陳石鑫

要在學(xué)科教學(xué)中落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，就要具體化為各學(xué)段各學(xué)科的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展的核心能力和品質(zhì)。就高中物理來(lái)說(shuō)，其核心素養(yǎng)主要有四個(gè)維度，包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。課堂教學(xué)是教育的主陣地，如何在課堂教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)就顯得尤為重要。

一、何謂核心素養(yǎng)之科學(xué)探究

核心素養(yǎng)之科學(xué)探究，它的內(nèi)涵是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思、創(chuàng)新的能力。

科學(xué)探究這一核心素養(yǎng)在物理實(shí)驗(yàn)中最能體現(xiàn)，培養(yǎng)方法就是在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)或物理實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)中進(jìn)行多維度的滲透，在高三復(fù)習(xí)階段的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)更具有綜合性和針對(duì)性。在高考中科學(xué)探究這一核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)和考查也是顯得非常直接，在每年的高考中都提出了相當(dāng)明確的要求，如2019年的全國(guó)統(tǒng)一考試大綱中，明確學(xué)科素養(yǎng)為必考內(nèi)容之一。

作為教師，我們應(yīng)該提高對(duì)核心素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)和重視，引領(lǐng)學(xué)生在這一方面的發(fā)展，在實(shí)施操作過(guò)程中，教師要樹立以人為本理念，把身心健康放在首要目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力;教學(xué)編排過(guò)程要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)科技創(chuàng)新，培養(yǎng)實(shí)踐能力和科學(xué)精神，特別是物理教師，更應(yīng)懂得實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的主線;要重視問(wèn)題設(shè)置，通過(guò)問(wèn)題解決提升思維品質(zhì)，高考考綱有明確要由以前的“解題”轉(zhuǎn)移到“解決問(wèn)題”上來(lái);教學(xué)過(guò)程中要在情境創(chuàng)設(shè)上動(dòng)腦筋，要在知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程中下工夫。

二、滲透科學(xué)探究的方法

（一）高考十二個(gè)必考實(shí)驗(yàn)，回歸經(jīng)典

十二個(gè)必考實(shí)驗(yàn)整體把握了高中物理的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)框架。如勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究，這是基本的直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的問(wèn)題;測(cè)定金屬的電阻率是部分電路歐姆定律與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)得到實(shí)驗(yàn)與知識(shí)技能的相互聯(lián)通。

十二個(gè)必考實(shí)驗(yàn)也包括了實(shí)驗(yàn)的基本方法，對(duì)基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用也很全面。如控制變量法在驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，還可以再作遷移應(yīng)用，如在探究電磁感應(yīng)定律的知識(shí)層面，可以探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Δ和Δt與E的關(guān)系，這里就可以控制Δ不變，研究E與Δt的關(guān)系，進(jìn)而得到法拉弟電磁感應(yīng)定律E∝Δ/Δt。

基本儀器的使用包括了刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、光電計(jì)時(shí)器、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、電流表、電壓表、多用電表、電阻箱等十多種，這些實(shí)驗(yàn)儀器的認(rèn)識(shí)和使用對(duì)于豐富學(xué)生的認(rèn)識(shí)和擴(kuò)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)手段都大有好處;對(duì)于這些實(shí)驗(yàn)儀器的復(fù)習(xí)，我們要讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，規(guī)范使用。

要在回歸經(jīng)典中把握基本實(shí)驗(yàn)原理和方法，并提取出物理實(shí)驗(yàn)的基本要素，包括提出問(wèn)題，現(xiàn)有理論指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，儀器的使用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)的提取，評(píng)價(jià)和創(chuàng)新。

（二）由“解題”走向“解決問(wèn)題”的變遷

我們發(fā)現(xiàn)，近幾年來(lái)，高考物理實(shí)驗(yàn)考題已經(jīng)不只是以十二個(gè)必考實(shí)驗(yàn)為題，而是出現(xiàn)了更加開放性的問(wèn)題，如“利用裝置測(cè)量?jī)晌矬w之間的動(dòng)摩擦因素”“根據(jù)以下裝置回答下列問(wèn)題”。題目已經(jīng)設(shè)好了問(wèn)題，我們要根據(jù)最終的問(wèn)題不斷提出解決問(wèn)題的方法，如要測(cè)量“動(dòng)摩擦因素”，這是問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)有理論，f=μFN，我們必須要找到正壓力和滑動(dòng)摩擦力，這要求我們進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生要?jiǎng)?chuàng)設(shè)物理情景，f和FN怎么測(cè)量出來(lái)？學(xué)生自己提出問(wèn)題。如把物體放在水平面上運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)N可以簡(jiǎn)化為與重力相平衡的模型;關(guān)鍵是f怎么求？滑動(dòng)摩擦力f必須在物體的運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行測(cè)量。這相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)難題，也是一個(gè)更加開放性的題目，在復(fù)習(xí)過(guò)程中，可以引導(dǎo)學(xué)生把物理規(guī)律進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。根據(jù)物理規(guī)律設(shè)計(jì)相應(yīng)的方案進(jìn)行測(cè)量，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)有三種方案進(jìn)行測(cè)量：

