浅谈在高中物理实验教学中学生学科核心素养的培养

发表时间:2020/8/3   来源:《教学与研究》2020年7月下   作者:赵云川
[导读] 中国学生发展核心素养以培养“全面发展的人”为核心,提出了教育的目标是塑造能够适应终身发展和社会发展需要的必备品质和能力的完全人。

四川省屏山县中学校  赵云川  645350

【摘要】中国学生发展核心素养以培养“全面发展的人”为核心,提出了教育的目标是塑造能够适应终身发展和社会发展需要的必备品质和能力的完全人。普通高中物理学科核心素养包含物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等四大项,要求学生能够对自然界的一些现象进行解释,同时可以解决生活中遇到的一些实际问题。物理实验是培养学生核心素养的很好载体,不仅可以培养学生的物理科学思维,还可以增强学生的实践操作能力,同时通过小组合作解决问题,还可提升协作能力。
【关键词】高中物理;实验教学;核心素养;培养
        1.理论探究
        1.1提出问题,引导学生思考
        在这一环节,教师结合实验的内容,设计相应的问题情境。但是需要强化学生学情的分析,并在此基础上提出问题引导学生思考。
        1.2分析问题,探究问题
        在问题提出之后,需要对问题进行进一步分析,学生可自主分析问题,也可采取小组合作的方式,对问题的解决方案进行探究。
        1.3学生实践探究环节
        在充分思考分析探究问题之后,动手实践,实现理论到实际的升华。抓住问题实质,理清脉络分步操作,做到条理清晰操作井然有序,能知晓物理知识与实际现象的对应关系,能查明解决简单故障。
        1.4数据处理-验证题设
        引导学生处理实验数据,掌握一种常见的处理数据方法——图像法。
        1.5得出结论
        亲自实践,看到现象,得出结论,实现学中做、做中学、学中乐,达到核心素养的培养实施的初衷[1]。
        2.实践探究-《测小灯泡伏安特性曲线》教学为例
        2.1教学导入环节-提出问题,学生思考
        自己亲手接入电路的小灯泡会发光,让同学们对之有着热情与好奇。小灯泡的串并联接法同学们初中学过,有一定基础,测小灯泡伏安特性曲线能让同学们通过实验把理论与实践联系起来。同时也有很多问题需要同学们去分析探讨。滑动变阻器的限流式与分压式接法的选择(目的是控制电路)?电流表的内接法与外接法的选择?选择的依据是什么?遵循了什么原则?在实验过程如何选择电流表与电压表的量程?如何连接实物图?如果遇到灯泡不亮,如何初步检修电路?
        2.2教与学环节-分析问题,探究问题
        实验器材:2.5V,0.3A的小灯泡一个; 4—6V学生电源;滑动变阻器(50欧,1.5安);直流电压表;直流电流表;开关;导线若干.实验目的:测出小灯泡的电流电压值描绘出伏安特性曲线。
        本实验要求描绘出小灯泡的伏安特性曲线,需让描绘出的线段尽可能长,让电流从零值附近取值增大电流的取值范围,因此,我们得选分压式接法。小灯泡(待测元件)的电阻值与电流表的阻值相当,为了减小误差(电流表对测量电压的影响),让电流表外接。 电表在刻度盘的2/3左右读数更为准确(接近真实值),且要求在最大刻度的1/3以上读数。小灯泡额定电压为2.5V,因此.电压表的量程选3V。灯泡的额定电流,可知电流表的量程选0.6A足够。
        本环节让学生先各自思考再相互讨论,寻求用学过的物理知识理论解决具体问题。
        2.3学生实践探究环节
        本实验的电路图教材上也给出。如何把电路图连接成实物图。同学们,可以互相探讨,说出自己的想法与思路。提供一个参考:可以分三步完成实物图连接。第一步,把电源、开关以及滑动变阻器两端的接线柱连成一个大回路;第二步,把灯泡和电流表串联起来,让它们的一端接在滑动变阻器的滑杆上,一端与滑动变阻器任意一端的接线柱相连。(与左接线柱相连或与右接线柱相连有什么不同?同学们可以思考,滑动变阻器的哪一部分与灯泡并联,哪一部分是干路部分。);第三步,把电压表接在灯泡的两端。

 

 

        连接好电路图以后。思考滑动变阻器的滑片置于哪端让灯泡分得的电压少,也就是流过灯泡的电流小,并通过实践验证自己的推断。让灯泡两端电压由小到大取值,分别记录每一组所对应的电流电压值,把记录数据描绘在设计的坐标纸上。可把上图中连接电流表与滑动变阻器的那根导线接在滑动变阻器的右下角接线柱上(不接左边了),看看电流表电压表示数的变化?滑动变阻器的干路部分与支路部分有无变化?在实践过程中,可能会出现灯泡不亮,但是电压表有示数。根据自己所学过的知识判断是哪里出现了什么问题?可以检查灯座的各焊接处是否完好?检查灯泡是否完好?
如何快速检查灯泡的好坏?推荐一种方法,让低压电源的一端与灯泡玻璃泡前的金属外壳接触,一端与灯泡顶端的小圆点试触,若灯泡亮说明灯泡是好的。


 
本环节充分落实物理核心素养的各项要求。在操作中,手与脑相结合,理论与实践相结合。在实验探究中解决问题发现新现象,收获从“纸上谈兵”中得不到的成就感。同时也得科学思考严谨操作,否则连线错误,看不到实验现象得不出实验结论,还可能烧坏灯泡和其他仪器。
2.4数据处理-验证题设
把记录的数据描绘在U-I坐标轴上。可以看出图像是一条曲线,向U轴方向弯曲。原由在于小灯泡的灯丝材质由钨丝构成,因其电阻值随温度的升高而增大。


学生根据实验数据自建坐标轴,选取适当的单位长度,让图像尽可能占满坐标轴(本实验U轴往往不从零取值)。若描点画图结果与题设大相径庭要反思查明原因所在。

        2.5实验结论
        小灯泡伏安特性曲线是一条近似的倾斜直线,随着小灯泡工作时间的增长加载电压的增大,其内部温度升高进而引起阻值增大,导致图像向U轴方向弯曲。
亲自实践测出数据处理数据,得出与题设相吻合的结论,完成一次科学探究旅程,体验科学知识推动生产发展的伟大进步,收获动手实践成功后的成就感。
        3.结语
        俗话说:“百闻不如一见,百学不如一做。”亲手实验在脑中留下的印象远超理论学习。实验操作可把物理核心素养中的各大要素:物理观念、思维、探究、科学态度与责任融入一节课中。学生在理论的引领下实践操作,在操作中探寻正确路线,在探寻路上尝试新的道路或方法。实验是让学生重走一遍前人的伟大发现与实验探究之路,实验本身是前人思维智慧与实践探究无数次碰撞的火花.学生在实践操作中也很可能有新的思索发现与创新,这也正为当今科技创新所需。
【参考文献】
[1]何逢.高中物理实验教学中核心素养的培养[J].福建基础教育研究,2020(05):109-110.
[2]刘树海.如何在高中物理教学中渗透核心素养培养[J].学周刊,2020(16):35-36.
[3]景永海.高中物理教学中培养学生核心素养[J].学周刊,2020(04):85.

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