聚焦高考實驗熱點 發(fā)展學生物理實驗?zāi)芰?/h1>
2021-09-22 03:17孟小兵
理科愛好者(教育教學版) 2021年4期
【摘 要】物理實驗是探究物理知識的重要途徑，物理實驗教學是培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的必要途徑。梳理高考實驗題型及考查熱點，注重借助物理實驗開展教學，有利于培養(yǎng)學生實驗思維，發(fā)展學生實驗?zāi)芰Α?/p>
【關(guān)鍵詞】高中物理;實驗教學;核心素養(yǎng)
【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）22-0104-02
物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，物理實驗題型是高考的重要部分。物理學科核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面。教師要通過物理實驗教學，激活學生的科學思維，著力發(fā)展學生物理實驗探究與實踐能力，促進學生形成正確的物理價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。在高考中，實驗題型形式多樣。筆者結(jié)合近年的高考實驗題，聚焦考查的熱點，從發(fā)展學生科學思維、發(fā)展學生物理探究能力上，提出培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的教學建議。
1? ?把握高考物理方向，梳理實驗熱點題型
1.1? 高考物理實驗考查方向分析
實驗題是高考物理試卷的重要組成部分。常見題型有力學常規(guī)題型，這類題型注重就物理實驗、實驗儀器的使用進行考查[1]。如測量彈簧勁度系數(shù)、讀取游標卡尺讀數(shù)等。另一種題型注重對學生物理實驗遷移能力的考查，主要有電學實驗題，考查學生對電學基本原理、演示實驗的掌握水平以及解決電學實際問題的能力，設(shè)計電路結(jié)構(gòu)等。
1.2? 實驗熱點題型
如測量光的波長實驗，利用油膜法估算分子大小實驗等。在實驗題型中，對學生實驗?zāi)芰Φ目疾?，重點在于動手探究與創(chuàng)新思維的激發(fā)，讓學生結(jié)合實驗題型，了解實驗?zāi)康?，自主設(shè)計實驗方案，改進實驗方法。從實驗題型來看，對學生實驗數(shù)據(jù)的提取、處理和運算能力的考查是熱點，如利用打點計時器分析物體運動的方向、瞬時速度和加速度;利用替代法測量熱敏電阻溫度曲線，對電流表進行改裝、校準，分析實驗誤差原因，等等。
2? ?立足高考物理實驗題型，發(fā)展學生關(guān)鍵能力
2.1? 注重基本實驗操作能力
物理實驗題型中，既有對基礎(chǔ)實驗知識點、實驗方法的考查，也有對學生科學思維、動手實驗關(guān)鍵能力的考查。教師在講解物理基礎(chǔ)實驗題型時要重視必備知識的講解。一些教師注重在教學中演示物理實驗，但忽視了學生分組動手實驗，因此教學效果不理想。教師要重視物理實驗教學，鼓勵學生自主設(shè)計簡易實驗活動，親歷體驗物理知識探究，幫助學生提升物理探究、獨立思考、合作學習能力。從近年來高考實驗題型分析來看，實驗題對物理熱點的考查也發(fā)生了變化[2]。結(jié)合具體的物理實驗，學生需要了解實驗?zāi)康?，熟練掌握實驗所需的儀器設(shè)備，明晰實驗原理，確保實驗的科學性。
2.2? 探究物理實驗原理
在物理實驗教學中，教師要引導學生重點學習實驗原理及實驗方法。實驗原理的考查與實驗方案的設(shè)計、實驗步驟等有較大關(guān)系。高考實驗題在設(shè)計上以“源于教材，而不拘泥于教材”為原則，實驗題型具有較大的變化性。對于物理實驗原理的探析，教師要講明實驗基本方法和演繹推理法的運用，著重探析物理量之間的內(nèi)在關(guān)系和判定方法，讓學生做到舉一反三。
3? ?關(guān)注物理實驗必備知識點，發(fā)展學生創(chuàng)造性思維
3.1? 掌握實驗解題要點
學生要想輕松解答物理實驗題，就要掌握解題的要點。實驗題意在考查學生對物理實驗原理及方法的理解和掌握，學生如果單憑死記硬背知識點來解題，難以獲得好的學習效果[3]。教師要引導學生掌握解題要點和基本的解題方法。如分析法，即將物理對象進行剖析，了解各部分之間的邏輯關(guān)系，探析物理的本質(zhì)規(guī)律。再如綜合法，從整體視角來考查學生對物理規(guī)律的運用。大部分的物理實驗題都可以運用這兩種方法。如2019年高考物理全國卷第23題，結(jié)合電學知識，考查學生對電路測量——微安表法測內(nèi)阻的運用。題目中量程為250μA微安表改裝為量程為25mA的電流表，測得內(nèi)阻為1200 Ω。將阻值為R的電阻與之相連，如圖（a）、圖（b）所示。
