核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高效實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)物理實(shí)驗(yàn)提出了高層次的要求，把對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯W(xué)科素養(yǎng)的考查設(shè)置成考查的難點(diǎn)和區(qū)分度，更是要求教師要注重培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力和提升他們的學(xué)科核心素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程既是對(duì)動(dòng)作與思維結(jié)合的探究實(shí)踐活動(dòng)，又是情感價(jià)值觀和學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成和提升過(guò)程。

1 ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

在現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，教師和學(xué)生卻遇到了各種囧境[ 1 ] 。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力做好教學(xué)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好問題情境，預(yù)設(shè)好學(xué)生可能形成的各種實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的各種問題。當(dāng)教師信心滿滿教學(xué)時(shí)，現(xiàn)實(shí)卻可能是學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，部分學(xué)生面對(duì)探究實(shí)驗(yàn)的方案手足無(wú)措，或是實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程各種不規(guī)范，課堂秩序甚至混亂等各種尷尬場(chǎng)面，課堂無(wú)法按預(yù)期完成更別談高效。而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)狀況更不佳。學(xué)生認(rèn)為既然所學(xué)的定理定律已是科學(xué)正確的，再做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證豈不是多此一舉，應(yīng)付任務(wù)般的完成。同時(shí)，教師也往往認(rèn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可做的價(jià)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)題訓(xùn)練。師生的態(tài)度和觀念讓驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課可有可無(wú)，低效甚至無(wú)效。

2 ?核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高效實(shí)驗(yàn)課教學(xué)實(shí)踐

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

機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式有哪些？在學(xué)過(guò)的哪些情境和模型中，物體的機(jī)械能守恒？如果用該情境或模型驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需要測(cè)量哪些物理量？如何測(cè)量？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。

2.2 ?提出并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案——思中學(xué)

學(xué)生根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，知道物體在以下幾種情境下機(jī)械能守恒：自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、沿光滑斜面運(yùn)動(dòng)和做單擺運(yùn)動(dòng)等，根據(jù)以上情境，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，即方案1：【自由落體運(yùn)動(dòng)】測(cè)高度h——刻度尺，物體運(yùn)動(dòng)速度——打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;方案2：【平拋運(yùn)動(dòng)】測(cè)高度h——刻度尺，物體運(yùn)動(dòng)速度——平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器材;方案3：【沿光滑斜面下滑】測(cè)高度h、物體運(yùn)動(dòng)水平位移s——刻度尺;方案4：【單擺運(yùn)動(dòng)】測(cè)高度h——刻度尺，物體運(yùn)動(dòng)速度——光電門。

2.3 ?評(píng)價(jià)各實(shí)驗(yàn)方案——議中學(xué)

學(xué)生在組內(nèi)展示自己的實(shí)驗(yàn)方案，相互評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)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(diǎn)潤(rùn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器，如圖1、2減小摩擦阻力，且數(shù)據(jù)測(cè)量方便又精確。

2.4 ?分組實(shí)驗(yàn)探究實(shí)踐——做中學(xué)

要求各組選擇兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案并選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行操作，記錄數(shù)據(jù)完成實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師巡邏并觀察各組實(shí)驗(yàn)情況，拍攝各組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中典型的場(chǎng)景照片或視頻。

2.5 ?實(shí)驗(yàn)分析——展中學(xué)

教師展示收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的場(chǎng)景照片或視頻。進(jìn)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(rèn)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(rèn)為2、3組數(shù)據(jù)都錯(cuò)。由實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)該是ΔE_P=ΔE_k，機(jī)械能才守恒。

學(xué)生2：我認(rèn)為2組數(shù)據(jù)是正確的。因?yàn)榧垘Ш拖尬豢组g存在摩擦，有一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以ΔE_P實(shí)際應(yīng)該比ΔE_k稍大，才符合事實(shí)。

教師：展示看待1、3組的實(shí)驗(yàn)操作照片或視頻，請(qǐng)從實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和合理性，如何評(píng)價(jià)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(yùn)動(dòng)。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(shí)驗(yàn)用光電門代替方案1、3中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不但避免了紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦造成的誤差，而且測(cè)量速度方便精確，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單。方案3斜面實(shí)驗(yàn)利用氣墊導(dǎo)軌雖減小了摩擦，但滑塊的懸浮不定，對(duì)高度的測(cè)量誤差較大。方案2平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，小球落地點(diǎn)不好確定。誤差大。方案4單擺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，小球不好保證在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，易發(fā)生圓錐擺。

2.6 ? 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)評(píng)——評(píng)中學(xué)

教師精講各個(gè)方案和各組在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)并進(jìn)一步提出優(yōu)化方案[ 3 ]。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)改成將水平面上的，平放氣墊導(dǎo)軌（圖3），將驗(yàn)證滑塊的機(jī)械能守恒改成驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。則改測(cè)量高度為測(cè)量?jī)晒怆婇T間的距離L即可。方案2可采用平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)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(shí)驗(yàn)教師用DIS實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示，既可以確保小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，又快速精確處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

2.7 ? 實(shí)驗(yàn)拓展——檢中學(xué)

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

3 ?小結(jié)

綜上所述，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不只是單純的實(shí)驗(yàn)操作，更應(yīng)該注重實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)涵和科學(xué)意義，體現(xiàn)探究的學(xué)科價(jià)值與學(xué)科思維。實(shí)驗(yàn)課應(yīng)讓學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)去做、認(rèn)真去做、多樣化去做，從而在求變、求新、求活中進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(yàn)“課雖結(jié)，意悠遠(yuǎn)”。

參考文獻(xiàn)：

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