在測量速度的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)

吳秀銀

摘? ?要：學(xué)生通過平均速度的測量實(shí)驗(yàn)加深對(duì)平均速度的理解。用原有的實(shí)驗(yàn)器材和測量方法在測量路程和時(shí)間時(shí)存在較大誤差，本文探討對(duì)原實(shí)驗(yàn)器材和測量方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：測量速度;創(chuàng)新;落實(shí);學(xué)科素養(yǎng)

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的地位不言而喻。物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的有效實(shí)踐活動(dòng)，是物理學(xué)科最形象、最生動(dòng)的教學(xué)載體，更是物理學(xué)科素養(yǎng)最好的落腳點(diǎn)。平均速度的測量在教材中起到承上啟下的作用，因?yàn)樗俣仁潜菊碌暮诵闹R(shí)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)平均速度的理解。原有的實(shí)驗(yàn)器材在測量路程和時(shí)間時(shí)存在較大誤差，對(duì)原實(shí)驗(yàn)器材和測量方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)和分析論證等這些自主活動(dòng)中落實(shí)物理學(xué)科素養(yǎng)。

1? 巧創(chuàng)情境，形成物理觀念

物理觀念是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華[ 1 ]。它是對(duì)物理現(xiàn)象、物理過程和物理規(guī)律的理論認(rèn)識(shí)，物理觀念比較抽象，不容易理解。如果按灌輸式的模式直接給學(xué)生介紹物理概念和規(guī)律，學(xué)生缺乏知識(shí)生成的過程，只能靠死記硬背，久而久之，學(xué)生定會(huì)喪失學(xué)習(xí)物理的興趣，學(xué)習(xí)效果大打折扣。物理觀念應(yīng)該在一個(gè)生成的過程中形成。本實(shí)驗(yàn)通過演示讓小車從斜面上滑下來這樣一個(gè)情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。提出問題：小車的運(yùn)動(dòng)過程是勻速還是變速的呢？引發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考。學(xué)生提出猜想，比如：小車的運(yùn)動(dòng)過程是先慢后快？先快后慢？還是全程一樣快？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理猜想。要知道小車在哪一段運(yùn)動(dòng)的快慢程度，就要比較平均速度。進(jìn)一步設(shè)問：實(shí)驗(yàn)室沒有直接測量速度的儀器，怎么辦？引導(dǎo)學(xué)生分析討論得出可以分別測量路程和所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，再利用公式v=s/t進(jìn)行計(jì)算。

2? 巧設(shè)實(shí)驗(yàn)，提升思維能力

如何測量路程和時(shí)間？筆者沒有直接告訴學(xué)生怎樣做，而是轉(zhuǎn)變角色，與他們一起設(shè)計(jì)、修改和確定實(shí)驗(yàn)方案。層層設(shè)疑，適當(dāng)引導(dǎo)分析，增加學(xué)生的思維密度，提升學(xué)生的思維能力，使學(xué)生敢于思考、敢于探究、敢于創(chuàng)新。

各小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)器材有：斜面、小車，刻度尺、秒表。

學(xué)生利用自己所選取的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)方面的不足：

（1）測量路程時(shí)存在較大誤差。

（2）刻度尺本身有一定厚度，部分學(xué)生不能正確使用刻度尺測量斜面長度。

（3）用秒表不能準(zhǔn)確測量時(shí)間。且斜面不夠長，也增加了時(shí)間測量的誤差。

筆者并沒有直接否定他們的實(shí)驗(yàn)方案，而是與學(xué)生一同分析他們所選擇的實(shí)驗(yàn)器材。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析，共同討論，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和測量方法進(jìn)行改進(jìn)（如圖1所示）。

主要的創(chuàng)新點(diǎn)有：

（1）給斜面帶上刻度，代替原來的斜面和刻度尺，這樣能比較準(zhǔn)確地測出路程。

（2）在小車車頭上做上標(biāo)記，可以準(zhǔn)確標(biāo)示出某一時(shí)刻小車在斜面上所處的位置。

（3）用手機(jī)里的拍照和自動(dòng)連點(diǎn)器的定時(shí)拍照功能結(jié)合使用（相當(dāng)于頻閃拍照），準(zhǔn)確測出小車運(yùn)動(dòng)的路程和時(shí)間。（每一張照片間的拍攝時(shí)間間隔可由自動(dòng)連點(diǎn)器進(jìn)行設(shè)置）

（4）利用手機(jī)snapseed軟件對(duì)照片多重曝光，直觀顯示出小車變速運(yùn)動(dòng)的過程。

引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，如表1（時(shí)間間隔可由自動(dòng)連點(diǎn)器進(jìn)行設(shè)置）。

時(shí)間間隔t=0.25 s

3? 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)探究能力

組內(nèi)分工建議：一人釋放小車，一人負(fù)責(zé)拍照，一人負(fù)責(zé)記錄數(shù)據(jù)。

從拍攝到的照片中選取連續(xù)的三張照片（圖2所示）

由所拍到的第一張，第二張和第三張照片中小車所處的位置可以算出小車在第一個(gè)時(shí)間間隔（0.25 s）內(nèi)通過的路程為7.25 cm，小車在第二個(gè)時(shí)間間隔（0.25 s）內(nèi)通過的路程為14.25 cm，小車在這兩個(gè)連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)通過的路程為21.50 cm。將這些數(shù)據(jù)填入表2中。

時(shí)間間隔：t=0.25 s

利用手機(jī)里的snapseed應(yīng)用軟件對(duì)所拍到的照片進(jìn)行多重曝光處理，從照片及數(shù)據(jù)分析中可以得知小車在連續(xù)兩個(gè)相同的時(shí)間間隔內(nèi)通過的路程s23大于s12，能反映出小車是做加速運(yùn)動(dòng)。

4? 分析論證，端正科學(xué)態(tài)度

引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出小車從斜面下滑是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過程。同樣從snapseed 軟件多重曝光處理后的照片上可以很直觀地顯示出小車的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過程。引導(dǎo)學(xué)生分析在實(shí)驗(yàn)過程中存在哪些誤差和如何改進(jìn)。

5? 結(jié)束語

在制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃時(shí)應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生突破難點(diǎn)。使學(xué)生形成的物理觀念和科學(xué)思維便于分析和解決問題[ 2 ]。在實(shí)驗(yàn)中提高學(xué)生的探究能力，掊養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)課上的落實(shí)。在設(shè)計(jì)上要注重體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，注意不同層次學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展有不同的需求。力求讓每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上都能有所收獲。

參考文獻(xiàn)：

[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] 陳麗琴.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué) 落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)[J].中學(xué)理科園地，2019（1）：54.