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摘 要:《2019年普通高等学校招生全国统一考试大纲(物理)》明确指出:高考物理在考查知识的同时注重考查能力,并把对能力的考查放在首要位置。在新高考改革背景下,高中物理实验教学应以核心素养为导向,注重学生能力的培养。
关键词:高中物理实验教学;核心素养;能力培养;探究性;开放性
随着新课程改革的深入,核心素养和关键能力的培养成为学科教学的重点。文章针对在高中物理实验教学中,如何培养学生的能力,谈一下看法。
一、 注重实验教学的探究性
实验教学是通过创设良好的教学情景,应用实验思维导图,设计探究任务,实现物理知识发生过程的重演,并在探究过程中培养学生的关键能力。整个教学过程符合学生的认知规律,可以提高课堂教学效率。
(一)实验方向的探究
通过创设情景,提出问题,进行猜想与假设,确定实验探究方向。一般从回顾物理知识入手,从生活实例入手,从演示实验入手,有针对性设计问题,创设探究氛围,让学生明确实验探究的任务目标,并让学生带着问题去探究,从而激发学生的探究兴趣。例如,在“探究共点力的平衡条件”中,采用方法:先回顾二力平衡的条件,接着展示多力平衡的生活实例,然后提出探究任务:多个共点力作用下物体的平衡条件是什么?又如,在“探究加速度与力、质量的关系”中,先回顾知识:由牛顿第一定律可知,力是产生加速度的原因,而质量是物体惯性大小的量度,引导分析得出:加速度与力、质量有关。接着演示:①大小不同的力拉同一质量的小车;②同一力拉不同质量的小车。让学生观察现象,然后提出探究任务(实验目的):物体的加速度跟力、质量之间存在什么关系?如何探究?
(二)实验方案的探究
通过应用实验探究思维导图,并设计探究任务,引导学生完成实验方案的探究。如在“探究加速度与力、质量的关系”中,通过应用探究思维导图:实验目的→实验研究对象→实验原理和方法→物理量的测量、实验控制条件→归纳出实验的器材、步骤和注意事项,引导学生进行如下探究活动。
实验研究对象、实验原理方法的探究。依据实验目的,设计探究问题,问题1:本实验通过研究什么运动来完成?引导学生构建小车(质点)在恒力作用下做匀加速直线运动的物理模型,培养学生物理模型构建能力。问题2:研究一个物理量(加速度)与多个因素(力、质量)的关系时,应采取的方法?引导得出:本实验方法为控制变量法,即当力F一定时,探究加速度a与质量M的关系;当质量M一定时,探究加速度a与力F的关系。
物理量测量和实验控制条件的探究。依据实验原理,设计探究问题:实验须测量哪些物理量,如何測量?进而形成新的探究任务:①力的测量:拉力必须是恒力,实验条件应如何控制(即细绳须与长木板平行)?力是指合力,由于摩擦力测量比较困难,实验中如何消除摩擦力?如何判断摩擦力已经平衡?绳子的拉力是否等于所挂重物的重力?要使两力近似相等,应满足什么条件?②加速度的测量(打点计时器)。③质量的测量(天平)。通过引导学生交流讨论,得出科学的实验探究方案。最后归纳出实验的器材、步骤和注意事项等。本环节的能力培养目标:实验操作能力、科学探究能力、并掌握近似法(绳子拉力近似等与钩码重力)和平衡法(平衡摩擦力)等实验探究方法。
(三)实验数据分析处理的探究
实验数据处理的常用方法有:列表法、比较法、公式法(含逐差法、平均值法)、图像法、分析归纳法等。如在“探究加速度与力、质量的关系”中,应用“图像法”处理数据,即做出a-F图像和a-1M图像,在做图过程中,设计如下探究任务:①做图的步骤(建坐标→描点→连线)。②坐标的建立(包括标度、自变量和因变量等的选取)。③数学模型的构建:找出物理量间函数关系,明确图线中截距和斜率的物理意义。④图线化曲为直。本环节的能力培养目标:科学探究能力、综合分析能力、构建数学模型的能力、并掌握实验数据处理的方法。
(四)实验的反思与评价
