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【摘要】课程标准提出物理的学科核心素养包括四个方面，其中“科学探究”离不开实验过程。培养高中生在物理实验课程上所具有的实践能力，培养学生的科学探究意识，提升学生的物理学科素养，是物理实验课堂的目的。物理实验教学过程中，我们要重视教学过程，开拓思维，提升学生学科素养的同时还要努力提高自身的综合能力。

【关键词】普通高中物理课程标准  科学探究   实验教学

“科学探究”的是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给予解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。在新一轮课程改革中，物理实验课程得到高度重视，课程标准对科学探究及物理实验能力提出了具体的要求，学生通过动手实验、观察分析和归纳达到对概念的理解和规律的掌握，而不再是通过老师的灌输形成概念和理论知识，教师作为引导者的角色，实验教学中应该在下列方面强化自己。

一、 明确做实验的目的

学生做实验，往往只要理解所做的实验的原理，知道如何使用实验器材，按照正确的操作步骤，得到相应的结果或结论。而教师不能只阐述课本上的简单知识，更要对所做实验如何培养学生的学科能力进行研究。设计出的问题拓展到一些深层次因的本质方面，促使学生对所学的知识都能熟悉掌握，提高学生们在进行实验时的创新思维。教师还要不断优化实验课堂的教学方法，摸索合适自己学生的课堂教学模式。

高中阶段对学生增加处理数据的能力要求，例如测量物体的瞬时速度和加速度、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系、测量电源的电动势和内阻等实验，对学生的读数、计算以及作图提出了相应的要求。虽然难度不大，但考查过程中发现，有效数字、坐标纸上描点作图、甚至计算过程中的单位换算每一次都会有学生犯错。

有些实验设置的目的是为了让学生掌握一些仪器的使用，例如打点计时器、游标卡尺、螺旋测微器万用电表等仪器的使用，学生必须掌握仪器的原理和使用规范，打点计时器使用时必须“先开后关”，滑动变阻器使用时不能超过电路中电流的最大值，都是遵循了保护仪器的原则，安全和节能的思想要贯彻在整个实验教学中。

高中物理分组实验有很多探究性实验，探究实质是一个思维的过程。这个思维的过程是学生模拟科研工作者的思维程序来进行的，这种思维过程有七个步骤组成：提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验与收集证据→分析与论证→评估→交流与合作。这种思维也是学生科学探究的程序步骤。例如探究两个互成角度的力的合成规律、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系等实验，要在实验过程中就要经历上述七个步骤，体会等效替代、控制变量、归纳等方法的运用，而不能直接告诉学生结论，用结论来替代过程可能会缩短教学时间，但加强了学生的依赖思想，面对生活中新问题时会束手无策。

二、合理调控学生、时间和空间

高中物理分组实验是锻炼学生动手能力的，在分组合作过程中往往会有动手能力较强的学生全程独自操作完成，这样会使得有些学生失去动手的机会。教师就要协调甚至重新组合学生，让他们之间能够顺利进行合作交流。

高中物理学习课时紧张，可以合理利用资源，节约时间。分组实验测量做直线运动物体的瞬时速度结束后，让学生保留好纸带，在探究小车速度随时间变化的规律中再次使用，找出速度变化的规律和加速度;在电学分组实验课时，将测量金属丝的电阻率和测量电源的电动势和内阻这两个实验需要用到的仪器放在一起，让学生自己选择器材，连接电路，记录数据，课后处理数据。这样设计后，减轻了实验准备的工作量，增强了学生对电路连接的理解。

新教材中给出了一些课题研究的样例，在课程方案中综合实践活动也占有一定的学分，我们可以结合物理课堂教学指导学生完成综合实践活动。这些课题可以是我们给出，学生挑选，也可以是学生自己感兴趣的内容，还可以是跟其他科目内容结合的，多个学生组合利用假期完成，这样的尝试大大地调动了学生探索科学的兴趣。

