彰顯物理學科核心素養，高中物理實驗教學的新嘗試

摘要：在高三物理教學中，所有教師都大量使用習題訓練來讓學生理解概念和方法，但很多學生往往無法感知物理概念，學生對概念理解的局限，促進本文探索實驗教學手段促進學生理解概念，讓學生把物理概念“算”出來。筆者在豐富的習題實驗中選取素材，促進學生自主探索，既有利于學生在實驗題中多得分，又利于培養學生的學科核心素養。

關鍵詞：概念教學 力學實驗 學科核心素養

一、從概念教學的困境說去

在高三教學中，筆者有時向學生提與基本概念相關的問題：加速度為1米每二次方秒是什么意思，大部分學生不知所措，因為他們往往不適應這種問題？加速度對他們的意義，往往體現在解題中的公式上。

在概念教學中，教師常常發現無論強調多少遍，學生總是認識不到位的情況。

但實際教學中，往往并非如此，對于物理教學的主要對象——大量中差生而言，他們對概念的理解最多停留在記憶的層面，根本無法“感知”物理量。如果讓概念淹沒在大量的練習中，更會凸顯這個問題。假若做了一堆題目，學生連基本的物理概念都沒有理解，未免是物理教學的悲哀。

二、把實驗題做成實驗

筆者以為，解決此問題的最好辦法莫過于實驗。雖然教科書上并沒有與彈性勢能有關的實驗，但當前各種高三模考、段考、以及高考真題中，各種設計性實驗比比皆是，與彈性勢能相關的也不少。例如，新課標全國卷力學實驗題就是關于測量彈性勢能的問題：此題目文字敘述簡潔，原理簡單，而且所需要的器材在大多數中學實驗室中都不難找到，極具操作性。學生解答這道題目并不是太難，但如果真正把這道實驗題當成一個實驗，讓學生實實在在的計算一個彈簧在某種狀態下的彈性勢能，必將真正促使他們理解這個概念的本質，現摘錄如下：某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖（a）所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。

（1）試驗中涉及到下列操作步驟：①把紙帶向左拉直；②松手釋放物塊；③接通打點計時器電源；④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是_______（填入代表步驟的序號）。

（2）圖（b）中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結果。打點計時器所用交流電的頻率為50Hz。由M紙帶所給的數據，可求出在該紙帶對應的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為______m/s。比較兩紙帶可知，________（填“M”或“L”）紙帶對應的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。為此，筆者專門“浪費”了半節課的時間，讓學生自己動手完成這個實驗，而且讓學生自己定義實驗目的。

效果當然不能說十全十美，因為學生早就不習慣用這種方式來學習，但這個探究實驗過程，至少讓大部分學生深刻地理解了彈性勢能是一個切切實實的物理量，是可以測量的，而且進一步促進學生對做功和能量轉化關系的理解。

當大部分學生實驗后，筆者讓學生思考，通過本實驗，我們還可以做什么，比如能不能得出彈性勢能的表達式？讓人欣喜的是，少數學生在沒有老師的提點下，能夠主動運用平時在實驗題中的方法，例如控制變量，畫曲為直，畫圖求斜等手段，實實在在探究了一番。無論他們實驗結果如何，筆者以為，這部分同學都完美地符合了教學預期目標。但遺憾的是，大部分學生面對這種真正的實驗一籌莫展，甚至有學生建議還是做實驗題更直接些。在當前大環境下，學生的這種認識都是我等物理教師的直接責任。的確，沒幾個試題編制者敢保證自己親手做過自己命制的實驗題中的實驗。教師尚且如此，又怎能苛責學生。從最功利的角度而論，甚至不利于學生解題能力的提高，讓學生對實驗題的認識僅僅停留在“背實驗”的層面上。更重要的是，這種靠做實驗題來感受實驗的現狀，與學科核心素養的教學目標是相違背的。

三、對培養學生物理學科核心素養教學的思考

新修訂的高中物理課程標準，將三維課程目標深化為物理核心素養。即將出臺的最新課程標準，將進一步凸顯以培養學生物理核心素養的導向。高中物理核心素養從物理觀念、科學思維、實驗素養、科學態度和責任四個方面來界定。但物理教學的現實依舊是無數老師帶著無數學生不斷的刷題。這種依舊根深蒂固的“物理習題”教學模式有各種原因，其利弊已被廣泛討論，無須多言。筆者以為，任何徹底變革的口號都是不現實的豪言壯語。所以，如何將核心素養四個方面落實到物理教學中，探索一條既滿足備考要求、又超越“物理教學就是習題教學“的道路，正是本文嘗試的目的。

引導學生實驗，對培養學生核心素養的各個方面都有益處。學生實驗最大限度讓抽象物理概念“活了起來”，同時需要學生進行一定的數學推理，將頭腦里的“小球、滑塊”轉化為實驗室的“小球、滑塊”，深化學生對模型的理解。實踐表明，學生在實驗后，理解了物理模型化思維的優越性和局限性。同時，切實落實了培養學生實驗技能的目的、讓學生切實體會物理是一種可以操作和動手的科學。

以習題中的物理實驗為素材，可以結合習題教學和核心素養的培養，比較具有操作性。同時，題目中的實驗往往具有新穎性，學生對教材中反復重復的實驗往往覺得“理因如此，何須實驗”。但部分有批判精神的學生往往會“抬杠”忍不住問：這可行么？這種可貴的“抬杠精神”體現了學生的理性質疑精神，正是物理學科素養所要求的。教師如果順水推舟促進學生實驗探究，會收到較好的教學效果。所以，這種通過探究和實驗來體會物理知識的過程，切實體現了核心素養為導向物理教學，而且有利于備考。筆者發現，少部分中差生反復出錯的讀數、逐差計算加速度等常規問題在實驗后，正確率反復改善。

總之，筆者以為，雖然在高考體制的大背景下，讓學生去做大量套卷中的物理實驗是不現實的，但通過幾個個設計合理的實驗題目的探究，不但促進學生切實理解實驗，掌握基本的讀數、儀器操作，而且落實了實驗教學。筆者以為，此舉不但不會浪費高三的教學時間，還會受到事半功倍的效果。

參考文獻：

【1】陳琦，劉儒德. 當代教育心理學[M] 北京師范大學出版社 1997

【2】2016年新課標全國卷（甲）理科綜合