題目中給出兩個滑動變阻器，電阻箱、電源、單刀開關(guān)，以及兩個滑動變阻器等實驗材料。在題型設(shè)計上，第一問考查學生對電路圖的連接方法，第二問考查學生基本實驗操作的方法，這兩題考查的都是基礎(chǔ)知識。第三問要求學生結(jié)合實驗電路圖，分析判定接通前后電勢的變化。第四問要求學生對微安表內(nèi)阻進行測算，這兩題具有較高的綜合性。學生在求解該題時，需要結(jié)合實驗原理，獲取相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，得出相關(guān)實驗結(jié)論。
3.2? 培養(yǎng)物理實驗遷移能力
要培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)造性思維，在物理實驗教學中，教師要靈活運用物理原理，結(jié)合實際問題，促進學生學以致用。對物理知識點之間共性與差異性的探究，學生需要從實驗預(yù)期、實驗數(shù)據(jù)獲取、實驗結(jié)論的推理等方面入手，運用比較思維來完成。在上題中的第四問，對于量程為250μA的微安表，其內(nèi)阻的測量，不必重新測量，只需將原阻值為R的電阻更換為阻值為kR的電阻，對于k的值，學生可以利用比較法，結(jié)合實驗預(yù)期與實驗現(xiàn)狀求解答案。微安表的讀數(shù)為160μA，量程被擴大100倍，改裝后實際量程為25mA，實際量程擴大了80倍。結(jié)合并聯(lián)電路，電壓相同，即有IgRg=79IgkR，從實際并聯(lián)電路中，也應(yīng)遵循電壓相等規(guī)律，即IgRg=99IgkR。兩者應(yīng)該相等，聯(lián)立得到k=。物理實驗，從題型特點上，考查學生對實驗問題情境的深入思考。創(chuàng)造性思維作為核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力，無論是常規(guī)實驗、演示實驗，還是解決實際問題的創(chuàng)新實驗，教師都應(yīng)該啟發(fā)學生獨立思考，強調(diào)對學生綜合能力的發(fā)展。對學生創(chuàng)新能力的考查，體現(xiàn)在對物理基本原理融會貫通的考查上。
4? ?提升學生實驗探究能力，促進學生良好習慣養(yǎng)成
4.1? 提升學生審題能力
在實驗題求解時，審題是關(guān)鍵?？辞孱}目，提煉關(guān)鍵信息，把握實驗細節(jié)是解題的基本要義。第一，認真閱讀實驗題目，逐字推敲，從中挖掘隱藏的關(guān)鍵點。如“馬拉貨物沿水平道路勻速運動”中，解題的關(guān)鍵點是“勻速”二字，可以據(jù)此得出拉力與摩擦力是大小相等的[4]。第二，細讀實驗步驟，分析實驗內(nèi)容與實驗?zāi)繕酥g的關(guān)系，尋找解題突破口。第三，結(jié)合實驗內(nèi)容通過畫圖來抽象物理模型，理解題意，找準解題思路。
4.2? 發(fā)展學生實驗動手能力
在實驗教學中，教師要注重培養(yǎng)學生實驗器材的組裝能力。物理實驗對學生動手能力要求較高。如某題中要求學生研究質(zhì)量與加速度的關(guān)系，給出了定滑輪、木板、紙帶、刻度尺、天平、導線、電源、細線等實驗材料。要求學生根據(jù)這些材料，自主設(shè)計實驗方案。學生需要結(jié)合實驗?zāi)繕?，正確選取相應(yīng)材料，確保實驗任務(wù)的完成。物理實驗教學中，教師要講明實驗原理，提示學生要對實驗條件的變化、實驗條件與實驗結(jié)果的關(guān)系進行探究，增強學生實驗探究能力。如關(guān)于電池電動勢和內(nèi)阻的測量，表內(nèi)電阻忽略不計，只有電流表時，如何測量電源電動勢和內(nèi)阻。只有電壓表時，如何測量電源電動勢和內(nèi)阻。學生需要靈活運用實驗原理，結(jié)合題目條件選擇正確的測量方法。
物理實驗是高考重點，也是難點。教師在實驗教學中，要梳理近年來考查的熱點信息，優(yōu)化實驗教法，強調(diào)學生物理實驗思維的培養(yǎng)，促進學生掌握物理概念和規(guī)律，使學生在實驗探究中形成必備能力和品格，提高物理實驗教學質(zhì)量。
【參考文獻】
[1]梁旭，彭前程.高中物理新教材實驗編寫的原則與方法[J].物理實驗，2020（10）.
