追本溯源 提升素養
——新高考背景下高中物理實驗教學的點滴思考

孫 勇

(江蘇省鎮江中學 212000)

新的高考模式，實驗題由原來的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重不相匹配的是我們當下的物理實驗教學實際.我們的教師更多地將原有的應試教育思維延續了下來，導致了我們的高中物理實驗教學偏離本源，高中物理實驗教學借助于模擬實驗展示實驗步驟，實驗程序化現象嚴重，另外考慮到實驗考試也是筆試，所以實驗教學習題化的現象也非常嚴重，這些不恰當的實驗教學傾向是對物理實驗在教學中的價值的弱化與漠視.對發展學生核心素養弊大于利，功利化的實驗教學對學生實驗素養和科學思維的形成很不利.也許是考、教部門也意識到了這個問題，新的高考模式只考1個實驗題，但是卻將該實驗的原理、操作、數據處理、誤差分析及系統誤差的消除等等實驗環節都考到位了.針對這種情況，筆者認為我們的高中物理實驗教學，必須把控好節奏，慢下來，在實驗教學的過程中給學生留足時間和空間，引導學生關注實驗的本源性內容，推動學生內化知識、感悟方法、提升素養.

一、追溯實驗原理，強化實驗方法

對于一個物理實驗而言，實驗原理是其核心，實驗思想方法則是其靈魂，兩者不可偏廢.因為，只有學生深刻理解了原理，才有可能觸及到該實驗實質性的東西，然后將頭腦中原有的物理思想方法與實驗原理相融合，才能打開實驗探究的大門，最終達成實驗目的.鑒于此，我們的物理實驗教學平時應該如何組織呢？首先，我們要了解學生的學情，在初中已經掌握了哪些實驗方法，積累了哪些實驗經驗.其次，我們要從學生高中已經學習到的物理概念、規律出發，思考該實驗學生能夠聯系到哪些知識和經驗.借此幫助學生養成一種正確的實驗習慣和意識.另外，在非實驗課教學時，也可以滲透實驗思想方法教育，尤其是重大物理規律所對應的物理學史介紹，通過給學生介紹物理學家發現規律過程中的精妙實驗，引導學生分析物理原理、創新實驗思想方法在實驗獲得成功過程中的重要性.

比如，在和學生一起學習原子模型時，引導學生分析盧瑟福的“α粒子散射實驗”，追本溯源，在盧瑟福那個年代，想深入到原子大小的尺度進行觀測與探究是天方夜譚，而盧瑟福是怎么實現呢？盧瑟福投石問路，通過現象分析探究原子結構的虛實，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、構建原子模型，當絕大部分投出去的α粒子沒有受到影響，還沿著原來的運動方向運動，沒有受到影響；只有少部分投出去的α粒子發生大角度散射，甚至被撞了回來.通過投石問路，思路得以打開，從符合這些現象的物理視角提出“核式結構模型”，由此打開人們研究原子物理的篇章.

新高考背景下，筆者認為高中物理實驗要追本溯源，研究實驗中最核心的實驗思想方法，并將其滲透給學生，在其意識形態中扎根，嘗試著去思考實驗原理并設計實驗，體驗自己設計的實驗與教材中提供的實驗方案差異，感受前人實驗設計的精妙之處，并逐步內化為自己的實驗素養.

二、關注實驗細節，體驗探究過程

過程往往比結果更重要！這句話對于高中物理實驗教學而言再恰當不過了，基于學生核心素養發展的本源性實驗教學關注實驗原理固然重要，但是除了要關注原理和實驗方法外，我們還應引導學生注重實驗的探究過程，因為實驗探究過程是檢驗實驗猜想，將實驗素養提升落地的重要環節.新高考背景下，試題的命制要將沒有去實驗室做實驗的和去實驗室做過實驗的，認真做實驗和沒有認真做實驗的區分開，因此，我們的高中物理實驗教學不能忽視了學生“做”這個環節，而應該關注學生實驗探究過程的體驗，強調“在做中學”，通過實驗細節的優化，提升物理學科核心素養.

例如，我們在和學生一起探究伏安法測定電源的電動勢和內阻這個實驗時，從實驗原理出發，細化實驗的過程，將學生結合自己的已有知識經驗進行實驗方案的設計.筆者在教學過程中將設計實驗環節作為任務下放給學生，學生以學習小組為單位展開思考，學習小組最終形成的方案再拿到課堂上來交流.對于自己的方案是否可行呢？在實驗設計后，再分組連線，正常的實驗，學生在實驗過程中筆者巡查并就學生實驗過程中出現的特殊情況進行及時的幫助和排除，整節課讓學生以學習小組為單位，通過相互協作完成實驗任務，最終形成報告，實驗報告中記錄實驗出現的困難以及整個實驗的體驗過程.學生有了充足的實踐體驗，這為接下來的進一步交流和研究提供了重要的教學資源.展示優秀的實驗方案和實驗過程，引導學生探討和比較各種實驗方案之間的優劣，思考實驗電路圖對應的系統誤差和數據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驗的重難點，如圖1所示的兩個電路如何選擇？誤差情況又分別怎樣？圖1中的電學元件是否可以用其他元件替代？等等.在學生的思考、討論與交流的過程中完成實驗方案和探究思路的更新與發展，符合有意義學習的理念，有助于促進學生的物理知識、實驗能力和核心素養的多層次發展.

三、嘗試實驗創新，發展創新思維

本源性教學不是照本宣科，而應該在突出了實驗本質的基礎上，引導學生思考更為科學性的探索.也就是要引導學生敢于創新，而不是止步于教材實驗的記背，唯有如此才能讓創新實驗意識在學生的內心生根發芽，最終表現在高考題中創新實驗的解答過程能夠靈活自如.在具體的實驗教學過程中，引導學生實現實驗創新，可以借助于具體的問題來激發學生的創新思維.

以“探究功與速度變化的關系”為例，我們在教學過程中如果設置“如何探究功與速度變化的關系？”這個問題，學生往往表現較為茫然，筆者認為可以轉化視角，對問題進行拆解和細化，便于科學的引導.

問題1：如何求解做功？

問題2：如何測算動能？

在問題的引領下，學生自然會聯系到前面的力學實驗原理和經驗，如圖2所示的裝置圖順勢而生.

在此基礎上，再引出幾個問題引導學生從原有的實驗經驗走向該實驗的方案設計.

問題3：用圖2的裝置，完成該實驗是否需要平衡摩擦力？

問題4：繩子拉力如何測定？

問題5：是否有必要讓小車質量遠大于沙桶質量？

問題6：是否能夠想到其他的實驗裝置？

這些問題的設計引導學生對實驗原理有一個更為深刻的認識與理解，從實驗裝置出發帶出來的不僅僅是一個實驗，而是以該裝置為背景的多個實驗，物理實驗中有著很多知識性和思想性的內容，這些東西只有讓學生經過切實的思考與實踐，他們才能有所領悟，并且終身難忘.因此，我們的實驗教學應該鼓勵學生有效反思，并養成與同學進行交流的習慣，培養他們遇到問題積極探索的意識，只有學生形成實驗意識，他們才能步入更高的物理學習境界.

總之，在新高考背景和新課程改革背景下，我們的物理實驗教學要以發展學生的物理學科核心素養為根本目標，回歸實驗教學的本源，立足學生的學習實際，多關注學生的學習過程和狀態，讓學生在自主探究和實踐中進行體會和認識，并形成深刻的認識，在學生的實驗素養切實提升的狀態下，提升物理實驗題的得分自然就不是一句空話.