李慧玲

【中圖分類號】? G633.7? ? ? ? ??? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】? A 【文章編號】? 1992-7711（2020）03-035-020

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性和現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是物理學(xué)前進(jìn)的動(dòng)力，在教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)服務(wù)于教學(xué)、促進(jìn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?chuàng)設(shè)更有效的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，讓學(xué)生感受物理學(xué)習(xí)的樂趣;實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、合作能力等;實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感;實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)的一種重要方式。

然而，在現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)課堂中，演示實(shí)驗(yàn)往往演變成學(xué)生看熱鬧;分組實(shí)驗(yàn)演變成學(xué)生按照老師提供的“菜譜”按步操作;探究實(shí)驗(yàn)演變成學(xué)生快樂地玩耍。鬧哄哄的課堂在學(xué)生的歡呼聲中結(jié)束，但是對所學(xué)內(nèi)容一知半解，老師也只能下節(jié)課繼續(xù)理論強(qiáng)化、習(xí)題強(qiáng)化。如此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)落實(shí)不到位，實(shí)驗(yàn)課的優(yōu)勢未能發(fā)揮出來，對教學(xué)起不到促進(jìn)作用，甚至?xí)a(chǎn)生反效果。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高高中物理教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生物理知識應(yīng)用能力的關(guān)鍵，在核心素養(yǎng)背景下，我們應(yīng)該改變傳統(tǒng)的教學(xué)，探究更有效的教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)生的主體地位，讓老師從“包辦”中走出來成為課堂的引導(dǎo)者。下面以粵教版必修1的一節(jié)實(shí)驗(yàn)課《驗(yàn)證力的平行四邊形定則》為例，探究在核心素養(yǎng)的引領(lǐng)下如何開展有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

二、聚焦核心素養(yǎng)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

新課導(dǎo)入：

評析：本課選擇了復(fù)習(xí)導(dǎo)入，在新課展開前，先給學(xué)生復(fù)習(xí)了力的概念、力的三要素、力的圖示、合力與分力等知識點(diǎn)，其中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)力的圖示，并提醒學(xué)生本節(jié)課需要嚴(yán)格按照力的圖示來作圖，為新課的順利開展做好了鋪墊。

教學(xué)過程：

探究一：合力一定比分力大嗎？

教師：如果有兩個(gè)力，F(xiàn)1=3N，F(xiàn)2=4N，當(dāng)F1和F2的方向相同時(shí)，它們的合力的大小和方向如何？

學(xué)生：當(dāng)兩力方向相同時(shí)，合力等于兩力相加，F(xiàn)=7N，方向與F1和F2相同。

教師：如果兩力的方向相反時(shí)，它們的合力的大小和方向又如何呢？

學(xué)生：當(dāng)兩力方向相反時(shí)，合力等于兩力相減，F(xiàn)=1N，方向與F2相同。

教師：以上兩種情況兩分力均在同一直線，同向時(shí)兩力相加，反向時(shí)兩力相減，如果兩分力不在同一直線上時(shí)合力與分力又有什么關(guān)系呢？合力是不是一定大于分力？

學(xué)生1：合力應(yīng)該大于分力。

學(xué)生2：不一定，因?yàn)楫?dāng)兩力方向相反時(shí)，合力F=1N，小于兩個(gè)分力。

教師：既然有不同的意見，我們通過實(shí)驗(yàn)來解決大家心中的疑惑。在水平桌面上平放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙固定在方木板上。用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在細(xì)繩的另一端系上兩個(gè)細(xì)繩套。用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O，用筆描下O點(diǎn)的位置;再用一個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩套，把橡皮條拉至同一點(diǎn)O.兩個(gè)彈簧測力計(jì)和一個(gè)彈簧測力計(jì)都是把橡皮條拉到O點(diǎn)，力的效果相同，所以兩個(gè)彈簧測力計(jì)的力為分力，一個(gè)彈簧測力計(jì)的力為合力。下面我們一起進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再進(jìn)行處理分析。

