追本溯源 提升素养——新高考背景下高中物理实验教学的点滴思考

孙 勇

(江苏省镇江中学 212000)

新的高考模式，实验题由原来的2题缩减为1题，但是分值占比并没有变化，仍然为15%，与高考试卷上如此大的占分权重不相匹配的是我们当下的物理实验教学实际.我们的教师更多地将原有的应试教育思维延续了下来，导致了我们的高中物理实验教学偏离本源，高中物理实验教学借助于模拟实验展示实验步骤，实验程序化现象严重，另外考虑到实验考试也是笔试，所以实验教学习题化的现象也非常严重，这些不恰当的实验教学倾向是对物理实验在教学中的价值的弱化与漠视.对发展学生核心素养弊大于利，功利化的实验教学对学生实验素养和科学思维的形成很不利.也许是考、教部门也意识到了这个问题，新的高考模式只考1个实验题，但是却将该实验的原理、操作、数据处理、误差分析及系统误差的消除等等实验环节都考到位了.针对这种情况，笔者认为我们的高中物理实验教学，必须把控好节奏，慢下来，在实验教学的过程中给学生留足时间和空间，引导学生关注实验的本源性内容，推动学生内化知识、感悟方法、提升素养.

一、追溯实验原理，强化实验方法

对于一个物理实验而言，实验原理是其核心，实验思想方法则是其灵魂，两者不可偏废.因为，只有学生深刻理解了原理，才有可能触及到该实验实质性的东西，然后将头脑中原有的物理思想方法与实验原理相融合，才能打开实验探究的大门，最终达成实验目的.鉴于此，我们的物理实验教学平时应该如何组织呢？首先，我们要了解学生的学情，在初中已经掌握了哪些实验方法，积累了哪些实验经验.其次，我们要从学生高中已经学习到的物理概念、规律出发，思考该实验学生能够联系到哪些知识和经验.借此帮助学生养成一种正确的实验习惯和意识.另外，在非实验课教学时，也可以渗透实验思想方法教育，尤其是重大物理规律所对应的物理学史介绍，通过给学生介绍物理学家发现规律过程中的精妙实验，引导学生分析物理原理、创新实验思想方法在实验获得成功过程中的重要性.

比如，在和学生一起学习原子模型时，引导学生分析卢瑟福的“α粒子散射实验”，追本溯源，在卢瑟福那个年代，想深入到原子大小的尺度进行观测与探究是天方夜谭，而卢瑟福是怎么实现呢？卢瑟福投石问路，通过现象分析探究原子结构的虚实，投出去大量的α粒子，这些α粒子就是投出去问路的石子，最终通过这些“石子”来反馈、构建原子模型，当绝大部分投出去的α粒子没有受到影响，还沿着原来的运动方向运动，没有受到影响；只有少部分投出去的α粒子发生大角度散射，甚至被撞了回来.通过投石问路，思路得以打开，从符合这些现象的物理视角提出“核式结构模型”，由此打开人们研究原子物理的篇章.

新高考背景下，笔者认为高中物理实验要追本溯源，研究实验中最核心的实验思想方法，并将其渗透给学生，在其意识形态中扎根，尝试着去思考实验原理并设计实验，体验自己设计的实验与教材中提供的实验方案差异，感受前人实验设计的精妙之处，并逐步内化为自己的实验素养.

二、关注实验细节，体验探究过程

过程往往比结果更重要！这句话对于高中物理实验教学而言再恰当不过了，基于学生核心素养发展的本源性实验教学关注实验原理固然重要，但是除了要关注原理和实验方法外，我们还应引导学生注重实验的探究过程，因为实验探究过程是检验实验猜想，将实验素养提升落地的重要环节.新高考背景下，试题的命制要将没有去实验室做实验的和去实验室做过实验的，认真做实验和没有认真做实验的区分开，因此，我们的高中物理实验教学不能忽视了学生“做”这个环节，而应该关注学生实验探究过程的体验，强调“在做中学”，通过实验细节的优化，提升物理学科核心素养.

例如，我们在和学生一起探究伏安法测定电源的电动势和内阻这个实验时，从实验原理出发，细化实验的过程，将学生结合自己的已有知识经验进行实验方案的设计.笔者在教学过程中将设计实验环节作为任务下放给学生，学生以学习小组为单位展开思考，学习小组最终形成的方案再拿到课堂上来交流.对于自己的方案是否可行呢？在实验设计后，再分组连线，正常的实验，学生在实验过程中笔者巡查并就学生实验过程中出现的特殊情况进行及时的帮助和排除，整节课让学生以学习小组为单位，通过相互协作完成实验任务，最终形成报告，实验报告中记录实验出现的困难以及整个实验的体验过程.学生有了充足的实践体验，这为接下来的进一步交流和研究提供了重要的教学资源.展示优秀的实验方案和实验过程，引导学生探讨和比较各种实验方案之间的优劣，思考实验电路图对应的系统误差和数据处理过程中如何有效减少误差等等，由此将讨论的重心在不知不觉中移向了该实验的重难点，如图1所示的两个电路如何选择？误差情况又分别怎样？图1中的电学元件是否可以用其他元件替代？等等.在学生的思考、讨论与交流的过程中完成实验方案和探究思路的更新与发展，符合有意义学习的理念，有助于促进学生的物理知识、实验能力和核心素养的多层次发展.

三、尝试实验创新，发展创新思维

本源性教学不是照本宣科，而应该在突出了实验本质的基础上，引导学生思考更为科学性的探索.也就是要引导学生敢于创新，而不是止步于教材实验的记背，唯有如此才能让创新实验意识在学生的内心生根发芽，最终表现在高考题中创新实验的解答过程能够灵活自如.在具体的实验教学过程中，引导学生实现实验创新，可以借助于具体的问题来激发学生的创新思维.

以“探究功与速度变化的关系”为例，我们在教学过程中如果设置“如何探究功与速度变化的关系？”这个问题，学生往往表现较为茫然，笔者认为可以转化视角，对问题进行拆解和细化，便于科学的引导.

问题1：如何求解做功？

问题2：如何测算动能？

在问题的引领下，学生自然会联系到前面的力学实验原理和经验，如图2所示的装置图顺势而生.

在此基础上，再引出几个问题引导学生从原有的实验经验走向该实验的方案设计.

问题3：用图2的装置，完成该实验是否需要平衡摩擦力？

问题4：绳子拉力如何测定？

问题5：是否有必要让小车质量远大于沙桶质量？

问题6：是否能够想到其他的实验装置？

这些问题的设计引导学生对实验原理有一个更为深刻的认识与理解，从实验装置出发带出来的不仅仅是一个实验，而是以该装置为背景的多个实验，物理实验中有着很多知识性和思想性的内容，这些东西只有让学生经过切实的思考与实践，他们才能有所领悟，并且终身难忘.因此，我们的实验教学应该鼓励学生有效反思，并养成与同学进行交流的习惯，培养他们遇到问题积极探索的意识，只有学生形成实验意识，他们才能步入更高的物理学习境界.

总之，在新高考背景和新课程改革背景下，我们的物理实验教学要以发展学生的物理学科核心素养为根本目标，回归实验教学的本源，立足学生的学习实际，多关注学生的学习过程和状态，让学生在自主探究和实践中进行体会和认识，并形成深刻的认识，在学生的实验素养切实提升的状态下，提升物理实验题的得分自然就不是一句空话.