核心素養(yǎng)下的高中物理實驗教學(xué)

吳 霞

（福建省福清第一中學(xué)，福建福清 350300）

引 言

實驗教學(xué)在高中物理教學(xué)中充當(dāng)著非常重要的角色，實驗教學(xué)有助于學(xué)生探索科學(xué)知識，培養(yǎng)主動學(xué)習(xí)的意識和開拓創(chuàng)新精神等。實驗探究過程，即觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想、設(shè)計實驗方案的過程，在此過程中學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)一些物理規(guī)律。學(xué)生在實驗過程中也會遇到很多問題，要不斷調(diào)整實驗方案，進而激勵學(xué)生主動探索知識，并在對實驗方案的不斷調(diào)整中，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

一、高中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀

為了順應(yīng)教育改革的發(fā)展，許多中學(xué)教師積極探索和實踐以提高核心素養(yǎng)為目標(biāo)的新的教學(xué)方式，但在實際教學(xué)中仍存在不少問題[1]。首先，許多教師依然受到傳統(tǒng)教學(xué)思想的影響，過于關(guān)注學(xué)生的考試分?jǐn)?shù)，使得核心素養(yǎng)培養(yǎng)策略沒有得到有效落實。在高中物理實驗教學(xué)中，部分教師為了節(jié)省時間，直接告知學(xué)生實驗步驟，甚至用演示實驗來替代學(xué)生實驗，導(dǎo)致學(xué)生沒有動手操作，一味地被動接受知識，難以形成創(chuàng)新意識。其次，實驗教學(xué)是許多中學(xué)物理教師的短板，許多教師自身實驗教學(xué)基本功不扎實，無法很好地引導(dǎo)學(xué)生開展探究實驗。由此可見，以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的實驗教學(xué)難以有效開展，既有教師自身的原因，又有學(xué)校等外在因素的影響。下面筆者就核心素養(yǎng)下的高中物理實驗教學(xué)談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

二、核心素養(yǎng)下的高中物理實驗教學(xué)

（一）突破傳統(tǒng)模式的創(chuàng)新

教師只有改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式才能適應(yīng)新的教育觀念。物理知識較為抽象，很多學(xué)生難以理解物理概念和規(guī)律，存在學(xué)習(xí)困難。教師演示實驗?zāi)軒椭鷮W(xué)生了解物理概念，形成物理觀念。例如，在講解瞬時速度這一概念時，教師可以為學(xué)生演示木塊從平整傾斜的長木塊上下滑的過程。

師：木塊是不是做勻速運動？

生：速度越來越快。

師：如何證明越來越快？

學(xué)生經(jīng)過討論，可能會提出測時間，測全程位移和時間，但無法證明其速度越來越快。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出分兩段、四段、八段測量時間。但在具體演示過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)木塊的下滑速度太快，無法測量每段位移的時間。

師：時間測量有困難，怎么辦？

教師引導(dǎo)學(xué)生，由等距測時變等時測距。學(xué)生可以將紅墨水裝在注射器里，每隔一定時間滴一滴，用橡皮筋綁在物體上并演示。

師：分析紙上的墨跡，能不能說明運動得越來越快？

生：相同時間，位移越來越大。

師：運動速度越來越快，那運動中每一點的速度一樣嗎？如何測出木塊經(jīng)過某點（某時）的速度？比如D點速度（如圖1）。

圖1

師：能否更為精確地測量D點速度？

生：滴水的頻率加快。

師：滴水的時間越短，算出來的速度越接近真實的速度，進而得出瞬時速度的定義。

教師創(chuàng)設(shè)具體的速度變化情境，引導(dǎo)學(xué)生對這一具體情境進行分析，讓學(xué)生認(rèn)識到引入瞬時速度的必要性，并使學(xué)生在具體問題中理解極限的含義，加深對瞬時速度的理解。另外，實驗探究能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生把知識應(yīng)用于實際生活，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和解決問題的能力。

（二）開展契合生活的教學(xué)

教師可以布置一些課外小實驗，讓學(xué)生去自主探究。教師可將探究問題設(shè)置成實際問題，既能鍛煉學(xué)生的動手能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力。例如，在學(xué)習(xí)“運動的描述”時，教師可以讓學(xué)生利用身邊的物品設(shè)計實驗方案，測量從2米高處垂直下落小球的落地速度。學(xué)生在設(shè)計方案和實驗的過程中，加深對瞬時速度、平均速度概念的理解。此外，教師布置的實驗探究難度要循序漸進，要適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生，從而將實驗難度降低到學(xué)生能夠通過努力完成的程度。對于學(xué)生設(shè)計的實驗方案，教師要認(rèn)真批改并給予引導(dǎo)和肯定，并在課堂上展示可行的方案，通過師生、生生交流，有效提高學(xué)生的探究能力。