教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生記錄數(shù)據(jù)：

教師：根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，同學(xué)們可以得到什么結(jié)論呢？

學(xué)生：合力可能大于分力，也可能小于分力。

教師：由上表的數(shù)據(jù)我們能找到合力與分力之間的關(guān)系嗎？

學(xué)生：不行。

教師：通過上述的實(shí)驗(yàn)，我們只能看出合力與分力之間大小的關(guān)系，但并不能找到合力和分力之間的規(guī)律，大家重新檢查一下我們的實(shí)驗(yàn)，看看我們在研究過程中是否忽略了某些重要的因素？

學(xué)生：我們忽略了力的方向。

教師：是的，力是矢量，有大小和方向。剛才我們的研究只關(guān)注了力的大小，并未考慮到力的方向。接下來，我們可以改善我們的實(shí)驗(yàn)，重新驗(yàn)證合力和分力之間的關(guān)系。

評析：探究一先從學(xué)生已有認(rèn)知入手，即同一直線上力的合成，從而引出“合力一定大于分力嗎”這一問題，學(xué)生已經(jīng)具備的知識是代數(shù)求和，關(guān)于矢量求和這一知識是首次遇到，所以學(xué)生容易誤以為合力一定大于分力。爭議的產(chǎn)生激發(fā)了學(xué)生的興趣和求知欲，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了有效的學(xué)習(xí)環(huán)境，也促進(jìn)了學(xué)生對于矢量和標(biāo)量的深度認(rèn)識。演示實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行為學(xué)生下一步的自主驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)提供了知識儲備和能力儲備，也引導(dǎo)學(xué)生遇到問題，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證分析、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，強(qiáng)化了學(xué)生的實(shí)踐意識。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析又引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑，冷靜觀察分析，進(jìn)一步強(qiáng)化了矢量的概念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的能力，達(dá)到了核心素養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)探究中的具體要求（一）。

探究二：驗(yàn)證力的平行四邊形定則

教師：根據(jù)教材可知，合力與分力遵循力的平行四邊形定則，下面請同學(xué)們根據(jù)桌面上提供的儀器，改進(jìn)我們的實(shí)驗(yàn)，共同討論出一個(gè)方案，看如何證明這一規(guī)律。

學(xué)生討論交流后：根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示。再做出合力F′的圖示，如果F和F′重合，則證明力的平行四邊形定則是正確的。

教師：請同學(xué)們注意，實(shí)驗(yàn)中要準(zhǔn)確反映力的大小，所以必須選擇標(biāo)度，作力的圖示。接下來，請同學(xué)們帶著以下兩個(gè)問題，完成實(shí)驗(yàn)步驟，動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)后，分享交流，展示成果，得出結(jié)論：

得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)相同，F(xiàn)和F′的大小和方向幾乎重合，驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。

評析：本環(huán)節(jié)初步體現(xiàn)了核心素養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)探究中的具體要求，由于高一學(xué)生知識面和思維能力的局限，完全放手讓學(xué)生進(jìn)行探究耗時(shí)多，且有部分學(xué)生跟不上，急于求成會打擊學(xué)生的積極性，因此本驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行了引導(dǎo)，層層遞進(jìn)，發(fā)散學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會解決問題;討論與交流能啟發(fā)學(xué)生的思考，同時(shí)為學(xué)生提供主動(dòng)參與、樂于探究、積極實(shí)踐的機(jī)會，為解決問題提供一定的引導(dǎo);探究二的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，主要采取了分組合作的形式，讓學(xué)生體會科學(xué)研究中相互合作的必要性，增強(qiáng)學(xué)生的合作意識。最后給學(xué)生提供了展示交流的平臺，培養(yǎng)學(xué)生描述、解釋探究結(jié)果，分析論證的能力，同時(shí)也能增強(qiáng)學(xué)生的自信，讓其獲得成功感。

探究三：分組自由探究

教師：同學(xué)們已經(jīng)成功驗(yàn)證了力的平行四邊形定則，接下來同學(xué)們可以利用身邊的器材進(jìn)行自由探究解決以下四個(gè)問題，

