由一道高考物理實驗題談實驗教學

(浙江省常山縣紫港中學，浙江 衢州 324200)

1 試題呈現

在研究“平拋運動”實驗中：(1) 圖1是橫檔條卡住平拋小球，用鉛筆標注小球最高點，確定平拋運動軌跡的方法，坐標原點應選小球在斜槽末端時的__________。

圖1

A. 球心 B. 球的上端 C. 球的下端

在此實驗中，下列說法正確的是__________。

A. 斜槽軌道必須光滑

B. 記錄的點應適當多一些

C. 用光滑曲線把所有的點連接起來

D.y軸的方向根據重垂線確定

(2) 圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可以判斷實驗操作錯誤的是__________。

圖2

A. 釋放小球時初速度不為零

B. 釋放小球的初始位置不同

C. 斜槽末端切線不水平

(3) 圖3是利用穩定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是

圖3

參考答案：(1) B、BD；(2) C；(3) B。

2 試題評析

這是2017年浙江省4月高考實驗題，該題源于教材而又有別于教材。在與同行探討的時候，有教師認為這題目是故意刁難學生，《浙江省普通高中物理必修2實驗手冊》(以下簡稱《實驗手冊》)是省內進行實驗教學的主要教材[1]，在“探究平拋運動”中提到：將球心投影到坐標紙(白紙)上，確定小球做平拋運動的拋出點O，不同學校的實驗器材不同，圓心記錄的位置也不同；盡管題干中有所提示，但是由于學生存在思維定勢，易選A；關于第二問B選項，《實驗手冊》中提到：將坐標紙(白紙)上的一系列點用光滑的曲線連接起來，與選項中“所有點”類似，導致得分率很低。第三問涉及大氣壓強，不在考試范圍，且該實驗并非學生實驗，超出考試大綱的要求。然而，筆者認為該題符合浙江省物理實驗題鑒別“做過實驗與沒做過實驗的”“做實驗與認真做實驗”的要求，得分率不高恰恰暴露出實驗教學中存在問題：教師實驗前過分主導，沒有給學生設計實驗的機會；實驗中又一味地照本宣科，僅僅要求學生依據教材指定的步驟按部就班地操作；實驗后不能主動發現學生在實驗中存在的問題，也沒有對實驗進行拓展和升華，這樣下去學生在考試中丟失的是分數，但在人生中可能失去的就是思考的能力、謹慎的實驗素養和科學探究的品質。

3 對實驗教學的啟示

教師在實驗教學中應將課堂還給學生，不做權威者，給學生充分的思考與操作時間，傾聽學生在實驗不同環節中的意見，設置提問、交流、改錯等環節，引導學生思考實驗的不同方法和途徑，培養學生的發散性思維。筆者針對“實驗：研究平拋運動”教學的前、中、后三個環節，談談自己的想法，以拋磚引玉。

3.1 實驗前引導學生設計實驗方案

物理學是一門實驗科學，實驗設計具有一定的邏輯性，需關注學生的認知特點，一言堂的教學模式只能教會學生怎么做實驗，扼制了學生的發散性思維。如果按教材的方法按部就班地講解，其弊端亦不言自明。教師只有對學生積極引導，通過對實驗目標的分解，幫助學生自行設計實驗方案，才有利于培養學生的科學探究能力，并在其中發現學生的閃光點。

教學片段1：獲取平拋運動軌跡的方案討論

師：上節課我們學習了平拋運動，探討了解決平拋運動問題的方法，物體運動的軌跡是研究運動規律的基礎，怎樣才能得到平拋運動的軌跡呢？

生1：可以利用頻閃照相。

師：你能具體說說么？

生1：我們以前在研究自由落體運動的規律時學習過頻閃照相，就是每隔相同時間拍一張相片，然后通過計算機處理，觀察不同時刻小球的位置。

師：很好，知道利用研究自由落體運動軌跡的方法。同學們還有別的方法么？

生2：水槍射出的水的運動也是平拋運動，可觀察水流的形狀。

師：你很擅長觀察生活，那你覺得和頻閃照相比起來，哪個更適合研究？

生2：頻閃照相，因為頻閃照相得到的是靜態的圖片，而水槍的水流軌跡會發生變化。

師：水流軌跡為什么會發生變化？

生2：水槍對水做功不同，將導致水離開槍口的速度變化，軌跡不一致。

通過問題引導，給學生充足的思考時間，利用開放式提問，即時點評，讓學生自己設計實驗、解決問題。在同一實驗情境下設計不同的實驗方案，展現解決問題的多種可能性，特別是當學生發現自己的想法與書本中的內容不謀而合時，此中的成就感不是教師的幾句夸獎所能給予的。

