從一道高考實驗題的命題淺談高中物理核心素養的培養

摘要：在新課程改革的背景下，從三維目標走向核心素養，是課堂教學尤其是實驗教學轉型的關鍵。多樣化的實驗教學追求的是一個需要不斷深入探究、思考、實踐的過程，其本質是培養學生的物理核心素養。本文通過2017年一道高考物理試題的分析，淺談如何培養高中生的物理核心素養。

關鍵詞：高考核心素養實驗教學

高考真題（2017全國理綜新課標I）某同學研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A）；電壓表V（量程3 V，內阻3 kΩ）；電流表A（量程0.5 A，內阻0.5 Ω）；固定電阻R0（阻值1 000 Ω）；滑動變阻器R（阻值0～9.0 Ω）；電源E（電動勢5 V，內阻不計）；開關S；導線若干。

（1）實驗要求能夠實現在0～3.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖。（2）（3）略。

一、試題特點

本題的第（1）問要求畫出實驗電路原理圖，表面上看是對教材上“小燈泡的伏安特性曲線”實驗電路認知記憶情況的檢測，實際上是對物理觀念的提煉與升華。絕大多數考生都能從題目要求從0～3.8V的范圍一下子看出滑動變阻器是用分壓式接法。但在電表的選取上卻一反常態，給出的電壓表量程為3V，小于小燈泡的額定電壓3.8V。許多考生在沒有認真審題的情況下就快速畫出了和實驗課上一樣的“伏安法”測電阻電流表外接的電路圖，一下子掉進了命題者設置的陷阱。原來，題目提供的電壓表必須要與題目提供的1000Ω固定電阻R0串聯改裝成一個量程為4V的電壓表才能順利完成實驗。命題者這一設置體現了物理學科核心素養中模型建構、分析綜合、質疑創新、推理論證等科學思維的過程，強化了對考生物理核心素養培養的考查。

二、核心素養的概念及內涵

高中物理教學培養學生物理核心素養主要體現在：正確理解物理的基本內涵；構建物理知識系統和思維方法；提高學生能夠善于發現問題、解決問題的能力；培養學生實事求是的科學態度和認真負責的科學責任。

從核心素養的角度理解物理實驗教學可以發現，通過物理實驗教學培養學生解決實際問題的能力，不但能夠為學生提供進行物理實驗的動力，還可以激發學生的求知欲望。所以在實驗教學中重視物理核心素養的培育，能夠促進學生學習能力的提升，進而反哺于課堂教學，提高課堂教學效果。

三、多樣化的實驗教學培養高中物理核心素養

1.注重學生徒手“小”實驗，培養物理觀念

教師在物理實驗的教學中，要重視那些學生徒手就能夠進行的物理小實驗。例如，兩同學彼此用力握住對方的手，用力握手的過程中大家都會感覺手越來越痛，這個過程說明“物體間力的作用是相互的”。這些徒手小實驗開展方便，耗費時間短，卻可以輕松加深學生對物理知識的理解程度，提升學生對物理的興趣。讓學生的物理觀念在實驗過程中得到沉淀和升華。

2.開放性物理實驗教學，培養科學思維與實驗探究

在高中物理實驗教學中，實驗的方式不僅僅局限在教室之內的操作性實驗，還可以走出教室進行開放式實驗，因此，要大力提倡實驗課回歸大自然，做到室內外結合。例如，筆者所在的學校剛好有個“科普植物園”，是生物科組為提高學生對植物多樣性的認識熱情以及提升學生的生態環保意識而建立的。植物園里許多植物每天需要不定時澆水，學生只有在午休或下午放學才有時間，水龍頭又不能一直開著不關，這個問題難壞了科普植物園的老師和同學，于是科普植物園的老師和同學紛紛來到物理科組咨詢，看看能不能設計出一個自動灌溉系統。因此，一個太陽能自動灌溉控制系統在學生手中誕生（如圖1）。

再如，在學習《用傳感器制作自控裝置》時，教師鼓勵激發全班學生自己動手設計并制作一個利用傳感器的自控裝置。如圖2是集溫度報警和自動噴水滅火于一體的自控裝置。

相對于操作性實驗來說，開放性實驗更能培養學生的科學思維與實驗探究，除了能夠滿足學生學習中的需求，更能夠達到促進學生發展的目的，徹底轉變傳統實驗教學中只服務于教材和教學需要的模式，同時，也能培養學生科學思維與實驗探究能力。

3.小組合作實驗教學，培養科學態度與責任

高中物理實驗教學具有很強的實踐性，由于教學任務重、教學時間不足，教師不能反復操作或逐一指導，此時便可利用學校推廣小組合作的方式解決該問題，讓學生的協作意識得到充分提升，同時還能培養學生的科學態度與責任。例如，在學習《用伏安法測導體電阻率》這一部分時，教師可以根據學生的學習狀況來對學生展開分組，遵循動手能力強的學生幫扶動手能力差的學生的原則。分組結束后，教師可以引導學生分工協作，A同學負責測導體長度，B同學負責測導體的直徑再計算出導體的橫截面積，C同學負責電路的連接，D同學負責檢查電路、電表讀數及記錄數據。在此實驗過程中，教師不斷地巡視并糾正其中存在的錯誤。實驗結束后，教師可以讓實驗成功的小組和失敗的小組分別總結經驗。這樣，學生的熱情得到了充分的調動，同時，對學生科學態度與責任的培養水到渠成。

總之，物理核心素養的培養，實際上就是在物理知識講授的過程中，形成物理觀念和科學精神。物理實驗教學過程中核心素養的培養，需要教師不斷進行教學研究，選擇效果明顯、可操作性強的教學方式方法，促進學生核心素養的培育，提升學生終生學習的能力。

參考文獻：

[1]李明，陳慶威.2017年全國高考理綜測試新課標卷I第23題解析與啟示[J].中學物理教學參考，2017（8）：34、37.

[2]金加團，楊雪明.基于核心素養的高中物理實驗教學的創新與實踐[J].中學物理：高中版，2016，34（10）：21-23.

作者簡介：梁盛，1981年5月出生，中學物理一級教師。2016年被評為第三十三屆全國中學生物理競賽肇慶市優秀指導教師；榮獲2016年端州區教育教學優秀論文一等獎；2017年被評為肇慶市第一中學“優秀共產黨員”；2017年榮獲端州區“優秀教師”稱號；2018年被評為肇慶市端州區“優秀共產黨員”。