把學(xué)生分成四組，每一組探究解決一個(gè)問題，探究結(jié)束后進(jìn)行交流分享。

教師進(jìn)行總結(jié)：

1.本次探究實(shí)驗(yàn)同學(xué)們完成得非常好，分別得到了以下四個(gè)結(jié)論：

（1）當(dāng)兩分力F1、F2的夾角為θ=90°時(shí)，合力與分力構(gòu)成一個(gè)直角三角形，可用勾股定理解決問題。

（2）當(dāng)兩分力F1=F2，且夾角為θ=120°時(shí)，合力與分力構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，合力F=F1=F2

（3）若兩分力大小不變，夾角θ越大，合力越小。

（4）若合力的大小方向不變，兩分力的夾角θ越大，分力越大。

2.同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)過程中，做得特別好的地方有：

（1）就地取材，充分利用身邊可用的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中老師并未告訴你們怎樣解決θ=90°和θ=120°的問題，同學(xué)們能夠發(fā)揮自己的聰明才智解決問題，方法多種多樣。

（2）在實(shí)驗(yàn)過程中，大家都抱著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，認(rèn)真完成每一步，而且大家都能夠利用初中學(xué)過的數(shù)學(xué)知識解決問題，圖中的平移方法讓作圖更加嚴(yán)謹(jǐn)，更加科學(xué)。

討論與交流：請同學(xué)們利用以上探究結(jié)果解決以下兩個(gè)生活中的問題。

學(xué)生討論分享后，教師進(jìn)行課堂小結(jié)，進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀教育。

評析：以上四個(gè)問題在教學(xué)中本來需要教師花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行講解和習(xí)題訓(xùn)練，本節(jié)課在驗(yàn)證力的平行四邊形的基礎(chǔ)上，經(jīng)過探究一和探究二的引導(dǎo)，學(xué)生的能力大大提高，學(xué)生已經(jīng)能夠發(fā)揮主觀能動(dòng)性，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，而自由探究的機(jī)會大大激發(fā)了學(xué)生的興趣，也進(jìn)一步鞏固了本節(jié)課所學(xué)知識。討論與交流環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用到生活中去，學(xué)以致用，引起學(xué)生的興趣。本環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生合作正確設(shè)計(jì)和實(shí)施科學(xué)探究，使用不同方法和手段分析、處理、收集信息，具有設(shè)計(jì)科學(xué)探究和獲取證據(jù)的能力，能描述、解釋探究結(jié)果，并進(jìn)行交流討論，達(dá)到了核心素養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)探究中的具體要求（二）、（三）、（四）。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生在快樂的學(xué)習(xí)中即掌握了知識也掌握了技能，并且聯(lián)系生活，學(xué)以致用，大大地提高了學(xué)生的積極性。筆者經(jīng)過總結(jié)反思后，認(rèn)為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)做到以下幾項(xiàng)：

一要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)過程，克服重結(jié)果、輕過程的傾向;

二要教師在課堂中的適度引導(dǎo)，通過教學(xué)問題的有效設(shè)計(jì)，層層遞進(jìn)，發(fā)散學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會解決問題;

三要結(jié)合生活實(shí)際，增添聯(lián)系生活的教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)設(shè)生動(dòng)活潑的課堂情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生保持旺盛的求知欲;

四要凸顯學(xué)生的主體地位，提供學(xué)生進(jìn)行交流的機(jī)會以體驗(yàn)和享受合作的成果;

五要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們應(yīng)該膽大心細(xì)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的引領(lǐng)作用，思考實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)和日常教學(xué)設(shè)計(jì)的異同、實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用，改變傳統(tǒng)的“菜譜式”和“放任式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在核心素養(yǎng)的引領(lǐng)下，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課堂，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。

【注：本文為廣東省中山市2018年度立項(xiàng)課題“核心素養(yǎng)背景下的高考物理試題分析與試題編制的實(shí)踐研究”（C2018133）的研究成果】