基于高中物理实验教学的学科核心素养培育探讨

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1、基于高中物理实验教学的学科核心素养培育探讨摘要：高中物理核心素养有着其非常丰富的内涵和外延，其中“提出物理问题，形成猜想和假设，并根据猜想和假设设计实验、开展探究并有效完成实验，进而对实验结果进行交流、评估、反思”等是高中物理重要的核心素养之一。高中物理实验以未知问题探究为载体，以有效完成实验探究过程并初步得到实验结论为目标，是培养学生创新思维和动手实践能力的重要途径。本文结合高中物理学生实验从“探究实验原理”“探究实验设计”“探究实验过程”“探究实验数据”及“探究实验误差”5个方面深入论述了实验探究的重要环

2、节，阐述了教师切勿把控课堂，切勿“定式”训导学生等，为利用探究性实验培育学生的物理核心素养提出了新的见解和方法。中国9/vie　　关键词：探究实验；核心素养；培育　　中图分类号：G633.7文献标识码：A：1003-6148（2017）4-0004-5　　1问题的提出　　高中物理探究性实验是培养学生知识迁移能力和动手实践能力的重要途径，更是培育学生高中物理核心素养的重要策略，但现实物理实验课却往往表现为以下几种基本形态：　　（1）教师按常规教学，实施传授性讲解――“讲实验”；　　（2）教师彻底不管，学生毫无头

3、绪地“探索”――“放羊课”；　　（3）教师讲流程，学生按部就班完成操作――“程序课”；　　（4）少数学生做实验，大多无所事事，闲聊玩耍――“玩耍课”。　　以上4种（可能还更多）课程形态显然完全偏离了高中物理探究实验课的根本目的，浪费了学校非常有限的物理实验资源。我国高中物理课程标准和教材设定的物理实验项目不多，如何在有限的学生实验中，让学生“探出”物理味道，“探出”物理本质，“探出”物理规律，“探出”物理的“魅力与乐趣”，进而激发其强烈的求知欲并促进学生学科核心素养的提高，是物理教师应努力探索并积极实践的急迫

4、问题。　　2主要内容与观点　　高中物理实验究竟要探究些什么才能达到培育学生核心素养的目的呢？　　2.1探原理　　探究实验原理如同追寻解决问题的根源，而巧妙设计探究问题是揭示实验原理的关键，教师应调动学习小组通过对问题的探讨、追问、追究，广泛交流，集思广益，达到理解并掌握实验原理的目的。　　案例1：“测量伏特表的内阻”　　【探究问题】　　如图1所示：　　①伏特表的内部结构是怎样的？　　②用“伏安法”直接测量其内阻行吗？　　③能否用“等量代换”的思想设计测量电路？　　④与伏特表串联一个电阻箱，保持串联电路总电压不

5、变，当电阻箱分去一半电压时，电阻箱与伏特表阻值有怎样的关系？　　4个问题中，前3个是基础，第4个是解决问题的办法。但要满足伏特表与电阻箱电路两端电压恒定，需要一个阻值小的滑动变阻器与电压表、电阻箱支路并联。在满足RV>>RL的情况下（图2），滑动变阻器与电阻箱支路并联后的电压近似恒定。　　实验原理：串联电路电压恒定时，等值电阻均分电压。　　案例2：“油膜法估测分子直径”　　【探究问题】　　①怎样建立油膜分子形体模型？　　②如何将单分子体积与宏观液滴体积相联系？　　③怎样将分子排成单分子油膜？　　④分子油膜的总

6、体积怎样计算？　　⑤如何计算一滴油膜的体积？　　只有完成了油膜分子形体建模（球形），才能探寻出单分子排列后的几何模型（图3），才能得出分子油膜体积与宏观液滴体积计算的数学模型，即通过一滴油膜分子体积的无边界扩散，通过柱体体积公式计算分子直径。　　实验原理：　　将油膜液滴扩散为单分子薄膜，d=　　案例3：“用双缝干涉测量光的波长”　　用双缝干涉测量光的波长需要学生严密的数学推算，这一过程能有效培养学生的数理能力。　　【探究问题】　　①光波发生干涉的条件是什么？　　②同一光源同时发出的光具有什么特点？　　③如何得

7、到频率相同的两束相干光？　　④相干光的波峰同时传播到某位置会产生什么现象？　　⑤相干光的波峰和波谷同时传播到某位置会产生什么现象？　　⑥通过几何关系推导波长计算公式。　　光波发生干涉的条件是频率必须相等。由于同一光源同一时刻发出的光频率相同，英国物理学家托马斯・杨将光源发出的光通过双缝分解，巧妙得到两束相干光。当这两束光的波峰同时到达某一区域，该区域光振动加强，出现亮条纹，而当这两束光的波峰和波谷同时传播到另一区域，该区域光振动减弱，出现暗条纹，此即光的干涉现象。　　如图4，设双缝之间的距离为d，双缝到光屏的

8、距离为D，某亮条纹到光屏中心的距离为x，∠POO'=θ，则缝S1、S2发出的光到P点的光程差为：δ=PS1-PS2≈dsinθ≈dtanθ=d　　当δ=kλ，光振动加强，形成亮条纹，当δ=（2k+1）λ/2，即为暗条纹。相邻亮条纹和暗条纹之间的间距：Δx=xk+1-xk=λ　　这样：λ=Δx　　以上即是本��验的基本原理。　　2.2探设计　　“探究实验设计”是为了得到一个好的实验模型和结构。教师要引