讓實驗回歸高中物理課堂

方偉巖

[摘 ? 要]高中物理是一門注重實驗的自然科學(xué)，幫助學(xué)生從物理學(xué)的視角認(rèn)識自然，理解運動規(guī)律;引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，體會科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，增強創(chuàng)新意識和實踐能力。文章主要從重設(shè)引入實驗，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情與興趣;重構(gòu)演示實驗、創(chuàng)設(shè)物理情境，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng);開放學(xué)生分組實驗，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科學(xué)態(tài)度三個方面闡述讓實驗回歸高中物理課堂的必要性。

[關(guān)鍵詞]實驗;回歸;高中物理;課堂

[中圖分類號] ? ?G633.7 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2019）26-0053-02

高中物理教學(xué)，旨在落實立德樹人的根本任務(wù)，進(jìn)一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。現(xiàn)在，高中一線教師偏重概念原理的生硬灌輸式教學(xué)、學(xué)生解題能力提高教學(xué)以及考試能力培養(yǎng)教學(xué)，反而忽略了有效培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的實驗探究教學(xué)。在實際教學(xué)中，導(dǎo)致學(xué)生在各個環(huán)節(jié)的實驗探究能力不容樂觀，令人擔(dān)憂。不少一線教師因為急功近利、追求成績而遺忘教育教學(xué)的初心，放棄了物理教學(xué)的本源。因此，筆者認(rèn)為實驗必須回歸高中物理課堂。

一、重設(shè)實驗，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

眾所周知“興趣是最好的老師”。那么教師在課堂教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)如何重設(shè)實驗來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣呢？

如在魯科版高中物理必修2中第二章第三節(jié)《能量守恒定律》的新課教學(xué)中，教材直接用一幅“騎自行車下坡時，不蹬踏板也能加速下滑”的圖，引入機械能轉(zhuǎn)化與守恒的概念。這樣的引入顯得單薄無力、不夠生動，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣。對此，我們可以重設(shè)引入實驗，導(dǎo)入新課。把一個單擺的小球換成一個學(xué)生用的實心球，用結(jié)實的細(xì)繩系牢。說明實驗過程，“挑釁”式地刺激學(xué)生：誰敢上來挑戰(zhàn)鼻子碰實心球?qū)嶒?。?dāng)實心球拉開平衡位置，至剛剛好碰到學(xué)生的鼻子時，釋放。實心球來回一趟，在往回擺即將碰到學(xué)生的鼻子時，下面的學(xué)生不禁大聲尖叫。而實心球卻乖乖仔式地在碰到這位學(xué)生鼻子前停住了，學(xué)生發(fā)出了驚奇的叫聲，也引出了一堂精彩的課。

這樣一個精彩的實驗，給學(xué)生一個形象、直觀，更刺激的新課引入，相對教材中的圖片引入，更能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣，引發(fā)學(xué)生源自內(nèi)心的動力。同時，這個實驗本身也蘊含了機械能轉(zhuǎn)化與守恒的規(guī)律，會引起學(xué)生不由自主地進(jìn)行更深層次的思考。在課堂教學(xué)中，教師只要因勢利導(dǎo)，充分利用引入實驗，就可以使學(xué)生深刻理解重力勢能與動能轉(zhuǎn)化與守恒的規(guī)律。

二、重構(gòu)實驗，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)

在課堂教學(xué)中，我們不僅可以通過重構(gòu)實驗引入新課，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還可以在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)奈锢砬榫常l(fā)學(xué)生的探索興趣。教師在教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施過程中重視情境創(chuàng)設(shè)，重視情境教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。

如魯科版高中物理必修2第三章第三節(jié)《平拋運動》的教學(xué)中，于“討論與交流”環(huán)節(jié)，教材使用一幅“平拋運動示意圖”要求學(xué)生直接討論平拋運動的規(guī)律，這樣是很難引起學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)共鳴的。在這里，教師可以重構(gòu)一個有參與性的演示實驗：類似古代的一種投擲游戲——投壺。課前準(zhǔn)備好兩個竹筒與20根長竹筷。在“討論與交流”環(huán)節(jié)，讓每個小組選派3到4名同學(xué)來參與投壺比賽。這時我們要用到控制變量法，讓每位學(xué)生保持相同的出手高度，分別在3米與5米的水平距離上各投擲5個竹筷。最后統(tǒng)計看哪個小組投中的最多，這樣就大大提高了課堂實驗氛圍。同時，趁機向觀看的學(xué)生提出問題：通過觀察比賽過程，在相同高度時，平拋物體的水平位移與什么因素有關(guān)？來引起大家思考。這才是我們重構(gòu)演示實驗的最終目的。當(dāng)然，參與探究的學(xué)生更有體會，更有發(fā)言權(quán)。把這個問題弄清后，我們就利用器材進(jìn)一步探究：平拋物體的飛行時間與什么因素有關(guān)？

