雷偉

摘 要：物理教育中，實驗是很重要的部分與構(gòu)成。本文將以核心素養(yǎng)為切入點，分析高中物理實驗教學有效思路，用條件化、結(jié)構(gòu)化、情境化、情態(tài)化的教學方法，培養(yǎng)和增強學生的核心素養(yǎng)品質(zhì)與能力。

關鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;實驗教學;方法分析

引言：新時期背景下，核心素養(yǎng)成為我國教育的趨勢與追求。實踐中需要提煉和總結(jié)高中物理實驗方法，用行之有效的策略與方案，提高教育有效性。

一、條件化策略

條件化策略說的是揭示實驗中知識的出現(xiàn)過程，即以源頭為切入點教學，為的是讓學生了解實驗知識的由來。假設學生并不理解實驗知識出現(xiàn)過程，學習時，就只能死記硬背知識[1]。遇到真實場景，就無法設計出正確的電路，也不知道如何解決實驗問題。從經(jīng)驗可以了解到的是，小燈泡伏安特性曲線實驗電路中，如果教師使用的方法沒有站在學生知識理解能力角度考慮，并沒有在源頭切入，那么許多學生甚至到了高考時，仍舊不理解分壓電路如何繪制。設計分壓電路：如圖1所示。

將小燈泡分別連接到1至2，1至3，1至4不同位置，通過測試可以了解到，此時小燈泡的兩端電壓不一樣。假設圖1中出現(xiàn)了許多的電阻，不動小燈泡左面接線柱，此時小燈泡右面接線柱有了許多選項，出現(xiàn)各種各樣的電壓。當然這種方法缺點十分明顯，即無法讓小燈泡的兩面獲得連續(xù)變化電壓[2]。此時教師可以提出問題，同學們我們怎么做才能讓小燈泡臉面獲得連續(xù)變化電壓。此時A學生表示，如圖2所示。

使用電阻比較大的元件替代圖1中電阻比較小的元件，將小燈泡右面接線柱變成可以滑動劃片，通過這樣的方法就能連續(xù)性調(diào)節(jié)小燈泡電壓。教師回答：從效果可以看到，圖2電壓調(diào)節(jié)情況的確好于圖1，因為圖2小燈泡的兩側(cè)電壓靠的是滑動變阻器分得，所以圖2電路又叫分壓電路。使用圖2基礎，將小燈泡和電流表串聯(lián)到一起，并聯(lián)小燈泡和電壓表，就能獲得小燈泡伏安特性曲線實驗電路圖。在層層鋪墊教學下，學生終于明白分壓實驗電路。學生明白了分壓電路比較可靠，在實踐探索中形成了自己的知識點理解[3]。

二、結(jié)構(gòu)化策略

結(jié)構(gòu)化實驗知識說的是將實驗前后知識創(chuàng)建聯(lián)系，將新知識引入到原有知識系統(tǒng)，此時學生大腦中就會將二者融為一體，構(gòu)成全新的認知邏輯關系。這種方法能夠揭示知識的本質(zhì)與原理，便于學生遷移與使用物理實驗中獲得的知識。假設學生并沒有理解實驗知識邏輯，將無法在腦海中構(gòu)成有意義、價值的知識結(jié)構(gòu)。學生學習的知識越多，頭腦越混亂，越不知道自己的學習有沒有問題。學生漸漸感到實驗知識無序與龐雜，不利于學生的頭腦思考。高中物理中的許多實驗都有一定聯(lián)系，只需要將這些實驗串聯(lián)到一起，學生就能明白物理知識的本質(zhì)和特性。

紙帶實驗：如圖3。

圖3是本次實驗裝置，請問同學們可以使用圖3實驗裝置開展哪些實驗。此時學生紛紛根據(jù)自己的過往經(jīng)驗回答：碰撞不變量實驗、機械能守恒實驗、功與速度變化實驗、加速度和力與質(zhì)量關系實驗、合力方法實驗、彈力和彈簧伸長關系實驗、勻變速直線運動實驗。教師展示圖3為的是讓學生思考這套儀器能夠進行哪些力學實驗，在異中求同，通過縱向分析的方法幫助學生在腦海中構(gòu)成紙帶知識結(jié)構(gòu)。隨后教師繼續(xù)提出問題：功和速度變化、加速度和力與質(zhì)量關系、勻變速直線運動上述三個實驗，哪個實驗不受摩擦力影響。學生被教師所提出的第二個問題所以吸引，學生開始研究平衡摩擦力的價值和體現(xiàn)，分析哪些需要平衡摩擦力，哪些不需要平衡摩擦力。之后教師提出第三個問題：加速度和力與質(zhì)量關系實驗中，打出了哪條紙帶，原因是什么，此時讓學生觀察圖4。

提問學生：功和速度變化實驗的紙帶是哪條，原因是什么。碰撞不變量實驗紙帶是哪條，原因是什么。問題的提出，為的是讓學生能夠識別紙帶，明白紙帶實驗原理。在比較、討論中，學生對紙帶實驗建立了深刻理解。

三、情境化策略

情境化策略說的是，教師創(chuàng)設真實實驗情境。學生在此過程中，經(jīng)歷如同實驗知識產(chǎn)生和使用過程的感受，是一種趣味且充滿活力的教學模式。能夠使學生表現(xiàn)出學習積極性與主動性，形成學習動力與動機[4]。學生如果沒有親身經(jīng)歷過這樣的情境，就會感到實驗知識乏味且枯燥，不利于后續(xù)的物理實驗學習。

