追本溯源 提升素養(yǎng)
——新高考背景下高中物理實驗教學(xué)的點滴思考

孫 勇

(江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué) 212000)

新的高考模式，實驗題由原來的2題縮減為1題，但是分值占比并沒有變化，仍然為15%，與高考試卷上如此大的占分權(quán)重不相匹配的是我們當(dāng)下的物理實驗教學(xué)實際.我們的教師更多地將原有的應(yīng)試教育思維延續(xù)了下來，導(dǎo)致了我們的高中物理實驗教學(xué)偏離本源，高中物理實驗教學(xué)借助于模擬實驗展示實驗步驟，實驗程序化現(xiàn)象嚴(yán)重，另外考慮到實驗考試也是筆試，所以實驗教學(xué)習(xí)題化的現(xiàn)象也非常嚴(yán)重，這些不恰當(dāng)?shù)膶嶒灲虒W(xué)傾向是對物理實驗在教學(xué)中的價值的弱化與漠視.對發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)弊大于利，功利化的實驗教學(xué)對學(xué)生實驗素養(yǎng)和科學(xué)思維的形成很不利.也許是考、教部門也意識到了這個問題，新的高考模式只考1個實驗題，但是卻將該實驗的原理、操作、數(shù)據(jù)處理、誤差分析及系統(tǒng)誤差的消除等等實驗環(huán)節(jié)都考到位了.針對這種情況，筆者認(rèn)為我們的高中物理實驗教學(xué)，必須把控好節(jié)奏，慢下來，在實驗教學(xué)的過程中給學(xué)生留足時間和空間，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實驗的本源性內(nèi)容，推動學(xué)生內(nèi)化知識、感悟方法、提升素養(yǎng).

一、追溯實驗原理，強化實驗方法

對于一個物理實驗而言，實驗原理是其核心，實驗思想方法則是其靈魂，兩者不可偏廢.因為，只有學(xué)生深刻理解了原理，才有可能觸及到該實驗實質(zhì)性的東西，然后將頭腦中原有的物理思想方法與實驗原理相融合，才能打開實驗探究的大門，最終達(dá)成實驗?zāi)康?鑒于此，我們的物理實驗教學(xué)平時應(yīng)該如何組織呢？首先，我們要了解學(xué)生的學(xué)情，在初中已經(jīng)掌握了哪些實驗方法，積累了哪些實驗經(jīng)驗.其次，我們要從學(xué)生高中已經(jīng)學(xué)習(xí)到的物理概念、規(guī)律出發(fā)，思考該實驗學(xué)生能夠聯(lián)系到哪些知識和經(jīng)驗.借此幫助學(xué)生養(yǎng)成一種正確的實驗習(xí)慣和意識.另外，在非實驗課教學(xué)時，也可以滲透實驗思想方法教育，尤其是重大物理規(guī)律所對應(yīng)的物理學(xué)史介紹，通過給學(xué)生介紹物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)規(guī)律過程中的精妙實驗，引導(dǎo)學(xué)生分析物理原理、創(chuàng)新實驗思想方法在實驗獲得成功過程中的重要性.

比如，在和學(xué)生一起學(xué)習(xí)原子模型時，引導(dǎo)學(xué)生分析盧瑟福的“α粒子散射實驗”，追本溯源，在盧瑟福那個年代，想深入到原子大小的尺度進(jìn)行觀測與探究是天方夜譚，而盧瑟福是怎么實現(xiàn)呢？盧瑟福投石問路，通過現(xiàn)象分析探究原子結(jié)構(gòu)的虛實，投出去大量的α粒子，這些α粒子就是投出去問路的石子，最終通過這些“石子”來反饋、構(gòu)建原子模型，當(dāng)絕大部分投出去的α粒子沒有受到影響，還沿著原來的運動方向運動，沒有受到影響；只有少部分投出去的α粒子發(fā)生大角度散射，甚至被撞了回來.通過投石問路，思路得以打開，從符合這些現(xiàn)象的物理視角提出“核式結(jié)構(gòu)模型”，由此打開人們研究原子物理的篇章.

新高考背景下，筆者認(rèn)為高中物理實驗要追本溯源，研究實驗中最核心的實驗思想方法，并將其滲透給學(xué)生，在其意識形態(tài)中扎根，嘗試著去思考實驗原理并設(shè)計實驗，體驗自己設(shè)計的實驗與教材中提供的實驗方案差異，感受前人實驗設(shè)計的精妙之處，并逐步內(nèi)化為自己的實驗素養(yǎng).

二、關(guān)注實驗細(xì)節(jié)，體驗探究過程

過程往往比結(jié)果更重要！這句話對于高中物理實驗教學(xué)而言再恰當(dāng)不過了，基于學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的本源性實驗教學(xué)關(guān)注實驗原理固然重要，但是除了要關(guān)注原理和實驗方法外，我們還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注重實驗的探究過程，因為實驗探究過程是檢驗實驗猜想，將實驗素養(yǎng)提升落地的重要環(huán)節(jié).新高考背景下，試題的命制要將沒有去實驗室做實驗的和去實驗室做過實驗的，認(rèn)真做實驗和沒有認(rèn)真做實驗的區(qū)分開，因此，我們的高中物理實驗教學(xué)不能忽視了學(xué)生“做”這個環(huán)節(jié)，而應(yīng)該關(guān)注學(xué)生實驗探究過程的體驗，強調(diào)“在做中學(xué)”，通過實驗細(xì)節(jié)的優(yōu)化，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng).