1.利用“力和運(yùn)動(dòng)”中勻速直線運(yùn)動(dòng)中的受力平衡的規(guī)律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);

2.利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的牛頓第二定律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);

3.利用直線運(yùn)動(dòng)中的功能關(guān)系設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

這就是一個(gè)很好的解決問(wèn)題的實(shí)例展示，讓學(xué)習(xí)不只是刻板的解題，而是綜合素養(yǎng)的提升。

（三）做好拆分與整合的靈活應(yīng)用

拆分與整合是我們做實(shí)驗(yàn)的必經(jīng)之路，是解決物理問(wèn)題的基本方法，也是高考考綱的要求，考綱中有“能夠把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題分解為若干較簡(jiǎn)單的問(wèn)題，找出它們之間的聯(lián)系”這樣的表達(dá)。在物理實(shí)驗(yàn)中的拆分與整合，包括要拆分好完成實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些物理量，分別要用到什么測(cè)量工具，如何規(guī)范使用工具，包括正確讀取數(shù)據(jù);整合是應(yīng)用物理規(guī)律進(jìn)行整合，如閉合回路歐姆定律、牛頓第二定律等。在測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的有關(guān)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)拆分為測(cè)量流過(guò)電源的電流和外電路的電壓兩個(gè)物理量，電流和電壓測(cè)量或者獲得的方法可有多種。如直接測(cè)量、用電壓表和電阻箱并聯(lián)當(dāng)電流表使用、用電流表和電阻箱串聯(lián)當(dāng)電壓表使用。測(cè)量出電流和電壓之后，關(guān)鍵在整合，整合就用閉合回路的歐姆定律，把各個(gè)串聯(lián)部分的電壓相加，在數(shù)值上等于電源電動(dòng)勢(shì)。

（四）數(shù)據(jù)處理與分析論證

數(shù)據(jù)處理，是在現(xiàn)有規(guī)律整合后的進(jìn)一步數(shù)學(xué)處理，可以是數(shù)學(xué)公式法，也可以是圖像法，得出相應(yīng)物理量之間的關(guān)系后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠懻摵涂偨Y(jié)，討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性、如何控制實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)工具的活用，也可以討論實(shí)驗(yàn)方法上的創(chuàng)新應(yīng)用，這些都會(huì)對(duì)學(xué)生科學(xué)探究的培養(yǎng)有很大的幫助。如在用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)電路圖如下所示：

教師可以創(chuàng)設(shè)兩套不同的器材讓兩組學(xué)生測(cè)同一電流表的內(nèi)阻，然后對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果不一樣。這時(shí)我們要引導(dǎo)學(xué)生論證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性，并掌握正確控制實(shí)驗(yàn)條件。只有當(dāng)R遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻時(shí)，總電流才可認(rèn)為不變，實(shí)驗(yàn)才可進(jìn)行。還可創(chuàng)設(shè)以下情境：當(dāng)電流表滿偏時(shí)電阻R沒(méi)有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻，這時(shí)該怎么辦？要R阻值變大，則電流表的電流會(huì)變小，不能滿偏，其實(shí)這種還是可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。這時(shí)我們要分析實(shí)驗(yàn)的原理是應(yīng)用并聯(lián)電路的特點(diǎn)進(jìn)行求解電流表的內(nèi)阻。先滿偏，后半偏時(shí)電阻認(rèn)為電流表內(nèi)阻與電阻箱阻值相等;如果電流表不能滿偏，為某一數(shù)值，我們可以調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，讓開關(guān)S2閉合后，電流表的數(shù)值只有原來(lái)的三分之二，說(shuō)明還有三分之一的電流會(huì)在電阻箱那里通過(guò)，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)，可知電流表內(nèi)阻只有電阻箱阻值的一半。

（五）落實(shí)實(shí)踐操作

實(shí)踐操作是實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果最好的方式，可以讓學(xué)生在實(shí)踐操作中真正體會(huì)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，把理論應(yīng)用與實(shí)踐，體會(huì)實(shí)驗(yàn)條件的重要性，實(shí)驗(yàn)方法的歸類總結(jié)和活用。在實(shí)踐操作課上，教師可以創(chuàng)設(shè)情景讓學(xué)生模擬、討論，也可以是實(shí)驗(yàn)方法的體會(huì)，如把微安表進(jìn)行改裝成電流表或電壓表，再與現(xiàn)成的電流表或電壓表進(jìn)行應(yīng)用對(duì)比，這一對(duì)比很重要，能讓學(xué)生體會(huì)實(shí)踐的成功喜悅;通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納模型，如用半偏法測(cè)電壓表的內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，要求電壓表和電阻箱串聯(lián)部分的總電壓不變，這就要求創(chuàng)新一個(gè)穩(wěn)壓電路，可以用滑動(dòng)變阻器的分壓接法創(chuàng)設(shè)。