比如教師要求學生繪制干電池的電動勢以及內(nèi)電阻實驗電路圖，并交給學生若干導線、開關、一節(jié)干電池、一個活動變阻器，當然教師也可以選擇提供學生其他的材料方案，如只有一個電壓表和電阻箱或只有一個電流表和電阻箱。當然這樣的實驗方式顯然并沒有足夠的吸引力與趣味性。

再比如選擇器材的時候，實驗情境為：電源電動勢與內(nèi)電阻的測定實驗中，教師提供給學生如圖5的實驗器材。

學生根據(jù)需求選擇合適的器材并實驗。情境目的是讓學生按照題意，根據(jù)情況選擇能夠滿足實驗要求的材料，考察學生的實驗能力以及知識的掌握情況。學生心中如果了解實驗原理和知道正確實驗電路，就不會出現(xiàn)實物連接錯誤問題[5]。

從經(jīng)驗與結(jié)果可以看到，很少有學生能夠順利完成這一要求，解決學習中的問題。多數(shù)學生所選器材并不合理，這所反映的是，學生并不明確實驗原理。假設學生知道實驗原理和電路圖，器材選擇以及電路連接就不會出錯。雖然這樣的嘗試并沒有達到預期的教學效果，但在情境的刺激下，學生產(chǎn)生了強烈的實驗熱情，形成了研究動力和學習積極性。教師在設置實驗情境的時候，必須保障實驗情況真實性，貼合現(xiàn)實場景[6]。這樣學生才能理解實驗原理與知識。理解實驗原理以后，學生才能順利解決實驗問題。

四、情態(tài)化策略

情態(tài)化實驗知識說的是將實驗情感與實驗理智相互交融，為的是實現(xiàn)學生科學素養(yǎng)的有效培養(yǎng)。通過這樣的過程，學生就會感受到實驗的溫暖，明白實驗不是冷冰冰的過程，是有溫度且可以豐富、引領學生情感的學習體驗。情態(tài)化教學能夠?qū)⒅R和學生的精神頭腦融為一體，上升為學生的價值觀、態(tài)度。比如為了讓學生能夠理解彈簧的彈性是有上限的，教師可以拿出一根完好無缺的彈簧，隨后當著學生的面暴力拉直彈簧，此時可以發(fā)現(xiàn)，彈簧并不能正常回縮。這表示彈簧彈性限度有限。這樣的教學方法非常直觀，雖然破壞了公物，不利于維持教師形象，但在這樣的實驗中，卻能夠培養(yǎng)學生正確的價值觀與情感態(tài)度，是非常好的教學方法。

再比如學習多用電表測量電阻的時候，操作過程包括歐姆凋零。在演示的時候，教師把紅表筆插到﹢插孔，將黑表筆插到-插孔。利用投影，向?qū)W生展示歐姆凋零操作流程。如圖6所示。

學生只需要認真觀察就能發(fā)現(xiàn)。教師在操作中，手指一直握著金屬部分，這樣的操作雖然并不會對凋零結(jié)果產(chǎn)生影響，但因為人體會分泌汗液，如果長期如此操作，人手含水很有可能會對表筆金屬部位造成腐蝕，而這顯然是不允許的行為。如同操作天平時，不準許學生用手拿取砝碼一樣。這樣的教學方式并不能實現(xiàn)學生實驗態(tài)度的有效培養(yǎng)。標準、正確的操作方法為，手指握住表筆塑料部分，而不是握住金屬部分。

再比如學習電容器電荷量和電容器兩極板電壓關系的時候。教師提前為學生提供15V，47μm電解電容器，以及一個電池組、1只多用電表和若干導線。

實驗方法為，使用一個不帶電的電容器以及一個相同電容器接觸進行電荷量平分，以此改變電容器電荷量。使用數(shù)字多用電表對電解電容器的兩級電壓進行測試。

實驗的步驟和數(shù)據(jù)的處理流程為：教師首先交給學生一個沒有電的電解電容器，讓學生自己充電，充完電以后記錄此時的電荷量q，之后使用數(shù)字多用電表對電容器兩極電壓進行檢測。之后使用第二個沒有電的電解電容器兩極和第一個電解電容器兩極接觸，分開二者之后，每一個電容器此時攜帶0.5q電荷量，之后使用數(shù)字多用電表對分離后的電解電容器兩極電壓值進行測量。隨后使用其余的幾個電解電容器重復前面的步驟，每一次都要記錄此時第一個電解電容器的兩極電壓。最后將測得的所有電荷量結(jié)果記錄到表格，制作電荷量Q和兩極電壓差U關系圖，如圖7所示。

該實驗的目的是讓學生使用到處能夠得到的電容器和干電池、石英鐘，獲得像高科技DIS實驗一樣的實驗操作結(jié)果。學生在實驗中心靈受到了震撼，學生形成了成功體驗，能夠很好的培養(yǎng)學生學習情感。

從實踐的結(jié)果可以看到，情態(tài)化實驗知識教學，能夠使學生迸發(fā)與形成操作和探索興趣，學生積極、主動體驗，激發(fā)了學生實驗熱情，有效提高了學生探究水平與能力，實現(xiàn)了學生實驗素養(yǎng)的有效培養(yǎng)。

結(jié)束語

物理實驗教育必須遵循核心素養(yǎng)教育要求，培養(yǎng)學生的物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任。條件化、結(jié)構(gòu)化、情境化、情態(tài)化教學能夠使學生了解知識的由來，明白知識的邏輯關系，掌握知識如何應用于現(xiàn)實，升華學生的情感體驗。高中物理教育需要重視條件、結(jié)構(gòu)、情境、情態(tài)的配合使用，提高學生綜合素質(zhì)。

參考文獻

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