基于核心素养的高中物理实验教学

摘要：新课程改革重视对学生核心素养的培养，物理观念作为物理学科核心素养的一个侧面，是教师课堂教学中的重要目标与内容。笔者在教学实践中发现，教师通过开展各种物理实验活动，能有效深化学生的物理观念，笔者基于核心素养，浅谈有效开展物理实验的策略。

关键字：高中  物理观念  实验

物理观念指的是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华，从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。值得注意的是物理观念不是物理知识，教师若想培养学生的物理观念，应将其渗透于教学的各个过程中，通过开展物理实验，使学生在实验中发展物理观念，提高学科素养。

一、发现问题，提出猜想假设

新课标提出了“教学生活化”的要求，高中物理中的很多物理现象与规律都来源于身边生活。教师要注重联系实际生活，引导学生从身边生活中发现问题，并据此提出猜想与假设，展开后续的实验，从而培养他们用物理视角去思考与分析身边事物的学科意识，提高其物理思维。

比如对《研究物体间的相互作用》开展教学时，笔者向学生提问道：“大家用手拍一下桌面，有什么感觉呢？为什么？”学生纷纷答道：“手疼，因为桌子是硬的，打到手会疼啊。”紧接着笔者又问道：“将足球踢向墙壁，足球在接触墙壁之后会被弹回来，这是为什么呢？”笔者让学生思考这两种生活现象，从物理学的角度提出自己的猜想。笔者留给学生充足的时间去思考与分析这一问题，最后学生们经过交流讨论，得出了如下的猜想：手感到疼是因为手受到了桌子对手的力，足球被弹回来是因为足球也受到了墙对足球的力，也就是说两个物体间的力是相互作用的。紧接着笔者引导学生针对这一猜想设计物理实验，从而验证这一猜想。在实验中，学生大显身手，通过多元的策略证明了上述假设。例如有的学生利用遥控器控制小车向前进，可以观察到车轮下面的木板相互运动，这说明相互作用的摩擦力作用在两个物体上，且方向相反。

在上述教学活动中，笔者通过创设问题情境，引导学生从生活中发现问题并提出猜想，有效深化了他们的物理思维与物理应用意识，在高效达成教学目标的同时，发展了学生的物理观念，取得了事半功倍的效果。

二、设计方案，进行个性探究

新课标倡导“小组、探究、合作”的学习模式。笔者认为，教师在开展物理实验活动时，要注重引导学生亲自设计实验方案，使他们亲历知识的形成过程，进行个性探究，从而促进他们在自主设计过程中，强化物理观念，提高理解与认知。

比如在对 《共点力的平衡条件》进行教学时，笔者首先引导学生针对气球的受力特点，得到了猜想：二力平衡的条件是合外力为零，并通过实验加以验证。随后笔者又追问道：“那么物体受到三个力的平衡条件是否也是合外力为零呢？”学生针对这一问题，开始分小组设计实验方案。各小组开动脑筋，利用物理知识设计出了多元的实验方案，例如有的小组认为，可以在一个同心圆纸面上，用三根弹簧秤拉绳套，让绳结点位于圆心，记录下三个力的大小、方向和作用点;有的小组认为，可以将一根轻质小圆环与三根细绳相连，在其中一根细绳的一端挂上重物，另两根细绳上挂上钩码，使得轻质小圆环在三根细绳的拉力下处于平衡状态。在各小组得出了实验设计方案之后，笔者开始让学生根据方案展开实验操作活动。笔者会在学生实验过程中，仔细观察各小组的合作情况，解答学生的疑惑，并引导他们根据实验过程中遇到的问题完善实验方案。

在上述教学活动中，笔者通过引导学生自主设计物理实验方案，提高了学生利用物理知识思考分析生活中各种事物与现象的能力，深化了他们思维的创造性，取得了很好的教学效果。

三、分析数据，归纳隐性规律

数据分析是物理实验活动中非常重要的一个环节，提高学生的数据分析能力，对提高他们应用物理知识解决实际问题发挥着重要作用。笔者认为，教师在组织学生开展实验活动过程中，应当有意识地培养他们分析数据的能力，使他们学会通过分析实验数据，归纳出其中的隐性规律。

比如在对《验证机械能守恒定律》展开教学时，笔者就有意识地培养了学生实验数据处理的方法，并使他们学会定性地分析误差产生的原因。在课堂上，笔者引导学生使用打点计时器、铁架台、纸带、交流电源、刻度尺等实验器材展开了操作，学生通过打点计时器在纸带上打的点就可以计算出物体运动的时间、瞬时速度等。在得到了实验数据后，笔者让学生利用已有的知识与活动经验，展开了数据分析工作。学生利用数据，分别计算出了vn、ghn、1/2v2的值，其中n代表打点计数器打的点数。通过比较ghn与1/2v2，学生可以发现，两者在误差范围内是相等的，于是笔者向学生提问道：“大家能分析一下为什么ghn比1/2v2偏大，而不是完全相等的原因吗？”随后学生开始利用所学物理知识，对这一误差展开分析。通过进行受力分析，学生最后得出了结论：ghn比1/2v2偏大是因为阻力做功的原因，若不计阻力，则mghn=1/2mv2，也就是说，在只有重力做功的情况下，物体的重力势能和动能可以相互转化，机械能总量保持不变。

在上述教学活动中，笔者通过引导学生对实验数据进行分析，提高了他们数据处理的能力，升华了他们对于生活中物理现象的认识，高效达成了笔者所预期的目标。

四、融入应用，升华知识认知

知识来源于生活，教师在引导学生通过物理实验活动对生活现象展开探究之后，还应注重引导学生将所学知识还原到实际生活中去，通过融入应用性的训练活动，升华学生对相关物理知识的认知，发展其物理观念。

在对《平抛运动》进行教学时，笔者在课堂上引导学生通过实验的方法，探究了平抛运动的轨迹。通过实验，学生学会了求解平抛运动速度、时间、运动轨迹的方法，为了进一步强化学生应用物理学视角解释自然现象的能力，笔者联系生活实际，设计了相关的应用性习题。例如，笔者向学生提问道：“排球场总长18米，网的高度为2米，运动员站在距离球网3米远的线上，正对网前竖直跳起把球水平击出。设击球点的高度2.5米，问球被水平击出的速度在什么范围内才能保证排球既不触网也不出界？”随后学生开始对这一问题展开分析与讨论，并成功运用平抛运动实验所探究得到的规律求解了这一问题。球水平击出后做的是平抛运动，当球刚好网擦网而过时，水平位移为3米，球下落的高度为0.5米，因为△h=1/2gt12，x=v1t1，将已知数据代入到公式中，可以得到速度v2=3√10m/s。而当球刚好打在边界上时，水平位移为12米，球下落高度为2.5米，然后代入公式得到速度v2=12√2m/s，因此当球被水平击出的速度在3√10<v<12√2这一范围内时，球恰好既不触网也不压线。由此，学生利用所学知识，成功解决了生活中的问题，体会到了物理在生活中的重要性。

在上述教学活动中，笔者通过融入应用，引导学生利用实验所得结论去求解生活中的问题，为学生搭建了一个观念建构的平台，进一步升华了对知识的理解与认知，拓展了课堂教学的深度与宽度。

总之，物理观念是隐藏于具体性知识背后的概括性观点与方法，教师要善于引導学生亲历知识的探索与发现过程，从而促进其物理观念的构建。

参考文献：

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[3]沈宇峰.有的放矢 优化高中物理教学[J].数理化解题研究. 2018（18）.