1. 引导学生对实验原理方法、实验过程和实验结论进行反思讨论,引导学生进行实验误差分析(分别从系统误差和偶然误差两方面进行),进一步深化学生的实验知识。例如,在“验证机械能守恒定律”中,提出问题:由于实验中存在摩擦阻力,动能的增加量ΔEk与重力势能减小量ΔEP,哪一个比较大?引导学生分析得出结论:ΔEk
关键词:高中物理实验教学;核心素养;能力培养;探究性;开放性
随着新课程改革的深入,核心素养和关键能力的培养成为学科教学的重点。文章针对在高中物理实验教学中,如何培养学生的能力,谈一下看法。
一、 注重实验教学的探究性
实验教学是通过创设良好的教学情景,应用实验思维导图,设计探究任务,实现物理知识发生过程的重演,并在探究过程中培养学生的关键能力。整个教学过程符合学生的认知规律,可以提高课堂教学效率。
(一)实验方向的探究
通过创设情景,提出问题,进行猜想与假设,确定实验探究方向。一般从回顾物理知识入手,从生活实例入手,从演示实验入手,有针对性设计问题,创设探究氛围,让学生明确实验探究的任务目标,并让学生带着问题去探究,从而激发学生的探究兴趣。例如,在“探究共点力的平衡条件”中,采用方法:先回顾二力平衡的条件,接着展示多力平衡的生活实例,然后提出探究任务:多个共点力作用下物体的平衡条件是什么?又如,在“探究加速度与力、质量的关系”中,先回顾知识:由牛顿第一定律可知,力是产生加速度的原因,而质量是物体惯性大小的量度,引导分析得出:加速度与力、质量有关。接着演示:①大小不同的力拉同一质量的小车;②同一力拉不同质量的小车。让学生观察现象,然后提出探究任务(实验目的):物体的加速度跟力、质量之间存在什么关系?如何探究?
(二)实验方案的探究
通过应用实验探究思维导图,并设计探究任务,引导学生完成实验方案的探究。如在“探究加速度与力、质量的关系”中,通过应用探究思维导图:实验目的→实验研究对象→实验原理和方法→物理量的测量、实验控制条件→归纳出实验的器材、步骤和注意事项,引导学生进行如下探究活动。
实验研究对象、实验原理方法的探究。依据实验目的,设计探究问题,问题1:本实验通过研究什么运动来完成?引导学生构建小车(质点)在恒力作用下做匀加速直线运动的物理模型,培养学生物理模型构建能力。问题2:研究一个物理量(加速度)与多个因素(力、质量)的关系时,应采取的方法?引导得出:本实验方法为控制变量法,即当力F一定时,探究加速度a与质量M的关系;当质量M一定时,探究加速度a与力F的关系。
物理量测量和实验控制条件的探究。依据实验原理,设计探究问题:实验须测量哪些物理量,如何測量?进而形成新的探究任务:①力的测量:拉力必须是恒力,实验条件应如何控制(即细绳须与长木板平行)?力是指合力,由于摩擦力测量比较困难,实验中如何消除摩擦力?如何判断摩擦力已经平衡?绳子的拉力是否等于所挂重物的重力?要使两力近似相等,应满足什么条件?②加速度的测量(打点计时器)。③质量的测量(天平)。通过引导学生交流讨论,得出科学的实验探究方案。最后归纳出实验的器材、步骤和注意事项等。本环节的能力培养目标:实验操作能力、科学探究能力、并掌握近似法(绳子拉力近似等与钩码重力)和平衡法(平衡摩擦力)等实验探究方法。
(三)实验数据分析处理的探究
实验数据处理的常用方法有:列表法、比较法、公式法(含逐差法、平均值法)、图像法、分析归纳法等。如在“探究加速度与力、质量的关系”中,应用“图像法”处理数据,即做出a-F图像和a-1M图像,在做图过程中,设计如下探究任务:①做图的步骤(建坐标→描点→连线)。②坐标的建立(包括标度、自变量和因变量等的选取)。③数学模型的构建:找出物理量间函数关系,明确图线中截距和斜率的物理意义。④图线化曲为直。本环节的能力培养目标:科学探究能力、综合分析能力、构建数学模型的能力、并掌握实验数据处理的方法。
(四)实验的反思与评价
1. 引导学生对实验原理方法、实验过程和实验结论进行反思讨论,引导学生进行实验误差分析(分别从系统误差和偶然误差两方面进行),进一步深化学生的实验知识。例如,在“验证机械能守恒定律”中,提出问题:由于实验中存在摩擦阻力,动能的增加量ΔEk与重力势能减小量ΔEP,哪一个比较大?引导学生分析得出结论:ΔEk