三 、尝试设计实验、改进实验方案

分组实验如果是验证性实验，学生是已经知道了结论，通过实验室准备好的器材，将课本中的实验过程按照课本中的规范进行操作，得出与教材中一致的结论。譬如验证机械能守恒定律是利用重锤带动纸带自由下落，通过对纸带进行数据处理，整个实验完成并不需要很长时间。在这种情况下，我们可以带领学生一起设计实验。

首先需要回顾所学过的知识，满足只有重力做功、没有其他外力做功的运动模式，除了自由落体，还有抛体运动和竖直面内的没有摩擦的圆周运动都符合条件。以圆周运动为例，在圆周运动过程中最高点和最低点两个位置， 测出两处的速度以及高度差，比较物体的动能之差与重力势能是否相等，也可以证明机械能是否守恒。

初步方案制定完后，学生对选用什么仪器进行测量速度展开讨论，如果还是用打点计时器，在圆周轨道中无法固定，这时他们尝试到了理论与实际之间的差距。针对圆周运动最高点和最低点两个特殊位置受力分析，发现细绳所受拉力与小球的速度有关，如果测出两位置处的拉力，则可以间接把小球在两个位置的速度计算出来，这样大家想到了拉力传感器。解决了速度测量问题，我又问到，一定需要一个完整的圆周运动才能验证机械能守恒吗？

学生反应过来了，在一段光滑的圆弧上，静止释放小球，只要测量出到最低点的压力和与初始位置的高度差，也能验证这个过程机械能是否守恒。继续又问：没有传感器呢？讨论一番后，认为用平抛运动可以计算初始速度。整个过程虽然只是讨论，没有进行动手实施，但还是开拓了学生思维。

四、改进实验仪器、自制教具，增强实验效果

新课改对学生科学素养提出相应的要求，教师的学科素养也应该提升。实验课堂教学过程中会不断发现，利用课本中所提供的仪器，有些实验现象并明显，我们可以通过改进实验器材，甚至自制仪器，增强实验效果，引发学生探究的兴趣。

例如，观察电容器充电放电现象实验，器材选用的是灵敏电流计与电容器串联，看指针的摆动方向判断电流的方向。观察到的现象是灵敏电流计指针向一个方向偏转后立刻又回返另一侧，来回摆动几次停在正中，学生会误认为电流是来回振荡的。演示用的灵敏电流计比较重，搬运比较麻烦。所以对原装置进行改进，使用了5个电容并联进行扩容，增加了充电的时间。将单刀双掷开关拨到下方给电容器充电，学生电源输出直流2V，电容器与小电动机相串联，充电时叶片顺时针转动，还有一组二极管与电动机并联，同时发光。将开关回拨到上方，二极管放电叶片逆时针转动。将与二极管相连的线反接，则充电时二极管不亮，放电时，二极管发光。经过改进的仪器，无论是充电还是放电，电流方向只呈现出一个，同时也增加了实验的趣味性。

还有一些书本中理论可以通过自制器材演示出来。在苏科版3-4机械振动这一章书后的课外阅读栏目中阐述了圆周运动与简谐运动之间的关系， 做简谐运动的物体离开平衡位置的位移x与时间的关系可用正弦函数Asin（ωt+φ）来表示，函数中ω表示匀速圆周运动的角速度，我就设想自制出一台仪器能够圆周运动和简谐运动之间的关系。如图所示，A是可变速电动机的中心轴， B为开关， C 是长度为1.5.厘米的钢片，它一端套在A上，另外一端与连杆D相连，这样保证电机转动时，C的一端做半径为1.5厘米的匀速圆周运动。 竖直方向连杆D和水平连杆E和F的作用是让两个滑动栓G只能在水平方向运动。接通电源后，改变电动机转速实际就改变了振动的频率，滑动栓G连接适当的绳子和线圈，还能演示横波和纵波，充当稳定波源。

总之，普通高中物理课程标准要求教学中关注物理学科的核心素养的培养，在实验教学中不断积累，能促进师生的学科素养提升。

基金项目：本文为2020年扬州市教育科学“十三五”规划课题”综合实践活动融入普通高中 物理教学的实践研究 “（项目编号：2020/P/118）研究成果。