核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高效實驗課探索

黃梅花

關(guān)鍵詞：高中物理;核心素養(yǎng);高效課堂;6+1教學(xué)法

引言?

物理實驗是高中物理的關(guān)鍵組成部分，在核心素養(yǎng)的思想導(dǎo)向下，新高考模式更是對物理實驗提出了高層次的要求，把對學(xué)生的實驗?zāi)芰蛯W(xué)科素養(yǎng)的考查設(shè)置成考查的難點和區(qū)分度，更是要求教師要注重培養(yǎng)實驗探究能力和提升他們的學(xué)科核心素養(yǎng)。實驗過程既是對動作與思維結(jié)合的探究實踐活動，又是情感價值觀和學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成和提升過程。

1 ?實驗教學(xué)現(xiàn)狀

在現(xiàn)實的實驗課教學(xué)中，教師和學(xué)生卻遇到了各種囧境[ 1 ] 。探究性實驗教學(xué)，教師需要花費大量的時間和精力做好教學(xué)設(shè)計，設(shè)計好問題情境，預(yù)設(shè)好學(xué)生可能形成的各種實驗方案，實驗中可能出現(xiàn)的各種問題。當(dāng)教師信心滿滿教學(xué)時，現(xiàn)實卻可能是學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，部分學(xué)生面對探究實驗的方案手足無措，或是實驗操作過程各種不規(guī)范，課堂秩序甚至混亂等各種尷尬場面，課堂無法按預(yù)期完成更別談高效。而驗證性實驗教學(xué)狀況更不佳。學(xué)生認為既然所學(xué)的定理定律已是科學(xué)正確的，再做實驗驗證豈不是多此一舉，應(yīng)付任務(wù)般的完成。同時，教師也往往認為驗證性實驗可做的價值不高，一般直接分析原理，講解數(shù)據(jù)處理方法，然后直接進行實驗題訓(xùn)練。師生的態(tài)度和觀念讓驗證性實驗課可有可無，低效甚至無效。

2 ?核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高效實驗課教學(xué)實踐

2.1 ?創(chuàng)設(shè)情境，提出問題——導(dǎo)中學(xué)

機械能守恒定律的表達式有哪些？在學(xué)過的哪些情境和模型中，物體的機械能守恒？如果用該情境或模型驗證機械能守恒定律，需要測量哪些物理量？如何測量？請設(shè)計相應(yīng)的實驗方案。

2.2 ?提出并設(shè)計實驗方案——思中學(xué)

學(xué)生根據(jù)前面所學(xué)知識，知道物體在以下幾種情境下機械能守恒：自由落體運動、平拋運動、沿光滑斜面運動和做單擺運動等，根據(jù)以上情境，設(shè)計實驗方案，即方案1：【自由落體運動】測高度h——刻度尺，物體運動速度——打點計時器;方案2：【平拋運動】測高度h——刻度尺，物體運動速度——平拋運動實驗器材;方案3：【沿光滑斜面下滑】測高度h、物體運動水平位移s——刻度尺;方案4：【單擺運動】測高度h——刻度尺，物體運動速度——光電門。

2.3 ?評價各實驗方案——議中學(xué)

學(xué)生在組內(nèi)展示自己的實驗方案，相互評價，提出改進方法[ 2 ]。方案1：大家熟悉的模型，易操作，紙帶和限位孔間有摩擦阻力，可加點潤滑劑減小摩擦阻力。方案3：斜面阻力較大，可用氣墊導(dǎo)軌替代斜面如圖1。新設(shè)方案5、6：方案1和方案3，用光電門替代打點計時器，如圖1、2減小摩擦阻力，且數(shù)據(jù)測量方便又精確。

2.4 ?分組實驗探究實踐——做中學(xué)

要求各組選擇兩種不同的實驗方案并選擇相應(yīng)的實驗器材進行操作，記錄數(shù)據(jù)完成實驗并得出實驗結(jié)論。教師巡邏并觀察各組實驗情況，拍攝各組實驗過程中典型的場景照片或視頻。

2.5 ?實驗分析——展中學(xué)

