追本溯源 提升素養(yǎng)
——新高考背景下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的點(diǎn)滴思考

孫 勇

(江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué) 212000)

新的高考模式，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)偏離本源，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)借助于模擬實(shí)驗(yàn)展示實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)程序化現(xiàn)象嚴(yán)重，另外考慮到實(shí)驗(yàn)考試也是筆試，所以實(shí)驗(yàn)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?shí)驗(yàn)教學(xué)傾向是對(duì)物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的價(jià)值的弱化與漠視.對(duì)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)弊大于利，功利化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shí)到了這個(gè)問題，新的高考模式只考1個(gè)實(shí)驗(yàn)題，但是卻將該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都考到位了.針對(duì)這種情況，筆者認(rèn)為我們的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，必須把控好節(jié)奏，慢下來，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中給學(xué)生留足時(shí)間和空間，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)的本源性內(nèi)容，推動(dòng)學(xué)生內(nèi)化知識(shí)、感悟方法、提升素養(yǎng).

一、追溯實(shí)驗(yàn)原理，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)于一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)而言，實(shí)驗(yàn)原理是其核心，實(shí)驗(yàn)思想方法則是其靈魂，兩者不可偏廢.因?yàn)椋挥袑W(xué)生深刻理解了原理，才有可能觸及到該實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)性的東西，然后將頭腦中原有的物理思想方法與實(shí)驗(yàn)原理相融合，才能打開實(shí)驗(yàn)探究的大門，最終達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?鑒于此，我們的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平時(shí)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(shí)驗(yàn)方法，積累了哪些實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn).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(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠聯(lián)系到哪些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn).借此幫助學(xué)生養(yǎng)成一種正確的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和意識(shí).另外，在非實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)，也可以滲透實(shí)驗(yàn)思想方法教育，尤其是重大物理規(guī)律所對(duì)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(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析物理原理、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)思想方法在實(shí)驗(yàn)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(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析盧瑟福的“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”，追本溯源，在盧瑟福那個(gè)年代，想深入到原子大小的尺度進(jìn)行觀測(cè)與探究是天方夜譚，而盧瑟福是怎么實(shí)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(shí)，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(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，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(shí)驗(yàn)要追本溯源，研究實(shí)驗(yàn)中最核心的實(shí)驗(yàn)思想方法，并將其滲透給學(xué)生，在其意識(shí)形態(tài)中扎根，嘗試著去思考實(shí)驗(yàn)原理并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)與教材中提供的實(shí)驗(yàn)方案差異，感受前人實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的精妙之處，并逐步內(nèi)化為自己的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).

二、關(guān)注實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，體驗(yàn)探究過程

過程往往比結(jié)果更重要！這句話對(duì)于高中物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)關(guān)注實(shí)驗(yàn)原理固然重要，但是除了要關(guān)注原理和實(shí)驗(yàn)方法外，我們還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)的探究過程，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)探究過程是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)猜想，將實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的和去實(shí)驗(yàn)室做過實(shí)驗(yàn)的，認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)和沒有認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)的區(qū)分開，因此，我們的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能忽視了學(xué)生“做”這個(gè)環(huán)節(jié)，而應(yīng)該關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究過程的體驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)“在做中學(xué)”，通過實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的優(yōu)化，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng).

例如，我們?cè)诤蛯W(xué)生一起探究伏安法測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)，細(xì)化實(shí)驗(yàn)的過程，將學(xué)生結(jié)合自己的已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì).筆者在教學(xué)過程中將設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(duì)于自己的方案是否可行呢？在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，再分組連線，正常的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中筆者巡查并就學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的特殊情況進(jìn)行及時(shí)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(shí)驗(yàn)任務(wù)，最終形成報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中記錄實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的困難以及整個(gè)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)過程.學(xué)生有了充足的實(shí)踐體驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生探討和比較各種實(shí)驗(yàn)方案之間的優(yōu)劣，思考實(shí)驗(yàn)電路圖對(duì)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(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)，如圖1所示的兩個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰秃诵乃仞B(yǎng)的多層次發(fā)展.

三、嘗試實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的記背，唯有如此才能讓創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)意識(shí)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(shí)驗(yàn)的解答過程能夠靈活自如.在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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?cè)诮虒W(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(gè)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(duì)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(cè)算動(dòng)能？

在問題的引領(lǐng)下，學(xué)生自然會(huì)聯(lián)系到前面的力學(xué)實(shí)驗(yàn)原理和經(jīng)驗(yàn)，如圖2所示的裝置圖順勢(shì)而生.

在此基礎(chǔ)上，再引出幾個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生從原有的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)走向該實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì).

問題3：用圖2的裝置，完成該實(shí)驗(yàn)是否需要平衡摩擦力？

問題4：繩子拉力如何測(cè)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(shí)驗(yàn)裝置？

這些問題的設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有一個(gè)更為深刻的認(rèn)識(shí)與理解，從實(shí)驗(yàn)裝置出發(fā)帶出來的不僅僅是一個(gè)實(shí)驗(yàn)，而是以該裝置為背景的多個(gè)實(shí)驗(yàn)，物理實(shí)驗(yàn)中有著很多知識(shí)性和思想性的內(nèi)容，這些東西只有讓學(xué)生經(jīng)過切實(shí)的思考與實(shí)踐，他們才能有所領(lǐng)悟，并且終身難忘.因此，我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該鼓勵(lì)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(shí)，只有學(xué)生形成實(shí)驗(yàn)意識(shí)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)的本源，立足學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)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(shí)踐中進(jìn)行體會(huì)和認(rèn)識(shí)，并形成深刻的認(rèn)識(shí)，在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)切實(shí)提升的狀態(tài)下，提升物理實(shí)驗(yàn)題的得分自然就不是一句空話.