（三）開展合作探究的教學(xué)

教師在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的能力，高中物理教學(xué)應(yīng)適應(yīng)教育核心的變化，注重培養(yǎng)學(xué)生的合作探究精神，促進學(xué)生的全面發(fā)展。教師應(yīng)考慮高中生的身心發(fā)展特點，合作探究是一項學(xué)生比較容易接受的教學(xué)方法。

例如，在證實摩擦力的實驗中，教師可以采用分組實驗的方式來進行實驗探究，促進學(xué)生之間互相交流，增強溝通和合作方面的技能。學(xué)生之間互相幫助，互相分享物理實驗設(shè)計思路，能夠開拓新的思路。一些學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生可以分享自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，營造團結(jié)友愛的同學(xué)關(guān)系；而物理基礎(chǔ)較差的學(xué)生往往難以獨立完成全部實驗的設(shè)計，此時可以在其他同學(xué)的幫助下，逐漸提高解決問題的能力。另外，學(xué)生之間的合作探究可以解決教學(xué)時間不多和教學(xué)器材缺失的情況，學(xué)生的互相協(xié)作能夠加速實驗方案的設(shè)計和完成，也為今后學(xué)生更好地融入社會打下基礎(chǔ)。

（四）提高學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度

科學(xué)離不開嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，認(rèn)真求實是探索科學(xué)知識的基礎(chǔ)，所以教師在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生實事求是、勇于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度。一方面，教師可以介紹一些物理學(xué)史，如教學(xué)庫侖定律時，庫侖定律告訴我們，力和距離的平方成反比，即其中δ是否為0，也就是力和距離是否嚴(yán)格成平方反比意義重大。為此許多物理學(xué)家精心設(shè)計實驗，測量δ的數(shù)值，實驗精度越高，δ的數(shù)值越小，越能說明庫侖定律的準(zhǔn)確性。目前精確度最高已經(jīng)達到10-16的數(shù)量級。通過介紹物理學(xué)史，學(xué)生能夠感受到物理學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的實驗態(tài)度。

另一方面，教師應(yīng)要求學(xué)生認(rèn)真記錄，處理實驗數(shù)據(jù)后，要進行誤差分析。這可以幫助學(xué)生正確地設(shè)計實驗方案，選擇合適的實驗儀器，深入理解實驗原理，還能讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灢僮髁?xí)慣。受傳統(tǒng)教學(xué)思想的影響，部分學(xué)生做完實驗后沒有做誤差分析，甚至有些學(xué)生為得到正確的實驗結(jié)論，隨意改動實驗數(shù)據(jù)，導(dǎo)致實驗失去意義。實驗教學(xué)中教師要讓學(xué)生明白，按照產(chǎn)生原因劃分，誤差可分為測量儀器誤差、測量方法誤差及測量人員誤差。測量儀器造成的誤差，如儀器老化磨損，儀器分辨率不高，數(shù)字式儀器所帶來的量化誤差。測量方法誤差，主要指測量原理上采用某種近似方法引起的誤差。例如，在探究牛頓第二定律的實驗中，用沙和沙桶的重力大小來替代拉力就存在明顯的原理缺陷，這種實驗誤差必須通過改進實驗方案來減少。更多誤差來自測量人員的誤差，如實驗步驟錯誤或者操作不規(guī)范、測量時疏忽大意，造成讀數(shù)或記錄錯誤等。比如，驗證平行四邊形定則的實驗中，實驗過程中o點位置移動，確定力的方向時，鉛筆所畫直線并沒有貼合細(xì)線方向，所畫力圖過小，作圖時兩力的對邊不平行等。教師要耐心地培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度和規(guī)范的實驗操作意識，這對于學(xué)生今后的職業(yè)規(guī)劃和人生發(fā)展具有重要的意義。

結(jié) 語

本文通過分析高中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀，提出教師應(yīng)通過創(chuàng)新教學(xué)模式，開展契合生活的教學(xué)和合作探究教學(xué)，來提高學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度等方式來提升學(xué)生追求科學(xué)、自主學(xué)習(xí)、研發(fā)創(chuàng)新等方面的素養(yǎng)。教師應(yīng)積極提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，為社會培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展、具備競爭力的優(yōu)秀人才。