定性关系为切入点，以寻找具体的定量关系为目标，以提问的方式引导学生完成。在本环节中关键是教师要始终是作为旁观者、引导者参与，所有的操作都是学生自行完成，问题式的引导贯穿实验探究的各个环节，由此训练学生思维的逻辑性和条理性，培养学生建模能力、运用科学方法解决问题等方面的能力，这是培养学生科学探究素养的关键点。

三、 实验后抽象概括、科学论证，着眼科学思维的培养

《普通高中物理课程标准（征求意见稿）》中指出科学思维素养指的是构建模型、理想化方法、质疑推理、抽象概括、科学论证等方面的能力。

学生在完成实验探究后获得了很多组光从空气射向水中入射角与折射角的大小真实数据，并填入以下表格，这一环节就是要引导学生从真实数据中找出背后隐藏的定量规律，有两个关键性的实践要点需重视：①指导学生设计实验步骤时就应该考虑用表格来收集数据；②在论证总结环节引导学生对两者定量关系大胆猜测：角度之间关系、三角函数值之间关系、之和关系、之积关系、之比关系、二次方关系、三次方关系等等。这一过程可以锻炼学生质疑推理、抽象概括等方面的能力，教师适当地引导学生分析，逐一印证逐一排除入射角与折射角之间存在明显不可能的定量关系，学生在真实的数据面前慢慢地会总结出是存在两者正弦之比为定值的关系。

在这一过程中关键是让学生面对数据大胆猜测大胆验证，为了证明两者之比为定值结论的科学性，还可以引导学生用画坐标图的方式或是提醒学生更换介质再次实验来继续印证，不断地提升学生的科学思维素养。

四、 挖掘生活素材，体验实验魅力，培养学生的科学态度与责任感

只有真真实实的去动手实验，才能感受科学的魅力，只有真真实实沿着先辈们的路径去体验，才会真正地理解物理规律的得出是多么的困难，先辈们处理问题的方法是多么高明。在实验教学中最后的总结环节，得出两者的正弦值之比为常数的结论，并引入折射率这个物理量来反应介质对光线的偏折程度，这一过程看似很简单、很顺畅，但教师务必指明先辈们就是凭借扎实的理论知识、敏锐的洞察力、不断地质疑和论证、不断的实验尝试才会在大量的实验数据中寻找出最本质的规律。这一环节非常重要的，教师只有着眼于物理的科学态度和责任感，实验教学才会真正体现物理学科的本质。

综上所述，实验教学的确是培养学生物理学科素养的有效教学方式。四方面学科素养的培养并没有严格的先后顺序之分，也没有固定的模式可以借鉴套用，教师为保证有效性教学，首先得加强自身的知识积累、理解学科特点，教师根据学生的学习思维特点，将学科素养的培养理念穿插在整个实验教学各个环节，借助常見的生活案例，设计各种探究型实验，着眼于学生的全面发展，去真正推动学生的物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等物理学科核心素养的培养

参考文献：

[1]彭正发.高中物理课堂实验教学存在的问题及优化方案[J].西部素质教育，2016，2（17）：103.

[2]曾志旺.物理观念及其形成与发展的教学策略[J].物理教师，2016（11）.

[3]王高.物理教学中实验探究素养的培养——以“楞次定律”的教学为例[J].教育研究与评论，2016（8）.

作者简介：

张建军，浙江省台州市，浙江省仙居县城峰中学。