核心素養(yǎng)導向下的高效實驗課探索

黃梅花

關鍵詞：高中物理;核心素養(yǎng);高效課堂;6+1教學法

引言?

物理實驗是高中物理的關鍵組成部分，在核心素養(yǎng)的思想導向下，新高考模式更是對物理實驗提出了高層次的要求，把對學生的實驗能力和學科素養(yǎng)的考查設置成考查的難點和區(qū)分度，更是要求教師要注重培養(yǎng)實驗探究能力和提升他們的學科核心素養(yǎng)。實驗過程既是對動作與思維結合的探究實踐活動，又是情感價值觀和學科素養(yǎng)的養(yǎng)成和提升過程。

1 ?實驗教學現狀

在現實的實驗課教學中，教師和學生卻遇到了各種囧境[ 1 ] 。探究性實驗教學，教師需要花費大量的時間和精力做好教學設計，設計好問題情境，預設好學生可能形成的各種實驗方案，實驗中可能出現的各種問題。當教師信心滿滿教學時，現實卻可能是學生基礎參差不齊，部分學生面對探究實驗的方案手足無措，或是實驗操作過程各種不規(guī)范，課堂秩序甚至混亂等各種尷尬場面，課堂無法按預期完成更別談高效。而驗證性實驗教學狀況更不佳。學生認為既然所學的定理定律已是科學正確的，再做實驗驗證豈不是多此一舉，應付任務般的完成。同時，教師也往往認為驗證性實驗可做的價值不高，一般直接分析原理，講解數據處理方法，然后直接進行實驗題訓練。師生的態(tài)度和觀念讓驗證性實驗課可有可無，低效甚至無效。

2 ?核心素養(yǎng)導向下的高效實驗課教學實踐

2.1 ?創(chuàng)設情境，提出問題——導中學

機械能守恒定律的表達式有哪些？在學過的哪些情境和模型中，物體的機械能守恒？如果用該情境或模型驗證機械能守恒定律，需要測量哪些物理量？如何測量？請設計相應的實驗方案。

2.2 ?提出并設計實驗方案——思中學

學生根據前面所學知識，知道物體在以下幾種情境下機械能守恒：自由落體運動、平拋運動、沿光滑斜面運動和做單擺運動等，根據以上情境，設計實驗方案，即方案1：【自由落體運動】測高度h——刻度尺，物體運動速度——打點計時器;方案2：【平拋運動】測高度h——刻度尺，物體運動速度——平拋運動實驗器材;方案3：【沿光滑斜面下滑】測高度h、物體運動水平位移s——刻度尺;方案4：【單擺運動】測高度h——刻度尺，物體運動速度——光電門。

2.3 ?評價各實驗方案——議中學

學生在組內展示自己的實驗方案，相互評價，提出改進方法[ 2 ]。方案1：大家熟悉的模型，易操作，紙帶和限位孔間有摩擦阻力，可加點潤滑劑減小摩擦阻力。方案3：斜面阻力較大，可用氣墊導軌替代斜面如圖1。新設方案5、6：方案1和方案3，用光電門替代打點計時器，如圖1、2減小摩擦阻力，且數據測量方便又精確。

2.4 ?分組實驗探究實踐——做中學

要求各組選擇兩種不同的實驗方案并選擇相應的實驗器材進行操作，記錄數據完成實驗并得出實驗結論。教師巡邏并觀察各組實驗情況，拍攝各組實驗過程中典型的場景照片或視頻。

2.5 ?實驗分析——展中學

教師展示收集的實驗數據和相應的場景照片或視頻。進行比較：

（1）相同方案，結果不同，為什么？

教師：展示方案（1）三組不同的數據結果，你認為哪組數據更科學合理？原因是什么？數據為：（1組：ΔE_P=2.4J ΔE_k=2.4J;2組：ΔE_P=3.31J ?ΔE_k=3.21J;3組：ΔE_P=2.71J ?ΔE_k=2.81J ）

學生1：我認為2、3組數據都錯。由實驗原理可知，實驗數據應該是ΔE_P=ΔE_k，機械能才守恒。

學生2：我認為2組數據是正確的。因為紙帶和限位孔間存在摩擦，有一部分重力勢能轉化為內能，所以ΔE_P實際應該比ΔE_k稍大，才符合事實。

教師：展示看待1、3組的實驗操作照片或視頻，請從實驗操作的規(guī)范性和合理性，如何評價數據誤差？

學生：1組的同學放開重物后還拉著紙帶，物體不做自由落體運動。3組先放紙帶再通電源，應該先通電源再放開紙帶，初速度不為零……

（2）不同方案，哪種更好？為什么？

學生：方案（5）、（6）自由落體實驗用光電門代替方案1、3中的打點計時器，不但避免了紙帶和打點計時器的摩擦造成的誤差，而且測量速度方便精確，數據處理簡單。方案3斜面實驗利用氣墊導軌雖減小了摩擦，但滑塊的懸浮不定，對高度的測量誤差較大。方案2平拋運動實驗中，小球落地點不好確定。誤差大。方案4單擺運動實驗中，小球不好保證在豎直平面內運動，易發(fā)生圓錐擺。

2.6 ? 實驗點評——評中學

教師精講各個方案和各組在實驗中出現的問題以及實驗注意事項并進一步提出優(yōu)化方案[ 3 ]。實驗中出現的各種問題可如何解決？教師引導學生解決問題。

方案3中可將斜面實驗改成將水平面上的，平放氣墊導軌（圖3），將驗證滑塊的機械能守恒改成驗證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能守恒。則改測量高度為測量兩光電門間的距離L即可。方案2可采用平拋運動實驗的改進方案（圖4），即在木板上貼上復寫紙和白紙，讓小球落到板上，印下該位置的小球位置，然后每次將木板水平平移相同距離，記錄各位置的小球位置。方案4單擺實驗教師用DIS實驗進行演示，既可以確保小球在豎直平面內運動，又快速精確處理數據，得出結論。

2.7 ? 實驗拓展——檢中學

教師提問：（1）用圖象法處理實驗數據可以減小實驗誤差。在各方案中，你認為如何作圖更好？（2）方案2中，根據某組的實驗結果和理論結果畫出的s²-h圖象，對比圖線，你認為是什么原因造成實驗結果偏差？（3）DIS實驗中，ΔE_P和ΔE_k不相等，你認為是什么原因？請?zhí)岢龈倪M方法。

3 ?小結

綜上所述，實驗教學不只是單純的實驗操作，更應該注重實驗探究的內涵和科學意義，體現探究的學科價值與學科思維。實驗課應讓學生學會主動去做、認真去做、多樣化去做，從而在求變、求新、求活中進一步提升核心素養(yǎng)。在核心素養(yǎng)導向下，改變傳統(tǒng)的實驗課教法，提高科學探究能力，發(fā)展核心素養(yǎng)，讓學生真正體驗“課雖結，意悠遠”。

參考文獻：

[1]李金池.中國課堂的奇跡[M].南京：南京大學出版社，2014：58.

[2]浦建軍.基于核心素養(yǎng)導向的驗證性實驗教學實踐[J].中學物理，2018（8）：38-41.

[3]黃巧曦.注重考查物理實驗素養(yǎng) 體現實驗與理論相結合[J].中學物理，2018（6）：63-65.