教師展示收集的實驗數(shù)據(jù)和相應(yīng)的場景照片或視頻。進行比較：

（1）相同方案，結(jié)果不同，為什么？

教師：展示方案（1）三組不同的數(shù)據(jù)結(jié)果，你認為哪組數(shù)據(jù)更科學(xué)合理？原因是什么？數(shù)據(jù)為：（1組：ΔE_P=2.4J ΔE_k=2.4J;2組：ΔE_P=3.31J ?ΔE_k=3.21J;3組：ΔE_P=2.71J ?ΔE_k=2.81J ）

學(xué)生1：我認為2、3組數(shù)據(jù)都錯。由實驗原理可知，實驗數(shù)據(jù)應(yīng)該是ΔE_P=ΔE_k，機械能才守恒。

學(xué)生2：我認為2組數(shù)據(jù)是正確的。因為紙帶和限位孔間存在摩擦，有一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以ΔE_P實際應(yīng)該比ΔE_k稍大，才符合事實。

教師：展示看待1、3組的實驗操作照片或視頻，請從實驗操作的規(guī)范性和合理性，如何評價數(shù)據(jù)誤差？

學(xué)生：1組的同學(xué)放開重物后還拉著紙帶，物體不做自由落體運動。3組先放紙帶再通電源，應(yīng)該先通電源再放開紙帶，初速度不為零……

（2）不同方案，哪種更好？為什么？

學(xué)生：方案（5）、（6）自由落體實驗用光電門代替方案1、3中的打點計時器，不但避免了紙帶和打點計時器的摩擦造成的誤差，而且測量速度方便精確，數(shù)據(jù)處理簡單。方案3斜面實驗利用氣墊導(dǎo)軌雖減小了摩擦，但滑塊的懸浮不定，對高度的測量誤差較大。方案2平拋運動實驗中，小球落地點不好確定。誤差大。方案4單擺運動實驗中，小球不好保證在豎直平面內(nèi)運動，易發(fā)生圓錐擺。

2.6 ? 實驗點評——評中學(xué)

教師精講各個方案和各組在實驗中出現(xiàn)的問題以及實驗注意事項并進一步提出優(yōu)化方案[ 3 ]。實驗中出現(xiàn)的各種問題可如何解決？教師引導(dǎo)學(xué)生解決問題。

方案3中可將斜面實驗改成將水平面上的，平放氣墊導(dǎo)軌（圖3），將驗證滑塊的機械能守恒改成驗證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機械能守恒。則改測量高度為測量兩光電門間的距離L即可。方案2可采用平拋運動實驗的改進方案（圖4），即在木板上貼上復(fù)寫紙和白紙，讓小球落到板上，印下該位置的小球位置，然后每次將木板水平平移相同距離，記錄各位置的小球位置。方案4單擺實驗教師用DIS實驗進行演示，既可以確保小球在豎直平面內(nèi)運動，又快速精確處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

2.7 ? 實驗拓展——檢中學(xué)

教師提問：（1）用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)可以減小實驗誤差。在各方案中，你認為如何作圖更好？（2）方案2中，根據(jù)某組的實驗結(jié)果和理論結(jié)果畫出的s²-h圖象，對比圖線，你認為是什么原因造成實驗結(jié)果偏差？（3）DIS實驗中，ΔE_P和ΔE_k不相等，你認為是什么原因？請?zhí)岢龈倪M方法。

3 ?小結(jié)

綜上所述，實驗教學(xué)不只是單純的實驗操作，更應(yīng)該注重實驗探究的內(nèi)涵和科學(xué)意義，體現(xiàn)探究的學(xué)科價值與學(xué)科思維。實驗課應(yīng)讓學(xué)生學(xué)會主動去做、認真去做、多樣化去做，從而在求變、求新、求活中進一步提升核心素養(yǎng)。在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下，改變傳統(tǒng)的實驗課教法，提高科學(xué)探究能力，發(fā)展核心素養(yǎng)，讓學(xué)生真正體驗“課雖結(jié)，意悠遠”。

參考文獻：

[1]李金池.中國課堂的奇跡[M].南京：南京大學(xué)出版社，2014：58.

[2]浦建軍.基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的驗證性實驗教學(xué)實踐[J].中學(xué)物理，2018（8）：38-41.

[3]黃巧曦.注重考查物理實驗素養(yǎng) 體現(xiàn)實驗與理論相結(jié)合[J].中學(xué)物理，2018（6）：63-65.