例如，我們在和學(xué)生一起探究伏安法測定電源的電動勢和內(nèi)阻這個實驗時，從實驗原理出發(fā)，細(xì)化實驗的過程，將學(xué)生結(jié)合自己的已有知識經(jīng)驗進(jìn)行實驗方案的設(shè)計.筆者在教學(xué)過程中將設(shè)計實驗環(huán)節(jié)作為任務(wù)下放給學(xué)生，學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位展開思考，學(xué)習(xí)小組最終形成的方案再拿到課堂上來交流.對于自己的方案是否可行呢？在實驗設(shè)計后，再分組連線，正常的實驗，學(xué)生在實驗過程中筆者巡查并就學(xué)生實驗過程中出現(xiàn)的特殊情況進(jìn)行及時的幫助和排除，整節(jié)課讓學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位，通過相互協(xié)作完成實驗任務(wù)，最終形成報告，實驗報告中記錄實驗出現(xiàn)的困難以及整個實驗的體驗過程.學(xué)生有了充足的實踐體驗，這為接下來的進(jìn)一步交流和研究提供了重要的教學(xué)資源.展示優(yōu)秀的實驗方案和實驗過程，引導(dǎo)學(xué)生探討和比較各種實驗方案之間的優(yōu)劣，思考實驗電路圖對應(yīng)的系統(tǒng)誤差和數(shù)據(jù)處理過程中如何有效減少誤差等等，由此將討論的重心在不知不覺中移向了該實驗的重難點，如圖1所示的兩個電路如何選擇？誤差情況又分別怎樣？圖1中的電學(xué)元件是否可以用其他元件替代？等等.在學(xué)生的思考、討論與交流的過程中完成實驗方案和探究思路的更新與發(fā)展，符合有意義學(xué)習(xí)的理念，有助于促進(jìn)學(xué)生的物理知識、實驗?zāi)芰秃诵乃仞B(yǎng)的多層次發(fā)展.

三、嘗試實驗創(chuàng)新，發(fā)展創(chuàng)新思維

本源性教學(xué)不是照本宣科，而應(yīng)該在突出了實驗本質(zhì)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考更為科學(xué)性的探索.也就是要引導(dǎo)學(xué)生敢于創(chuàng)新，而不是止步于教材實驗的記背，唯有如此才能讓創(chuàng)新實驗意識在學(xué)生的內(nèi)心生根發(fā)芽，最終表現(xiàn)在高考題中創(chuàng)新實驗的解答過程能夠靈活自如.在具體的實驗教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)實驗創(chuàng)新，可以借助于具體的問題來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維.

以“探究功與速度變化的關(guān)系”為例，我們在教學(xué)過程中如果設(shè)置“如何探究功與速度變化的關(guān)系？”這個問題，學(xué)生往往表現(xiàn)較為茫然，筆者認(rèn)為可以轉(zhuǎn)化視角，對問題進(jìn)行拆解和細(xì)化，便于科學(xué)的引導(dǎo).

問題1：如何求解做功？

問題2：如何測算動能？

在問題的引領(lǐng)下，學(xué)生自然會聯(lián)系到前面的力學(xué)實驗原理和經(jīng)驗，如圖2所示的裝置圖順勢而生.

在此基礎(chǔ)上，再引出幾個問題引導(dǎo)學(xué)生從原有的實驗經(jīng)驗走向該實驗的方案設(shè)計.

問題3：用圖2的裝置，完成該實驗是否需要平衡摩擦力？

問題4：繩子拉力如何測定？

問題5：是否有必要讓小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙桶質(zhì)量？

問題6：是否能夠想到其他的實驗裝置？

這些問題的設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生對實驗原理有一個更為深刻的認(rèn)識與理解，從實驗裝置出發(fā)帶出來的不僅僅是一個實驗，而是以該裝置為背景的多個實驗，物理實驗中有著很多知識性和思想性的內(nèi)容，這些東西只有讓學(xué)生經(jīng)過切實的思考與實踐，他們才能有所領(lǐng)悟，并且終身難忘.因此，我們的實驗教學(xué)應(yīng)該鼓勵學(xué)生有效反思，并養(yǎng)成與同學(xué)進(jìn)行交流的習(xí)慣，培養(yǎng)他們遇到問題積極探索的意識，只有學(xué)生形成實驗意識，他們才能步入更高的物理學(xué)習(xí)境界.

總之，在新高考背景和新課程改革背景下，我們的物理實驗教學(xué)要以發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)為根本目標(biāo)，回歸實驗教學(xué)的本源，立足學(xué)生的學(xué)習(xí)實際，多關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和狀態(tài)，讓學(xué)生在自主探究和實踐中進(jìn)行體會和認(rèn)識，并形成深刻的認(rèn)識，在學(xué)生的實驗素養(yǎng)切實提升的狀態(tài)下，提升物理實驗題的得分自然就不是一句空話.