3.2 實驗中幫助學生理解實驗步驟

在實驗操作過程中，不是只讓學生簡單地機械重復，而是要讓學生知道為什么這樣操作，使學生清楚每一個步驟背后所蘊含的科學道理，達到真正的理解，從而融會貫通。當實驗條件發生如前述高考題的變化時，學生也不會迷茫。

教學片段2：實驗細節設問解惑

問題1：為什么要調節斜槽末端水平？怎么調節？

問題2：重垂線的作用是什么？

問題3:為什么要保持小球飛出的軌跡平面與豎直木板平面平行？

問題4：為什么要將球心投影到坐標紙(白紙)上，可以投影其他位置么？

問題5：為什么要從標記位置處無初速釋放，能變換位置么？

問題6：實驗需要得到幾個投影點？

在確定好實驗方案后，教師并沒有直接給出實驗步驟，而是提出一系列問題，引導學生思考實驗步驟背后所蘊含的道理，這樣讓學生帶著問題認真觀察，動腦動手，在實驗過程中，發揮學生的主觀能動性。

教師也可以在學生動手實驗以后，關注所有學生的操作情況，用手機記錄下部分學生的操作過程，特別是操作規范出現問題的實況。然后通過展示，讓學生自己比較、評判，并重做實驗，通過學生自主評價，完善實驗步驟。

3.3 實驗后指導學生拓展實驗方法

實驗教學不應只停留在應試層面，教師應該組織學生分組研討，群策群力設計實驗方案，并在教師的幫助下進行不同方案的實驗，使課堂教學在課后有所延伸，這樣不但能使學生更牢靠地掌握知識，還能提升探究能力。

教學片段3：觀察水流平拋運動軌跡

利用穩定水流觀察平拋運動軌跡是教材中給出的三個實驗方案之一，筆者任教班級的物理實驗興趣小組在課后自行設計，并制作實驗裝置完成了該實驗：選空飲料瓶一只、木板一塊、方格紙一張、廢中性筆芯A(粗)和圓珠筆芯B(細)各一根，飲料水瓶內裝滿混有黑色顏料的水，在瓶蓋上打大小與筆芯直徑一致的兩個孔，分別插入中性筆芯和圓珠筆芯，其中圓珠筆芯彎成直角狀，末端盡量水平(如圖4)，以粘在木板上的方格紙作為背

圖4

圖5

景，觀察水流的平拋軌跡并利用手機拍攝水流在空中運動的照片，學生利用方格紙(如圖5)讀數，并根據平拋運動規律估算水流的初速度。

學生在教師的指導下完成了該實驗，在更好地理解解決平拋運動問題方法的同時，也學到了在課本中學不到的東西，并激發了學習物理的興趣，掌握了科學探究方法，提高了科學思維能力。教師在教學中，應為學生創設自探究的環境，讓學生運用所學的知識和方法，自主開展研究活動，讓他們像科學家那樣“獨立地應用各種方法研究問題”，只有在真實情境中的自主探究，才能培養學生的探究能力和科學素養[2]。

4 結語

在物理實驗課堂教學的各個環節應充分關注學生的多方面需要和發展可能，正視和賞識學生自行設計的實驗方案，給學生充足的時間和機會，才能發現實驗過程中出現的問題，培養學生的實踐能力和創新精神。

[1] 浙江省教育廳教研室.浙江省普通高中物理實驗手冊(必修2)[M].杭州:浙江科學技術出版社，2015.

[2] 曾晗.優化課堂教學策略 提升物理核心素養——以一節“動力學專題”復習課為例[J].物理教師,2017,(5).