基于高中物理核心素養(yǎng)的自制教具實驗探究

羅朝宇

摘 要：高中物理是自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，旨在落實立德樹人的任務(wù)和提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。科學(xué)探究是物理核心素養(yǎng)的一個內(nèi)容，它是物理教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，在講解物理題的過程中，引導(dǎo)學(xué)生動手自制一些教具建立物理模型進行科學(xué)探究，讓學(xué)生體會科學(xué)研究方法、養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣、增強創(chuàng)新意識和實踐能力。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);自制教具;科學(xué)探究;物理模型

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的基本理念提到，“科學(xué)探究”是指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計實驗與制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學(xué)探究的過程和結(jié)果進行交流、評估、反思的能力[1]。根據(jù)新課改理念的要求，本文主要從解難題出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生自制教具進行實驗探究，建立必要的物理模型，并用于解決物理難題。

案例一：動態(tài)平衡問題的“掛衣服模型”

例1 如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端連接兩輕環(huán)A、B，兩環(huán)分別套在相互垂直的水平桿和豎直桿上。輕繩繞過光滑的輕小滑輪，重物懸掛于滑輪下，始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（ ? ）

A.只將環(huán)A向下移動少許，繩上拉力變大，環(huán)B所受摩擦力變小

B.只將環(huán)A向下移動少許，繩上拉力不變，環(huán)B所受摩擦力不變

C.只將環(huán)B向右移動少許，繩上拉力變大，環(huán)A所受桿的彈力不變

D.只將環(huán)B向右移動少許，繩上拉力不變，環(huán)A所受桿的彈力變小

【分析】此類題型對學(xué)生來說難度較大，難 是對于環(huán)A上下移動過程中繩子與豎直方向的夾角如何變化，學(xué)生難以構(gòu)建相應(yīng)的物理模型，導(dǎo)致在考試中得分率很低。在各類輔導(dǎo)書里面介紹的解題方法都是利用解析法，通過數(shù)學(xué)運算與幾何證明得出結(jié)論，但對于學(xué)生來說，依然沒有建立起相應(yīng)的物理模型。實踐證明，學(xué)生在數(shù)月以后再接觸同類題目依然得分率很低，所以，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)實驗探究才是解決問題的最佳方法。

【分析】本題難度較大，學(xué)生很難理解圖像形成的過程，主要原因是沒有建立相對應(yīng)的物理模型。通過例2的科學(xué)實驗探究，學(xué)生自己建立了物理模型，體驗到了物理現(xiàn)象形成的過程，甚至可以在腦海里展現(xiàn)動態(tài)圓的旋轉(zhuǎn)過程。這種情況下，學(xué)生才真正擁有了解決問題的能力。

【解析】由左手定則可知帶電粒子的偏轉(zhuǎn)方向，以R=mvBq為半徑作圓a和圓b，如圖所示，將圓a以O(shè) 為軸順時針轉(zhuǎn)動，直到與b圓重合，可以判斷出圖D正確。

以上兩個案例充分表明，采取實驗探究法能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能培養(yǎng)學(xué)生的物理科學(xué)思維，提高學(xué)生的歸納總結(jié)能力，幫助學(xué)生建立必要的物理模型。趙凱華教授曾經(jīng)針對物理模型有一段非常精彩的闡述，他說：“當(dāng)我們在教學(xué)時，同一個問題，既可以把原始的物理問題交給學(xué)生;也可以由教師把物理問題分解或抽象成某種數(shù)學(xué)模型后再交給學(xué)生，習(xí)慣于解后一類問題的學(xué)生，在碰到前一類問題時，經(jīng)常會束手無策?！盵2]這句話告訴我們，目前教師在物理教學(xué)中，通常把現(xiàn)成的物理模型交給學(xué)生去做，而很少讓學(xué)生自己來構(gòu)建。所以，筆者認(rèn)為引導(dǎo)學(xué)生通過自制教具來建立物理模型，并運用構(gòu)建好的模型解決相關(guān)問題，才是高中物理核心素養(yǎng)的具體體現(xiàn)。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]殷正徐.對高中物理教學(xué)模型的有關(guān)分析[J].中學(xué)生數(shù)理化（學(xué)研版），2003（3）.