基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略
——以“測(cè)小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例

曹 劍 蔡曉陽

汕頭市第一中學(xué) 廣東汕頭 515000

物理教學(xué)的根本目的是通過物理學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有適應(yīng)個(gè)人終身學(xué)習(xí)和社會(huì)發(fā)展所需要的品質(zhì)，而物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、探究能力、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)是物理教學(xué)的最大特色之一，本文以人教版《高中物理》選修3-1中“測(cè)小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，探討如何將物理核心素養(yǎng)的目標(biāo)真正落實(shí)到物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中。

一、圍繞核心問題展開教學(xué)

在實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)中，能驅(qū)動(dòng)整節(jié)課學(xué)生實(shí)驗(yàn)的中心問題或中心任務(wù)稱為核心問題，它是核心內(nèi)容之間的樞紐。在探究核心問題的過程中衍生出系列問題，能推進(jìn)課堂進(jìn)程和學(xué)生思維的深入，也可有效引導(dǎo)學(xué)生在解決問題中感受物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)課堂中圍繞核心問題展開教學(xué)，核心問題不能泛泛而論，需要根據(jù)每節(jié)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)核心內(nèi)容來設(shè)立。教師要立足于實(shí)驗(yàn)本身，明確實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)中存在的問題，才能緊密圍繞核心問題的解決進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，展開有效的教學(xué)活動(dòng)。

以“測(cè)小燈泡的伏安特性曲線”為例，此實(shí)驗(yàn)課的核心內(nèi)容是得到小燈泡的伏安特性曲線，所以核心問題就是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，要明確應(yīng)用內(nèi)接法或者外接法，控制電路應(yīng)選擇分壓式電路或者限流式電路，則本節(jié)課圍繞測(cè)小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)電路圖展開。思維導(dǎo)圖如下：

二、提供應(yīng)用科學(xué)方法研究問題的機(jī)會(huì)

很多課堂雖然有科學(xué)探究，但經(jīng)常都是學(xué)生根據(jù)教師列出的探究步驟“照方抓藥”，學(xué)生的科學(xué)思維提高有限。“授人以魚不如授人以漁”，物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求當(dāng)面對(duì)未知問題時(shí)，物理教學(xué)能提供學(xué)生解決問題的思路和方法。因此在提出問題后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生嘗試自主分析問題，在此過程中逐步滲透科學(xué)方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和用科學(xué)方法解決生活問題的能力。

例如在“測(cè)小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組數(shù)據(jù)，做U-I圖像時(shí)遇到了問題，一部分同學(xué)認(rèn)為小燈泡的電阻恒定，得到的圖像應(yīng)是傾斜的直線，按照這樣的方式畫出的圖像導(dǎo)致一部分?jǐn)?shù)據(jù)偏離圖像較遠(yuǎn)。而另一部分同學(xué)則認(rèn)為應(yīng)將得到的數(shù)據(jù)連成平滑的曲線，但又說不出原因。針對(duì)這個(gè)問題我們讓學(xué)生回想課本上的前一個(gè)實(shí)驗(yàn)“測(cè)金屬絲的電阻率”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的要求之一就是每次電表讀數(shù)結(jié)束都要斷開開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，再閉合開關(guān)讀數(shù)，這是為什么呢？提出這樣的問題引發(fā)學(xué)生思考，并最終得到通電時(shí)間太久，溫度升高，電阻會(huì)變大這樣的結(jié)論。學(xué)生最終明白小燈泡的伏安特性曲線應(yīng)該是一條平滑的曲線，而其彎曲的原因就是小燈泡的電阻隨溫度升高而變大。教師在此過程中提出問題，引導(dǎo)學(xué)生通過以往學(xué)習(xí)的知識(shí)深入思考得到了新問題的答案。

三、培養(yǎng)學(xué)以致用、觸類旁通的科學(xué)能力

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要培養(yǎng)科學(xué)應(yīng)用的意識(shí)和能力，注重物理規(guī)律觸類旁通的能力，教師可以布置一些貼合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)題作業(yè)，幫助學(xué)生加深對(duì)相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，還能進(jìn)一步掌握日常生活中蘊(yùn)含的物理知識(shí)以及原理，促進(jìn)學(xué)生關(guān)注生活、社會(huì)問題，嘗試用自己的物理觀念、科學(xué)思維進(jìn)行分析研究。

例如在“測(cè)小燈泡的伏安特性曲線”這個(gè)實(shí)驗(yàn)中布置思考題。在實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的電壓由電壓表測(cè)，電流用電流表來測(cè)，那如果給大家只有電流表或者電壓表，其它實(shí)驗(yàn)器材可自選，能否也能得到小燈泡的伏安特性曲線呢？提出教學(xué)內(nèi)容以后可遇到的問題留給學(xué)生反思，強(qiáng)化之前學(xué)到的電表改裝的知識(shí)，并應(yīng)用它來解決實(shí)際問題，學(xué)以致用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生分析論證，崇尚理性，堅(jiān)持科學(xué)的精神。

四、還原科研歷史，弘揚(yáng)科學(xué)精神

科研歷史即科學(xué)研究歷史，蘊(yùn)含著科學(xué)家在探究物理概念、規(guī)律、問題時(shí)的科學(xué)思想和科學(xué)精神，它可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的建構(gòu)，提高學(xué)生的人文素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的批判精神。物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能以考試中實(shí)驗(yàn)題目得分為主要目的，成績(jī)固然重要，但前輩科學(xué)家們提出問題、解決問題的歷程對(duì)學(xué)生更有啟發(fā)意義。

在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，教師應(yīng)插入一些物理成果形成的過程，一個(gè)物理發(fā)明探究的歷程。在這個(gè)過程中，學(xué)生建構(gòu)相關(guān)物理概念，深刻理解科學(xué)規(guī)律，體悟科學(xué)的人文精神。學(xué)生還可通過實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)其它的實(shí)驗(yàn)解決科研歷史中遇到的問題，體驗(yàn)科學(xué)探究成功的喜悅感。

如在本節(jié)課“測(cè)小燈泡的伏安特性曲線”中介紹燈泡的發(fā)展歷史。偉大的發(fā)明家愛迪生經(jīng)過數(shù)十年的探索找到炭化的竹絲可通電發(fā)光，亨利-戈培爾通過對(duì)1600多種不同的耐熱材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，找到了鎢絲燈泡，但由于效率極低，后來被節(jié)能燈替代。而如今常用的LED燈由于省電，壽命長，響應(yīng)速度快，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)物理學(xué)史有助于學(xué)生了解物理思想與觀念的變革，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)方法和創(chuàng)新素質(zhì)，崇尚前輩物理學(xué)家在科學(xué)探索中堅(jiān)持不懈，精益求精的科學(xué)態(tài)度。

物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求教師必須調(diào)整自身的教學(xué)理念和教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容思考，確定核心問題，滲透科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生觸類旁通的能力，弘揚(yáng)科學(xué)精神。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)獨(dú)特的功能，在實(shí)驗(yàn)課堂上落實(shí)核心素養(yǎng)，將學(xué)生培養(yǎng)成為知識(shí)豐富、思維深刻、崇尚科學(xué)、精益求精的人。