這樣就會引導(dǎo)學(xué)生去猜想，去設(shè)計實驗，真正搞清楚探究的思路和環(huán)節(jié)。學(xué)生通過主動參與實驗探究，獲得了對平拋運動的兩個分運動特征的認(rèn)識。這樣重構(gòu)實驗、創(chuàng)設(shè)情境，當(dāng)然會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生不由自主地思考平拋運動的規(guī)律，也使得學(xué)習(xí)效率更高，進(jìn)而有效培養(yǎng)了學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、分組實驗，培養(yǎng)探究能力

在高中物理教學(xué)中，應(yīng)注重科學(xué)探究，尤其應(yīng)注重物理實驗，這在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力方面具有重要作用。

筆者長期從事高中物理一線教學(xué)工作，深知高中物理教學(xué)時間緊迫，實驗器材與場地不足，以及教師、學(xué)生在思想上對探究實驗不夠重視，因而造成探究實驗教學(xué)無法有效開展。實驗教學(xué)中，教師只關(guān)注課本上的實驗?zāi)繕?biāo)是否達(dá)成，而對實驗過程中產(chǎn)生的其他有意義的問題通常一筆帶過。教學(xué)目標(biāo)太過單一，教學(xué)內(nèi)容比較單薄。同時，在實驗教學(xué)過程中，教師也喜歡“包辦”式教學(xué)，生怕學(xué)生不懂設(shè)計實驗，不理解實驗步驟，不清楚如何分析實驗數(shù)據(jù)。在教學(xué)中全程“包辦”，實行“一條龍”服務(wù)。這樣的實驗教學(xué)，使得學(xué)生的探索空間大大縮小，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使得分組實驗課變得索然無味。因此，筆者認(rèn)為分組探究實驗就應(yīng)該解放思想，放開手腳，以學(xué)生自主探究為主，教師合理引導(dǎo)為輔，開展實驗教學(xué)。

又如在魯科版高中物理必修2第二章第三節(jié)《能量守恒定律》這節(jié)課的實驗與探究中，筆者就進(jìn)行了一次與教研組課題研究相關(guān)的嘗試。在正式探究實驗前，先用一個課時讓學(xué)生了解動能與勢能相互轉(zhuǎn)化的相關(guān)知識。提出問題：利用自由落體運動，如何驗證機械能的轉(zhuǎn)化與守恒？在整個預(yù)備課上，引導(dǎo)學(xué)生理解：若研究對象下落高度為h，此時的瞬時速度為v，則滿足[gh=v22]即可驗證動能與勢能相互轉(zhuǎn)化與守恒。那么，同學(xué)們利用手頭的器材（如米尺、手機等），能否在課外和其他同學(xué)組成實驗小組進(jìn)行探究與驗證呢？

在第二課時，回到實驗室正式探究機械能守恒定律。先調(diào)查學(xué)生是否成功驗證動能與勢能相互轉(zhuǎn)化與守恒定律。結(jié)果，還真的有幾個小組學(xué)生成功算出[gh=v22]。其具體過程是：用米尺測定高度h，然后用手機秒表功能測量物體下落高度h所用的時間t。而自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，則落地的末速度v=2 h/t。這樣就巧妙間接地測量出末速度v，再驗證出[gh=v22]即可。改變幾次高度h，測出不同的t，計算出相應(yīng)的v。唯一的缺陷就是時間t不好測，導(dǎo)致誤差比較大。

這次嘗試讓我感到非常震撼。當(dāng)我們放開手腳，把課堂的探究實驗拓展為課外探究實驗時，這種放開實驗的時間和空間的嘗試，讓學(xué)生有機會施展身手自行探索。學(xué)生在自主探究中獲得感性的直觀認(rèn)識，讓實驗更加貼近生活。同時深深地激發(fā)了學(xué)生的求知熱情，鍛煉了學(xué)生的探索精神，提升了學(xué)生的探究能力，培養(yǎng)了學(xué)生主動探究的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

實驗回歸物理課堂，是一線物理教師努力追求的目標(biāo)。目前，也許一些學(xué)校的物理實驗教學(xué)還存在這樣或那樣的不足。但是物理教師應(yīng)當(dāng)堅定信心，堅持讓實驗教學(xué)重放光彩，重歸課堂。

[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ]

[1] ?中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2] ?成效.重構(gòu)物理教材實驗 ? ?提升實驗教學(xué)質(zhì)量[J].實驗教學(xué)與儀器，2017（1）：9-11.

[3] ?陸亞東.例說開放式物理實驗教學(xué)的特點、策略與思考[J].中小學(xué)教師培訓(xùn)，2017（5）：65-68.

（責(zé)任編輯 易志毅）