基于高中物理核心素养的自制教具实验探究

罗朝宇

摘 要：高中物理是自然科学领域的一门基础课程，旨在落实立德树人的任务和提升学生的物理学科核心素养。科学探究是物理核心素养的一个内容，它是物理教学的一个重要环节，在讲解物理题的过程中，引导学生动手自制一些教具建立物理模型进行科学探究，让学生体会科学研究方法、养成科学思维习惯、增强创新意识和实践能力。

关键词：核心素养;自制教具;科学探究;物理模型

《普通高中物理课程标准（2017年版）》的基本理念提到，“科学探究”是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制定方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究的过程和结果进行交流、评估、反思的能力[1]。根据新课改理念的要求，本文主要从解难题出发，引导学生自制教具进行实验探究，建立必要的物理模型，并用于解决物理难题。

案例一：动态平衡问题的“挂衣服模型”

例1 如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上。轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态。下列说法正确的是（   ）

A.只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变小

B.只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变

C.只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变

D.只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小

【分析】此类题型对学生来说难度较大，难 是对于环A上下移动过程中绳子与竖直方向的夹角如何变化，学生难以构建相应的物理模型，导致在考试中得分率很低。在各类辅导书里面介绍的解题方法都是利用解析法，通过数学运算与几何证明得出结论，但对于学生来说，依然没有建立起相应的物理模型。实践证明，学生在数月以后再接触同类题目依然得分率很低，所以，引导学生进行科学实验探究才是解决问题的最佳方法。

【分析】本题难度较大，学生很难理解图像形成的过程，主要原因是没有建立相对应的物理模型。通过例2的科学实验探究，学生自己建立了物理模型，体验到了物理现象形成的过程，甚至可以在脑海里展现动态圆的旋转过程。这种情况下，学生才真正拥有了解决问题的能力。

【解析】由左手定则可知带电粒子的偏转方向，以R=mvBq为半径作圆a和圆b，如图所示，将圆a以O 为轴顺时针转动，直到与b圆重合，可以判断出图D正确。

以上两个案例充分表明，采取实验探究法能激发学生的学习兴趣，能培养学生的物理科学思维，提高学生的归纳总结能力，帮助学生建立必要的物理模型。赵凯华教授曾经针对物理模型有一段非常精彩的阐述，他说：“当我们在教学时，同一个问题，既可以把原始的物理问题交给学生;也可以由教师把物理问题分解或抽象成某种数学模型后再交给学生，习惯于解后一类问题的学生，在碰到前一类问题时，经常会束手无策。”[2]这句话告诉我们，目前教师在物理教学中，通常把现成的物理模型交给学生去做，而很少让学生自己来构建。所以，筆者认为引导学生通过自制教具来建立物理模型，并运用构建好的模型解决相关问题，才是高中物理核心素养的具体体现。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]殷正徐.对高中物理教学模型的有关分析[J].中学生数理化（学研版），2003（3）.