[2]史天寶.優(yōu)化實驗教學增加學生課堂獲得——以高中物理實驗教學為例[J].科技資訊，2020（18）.
[3]乜勇，王蘭蘭.認知學徒制在高階思維能力培養(yǎng)中的應(yīng)用研究——以信息技術(shù)課程教學為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010（4）.
[4]張娜.注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)的中學物理實驗教學設(shè)計研究[D].岳陽：湖南理工學院，2018.
【作者簡介】
孟小兵（1981～），男，漢族，江蘇如皋人，本科，中學一級教師。研究方向：高中物理教學。
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【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）22-0104-02
物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，物理實驗題型是高考的重要部分。物理學科核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面。教師要通過物理實驗教學，激活學生的科學思維，著力發(fā)展學生物理實驗探究與實踐能力，促進學生形成正確的物理價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。在高考中，實驗題型形式多樣。筆者結(jié)合近年的高考實驗題，聚焦考查的熱點，從發(fā)展學生科學思維、發(fā)展學生物理探究能力上，提出培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的教學建議。
1? ?把握高考物理方向，梳理實驗熱點題型
1.1? 高考物理實驗考查方向分析
實驗題是高考物理試卷的重要組成部分。常見題型有力學常規(guī)題型，這類題型注重就物理實驗、實驗儀器的使用進行考查[1]。如測量彈簧勁度系數(shù)、讀取游標卡尺讀數(shù)等。另一種題型注重對學生物理實驗遷移能力的考查，主要有電學實驗題，考查學生對電學基本原理、演示實驗的掌握水平以及解決電學實際問題的能力，設(shè)計電路結(jié)構(gòu)等。
1.2? 實驗熱點題型
如測量光的波長實驗，利用油膜法估算分子大小實驗等。在實驗題型中，對學生實驗?zāi)芰Φ目疾?，重點在于動手探究與創(chuàng)新思維的激發(fā)，讓學生結(jié)合實驗題型，了解實驗?zāi)康?，自主設(shè)計實驗方案，改進實驗方法。從實驗題型來看，對學生實驗數(shù)據(jù)的提取、處理和運算能力的考查是熱點，如利用打點計時器分析物體運動的方向、瞬時速度和加速度;利用替代法測量熱敏電阻溫度曲線，對電流表進行改裝、校準，分析實驗誤差原因，等等。
2? ?立足高考物理實驗題型，發(fā)展學生關(guān)鍵能力
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物理實驗題型中，既有對基礎(chǔ)實驗知識點、實驗方法的考查，也有對學生科學思維、動手實驗關(guān)鍵能力的考查。教師在講解物理基礎(chǔ)實驗題型時要重視必備知識的講解。一些教師注重在教學中演示物理實驗，但忽視了學生分組動手實驗，因此教學效果不理想。教師要重視物理實驗教學，鼓勵學生自主設(shè)計簡易實驗活動，親歷體驗物理知識探究，幫助學生提升物理探究、獨立思考、合作學習能力。從近年來高考實驗題型分析來看，實驗題對物理熱點的考查也發(fā)生了變化[2]。結(jié)合具體的物理實驗，學生需要了解實驗?zāi)康?，熟練掌握實驗所需的儀器設(shè)備，明晰實驗原理，確保實驗的科學性。
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3.1? 掌握實驗解題要點
學生要想輕松解答物理實驗題，就要掌握解題的要點。實驗題意在考查學生對物理實驗原理及方法的理解和掌握，學生如果單憑死記硬背知識點來解題，難以獲得好的學習效果[3]。教師要引導學生掌握解題要點和基本的解題方法。如分析法，即將物理對象進行剖析，了解各部分之間的邏輯關(guān)系，探析物理的本質(zhì)規(guī)律。再如綜合法，從整體視角來考查學生對物理規(guī)律的運用。大部分的物理實驗題都可以運用這兩種方法。如2019年高考物理全國卷第23題，結(jié)合電學知識，考查學生對電路測量——微安表法測內(nèi)阻的運用。題目中量程為250μA微安表改裝為量程為25mA的電流表，測得內(nèi)阻為1200 Ω。將阻值為R的電阻與之相連，如圖（a）、圖（b）所示。
題目中給出兩個滑動變阻器，電阻箱、電源、單刀開關(guān)，以及兩個滑動變阻器等實驗材料。在題型設(shè)計上，第一問考查學生對電路圖的連接方法，第二問考查學生基本實驗操作的方法，這兩題考查的都是基礎(chǔ)知識。第三問要求學生結(jié)合實驗電路圖，分析判定接通前后電勢的變化。第四問要求學生對微安表內(nèi)阻進行測算，這兩題具有較高的綜合性。學生在求解該題時，需要結(jié)合實驗原理，獲取相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，得出相關(guān)實驗結(jié)論。
3.2? 培養(yǎng)物理實驗遷移能力
要培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)造性思維，在物理實驗教學中，教師要靈活運用物理原理，結(jié)合實際問題，促進學生學以致用。對物理知識點之間共性與差異性的探究，學生需要從實驗預(yù)期、實驗數(shù)據(jù)獲取、實驗結(jié)論的推理等方面入手，運用比較思維來完成。在上題中的第四問，對于量程為250μA的微安表，其內(nèi)阻的測量，不必重新測量，只需將原阻值為R的電阻更換為阻值為kR的電阻，對于k的值，學生可以利用比較法，結(jié)合實驗預(yù)期與實驗現(xiàn)狀求解答案。微安表的讀數(shù)為160μA，量程被擴大100倍，改裝后實際量程為25mA，實際量程擴大了80倍。結(jié)合并聯(lián)電路，電壓相同，即有IgRg=79IgkR，從實際并聯(lián)電路中，也應(yīng)遵循電壓相等規(guī)律，即IgRg=99IgkR。兩者應(yīng)該相等，聯(lián)立得到k=。物理實驗，從題型特點上，考查學生對實驗問題情境的深入思考。創(chuàng)造性思維作為核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力，無論是常規(guī)實驗、演示實驗，還是解決實際問題的創(chuàng)新實驗，教師都應(yīng)該啟發(fā)學生獨立思考，強調(diào)對學生綜合能力的發(fā)展。對學生創(chuàng)新能力的考查，體現(xiàn)在對物理基本原理融會貫通的考查上。
4? ?提升學生實驗探究能力，促進學生良好習慣養(yǎng)成
4.1? 提升學生審題能力
在實驗題求解時，審題是關(guān)鍵?？辞孱}目，提煉關(guān)鍵信息，把握實驗細節(jié)是解題的基本要義。第一，認真閱讀實驗題目，逐字推敲，從中挖掘隱藏的關(guān)鍵點。如“馬拉貨物沿水平道路勻速運動”中，解題的關(guān)鍵點是“勻速”二字，可以據(jù)此得出拉力與摩擦力是大小相等的[4]。第二，細讀實驗步驟，分析實驗內(nèi)容與實驗?zāi)繕酥g的關(guān)系，尋找解題突破口。第三，結(jié)合實驗內(nèi)容通過畫圖來抽象物理模型，理解題意，找準解題思路。
4.2? 發(fā)展學生實驗動手能力
在實驗教學中，教師要注重培養(yǎng)學生實驗器材的組裝能力。物理實驗對學生動手能力要求較高。如某題中要求學生研究質(zhì)量與加速度的關(guān)系，給出了定滑輪、木板、紙帶、刻度尺、天平、導線、電源、細線等實驗材料。要求學生根據(jù)這些材料，自主設(shè)計實驗方案。學生需要結(jié)合實驗?zāi)繕?，正確選取相應(yīng)材料，確保實驗任務(wù)的完成。物理實驗教學中，教師要講明實驗原理，提示學生要對實驗條件的變化、實驗條件與實驗結(jié)果的關(guān)系進行探究，增強學生實驗探究能力。如關(guān)于電池電動勢和內(nèi)阻的測量，表內(nèi)電阻忽略不計，只有電流表時，如何測量電源電動勢和內(nèi)阻。只有電壓表時，如何測量電源電動勢和內(nèi)阻。學生需要靈活運用實驗原理，結(jié)合題目條件選擇正確的測量方法。
物理實驗是高考重點，也是難點。教師在實驗教學中，要梳理近年來考查的熱點信息，優(yōu)化實驗教法，強調(diào)學生物理實驗思維的培養(yǎng)，促進學生掌握物理概念和規(guī)律，使學生在實驗探究中形成必備能力和品格，提高物理實驗教學質(zhì)量。
【參考文獻】
[1]梁旭，彭前程.高中物理新教材實驗編寫的原則與方法[J].物理實驗，2020（10）.
[2]史天寶.優(yōu)化實驗教學增加學生課堂獲得——以高中物理實驗教學為例[J].科技資訊，2020（18）.
[3]乜勇，王蘭蘭.認知學徒制在高階思維能力培養(yǎng)中的應(yīng)用研究——以信息技術(shù)課程教學為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010（4）.
[4]張娜.注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)的中學物理實驗教學設(shè)計研究[D].岳陽：湖南理工學院，2018.
【作者簡介】
孟小兵（1981～），男，漢族，江蘇如皋人，本科，中學一級教師。研究方向：高中物理教學。
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