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【中图分类号】  G633.7                 【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2020）03-035-020

一、高中物理实验教学的重要性和现状

实验是物理学的基础，是物理学前进的动力，在教学中，实验服务于教学、促进教学。实验能创设更有效的学习环境，激发学生的兴趣和求知欲，让学生感受物理学习的乐趣;实验能培养学生的动手操作能力、合作能力等;实验能培养学生的科学思维、科学态度和责任感;实验是培养学生的物理核心素养的一种重要方式。

然而，在现实的实验课堂中，演示实验往往演变成学生看热闹;分组实验演变成学生按照老师提供的“菜谱”按步操作;探究实验演变成学生快乐地玩耍。闹哄哄的课堂在学生的欢呼声中结束，但是对所学内容一知半解，老师也只能下节课继续理论强化、习题强化。如此，实验教学落实不到位，实验课的优势未能发挥出来，对教学起不到促进作用，甚至会产生反效果。

实验教学是提高高中物理教学效率，培养学生学习兴趣，增强学生物理知识应用能力的关键，在核心素养背景下，我们应该改变传统的教学，探究更有效的教学模式，发挥学生的主体地位，让老师从“包办”中走出来成为课堂的引导者。下面以粤教版必修1的一节实验课《验证力的平行四边形定则》为例，探究在核心素养的引领下如何开展有效的实验教学。

二、聚焦核心素养，改进实验教学

新课导入：

评析：本课选择了复习导入，在新课展开前，先给学生复习了力的概念、力的三要素、力的图示、合力与分力等知识点，其中重点强调力的图示，并提醒学生本节课需要严格按照力的图示来作图，为新课的顺利开展做好了铺垫。

教学过程：

探究一：合力一定比分力大吗？

教师：如果有两个力，F1=3N，F2=4N，当F1和F2的方向相同时，它们的合力的大小和方向如何？

学生：当两力方向相同时，合力等于两力相加，F=7N，方向与F1和F2相同。

教师：如果两力的方向相反时，它们的合力的大小和方向又如何呢？

学生：当两力方向相反时，合力等于两力相减，F=1N，方向与F2相同。

教师：以上两种情况两分力均在同一直线，同向时两力相加，反向时两力相减，如果两分力不在同一直线上时合力与分力又有什么关系呢？合力是不是一定大于分力？

学生1：合力应该大于分力。

学生2：不一定，因为当两力方向相反时，合力F=1N，小于两个分力。

教师：既然有不同的意见，我们通过实验来解决大家心中的疑惑。在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上。用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在细绳的另一端系上两个细绳套。用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，用笔描下O点的位置;再用一个弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条拉至同一点O.两个弹簧测力计和一个弹簧测力计都是把橡皮条拉到O点，力的效果相同，所以两个弹簧测力计的力为分力，一个弹簧测力计的力为合力。下面我们一起进行多组实验，记录实验数据，再进行处理分析。

教师进行演示实验，学生记录数据：

教师：根据以上的数据，同学们可以得到什么结论呢？

学生：合力可能大于分力，也可能小于分力。

教师：由上表的数据我们能找到合力与分力之间的关系吗？

学生：不行。

教师：通过上述的实验，我们只能看出合力与分力之间大小的关系，但并不能找到合力和分力之间的规律，大家重新检查一下我们的实验，看看我们在研究过程中是否忽略了某些重要的因素？

学生：我们忽略了力的方向。

教师：是的，力是矢量，有大小和方向。刚才我们的研究只关注了力的大小，并未考虑到力的方向。接下来，我们可以改善我们的实验，重新验证合力和分力之间的关系。

评析：探究一先从学生已有认知入手，即同一直线上力的合成，从而引出“合力一定大于分力吗”这一问题，学生已经具备的知识是代数求和，关于矢量求和这一知识是首次遇到，所以学生容易误以为合力一定大于分力。争议的产生激发了学生的兴趣和求知欲，给学生创设了有效的学习环境，也促进了学生对于矢量和标量的深度认识。演示实验的进行为学生下一步的自主验证实验提供了知识储备和能力储备，也引导学生遇到问题，通过实验进行验证分析、实事求是的科学态度，强化了学生的实践意识。实验的结果分析又引导学生进行质疑，冷静观察分析，进一步强化了矢量的概念，培养学生的科学探究意识，发现问题、提出问题，改进实验的能力，达到了核心素养在实验探究中的具体要求（一）。

探究二：验证力的平行四边形定则

教师：根据教材可知，合力与分力遵循力的平行四边形定则，下面请同学们根据桌面上提供的仪器，改进我们的实验，共同讨论出一个方案，看如何证明这一规律。

学生讨论交流后：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示。再做出合力F′的图示，如果F和F′重合，则证明力的平行四边形定则是正确的。

教师：请同学们注意，实验中要准确反映力的大小，所以必须选择标度，作力的图示。接下来，请同学们带着以下两个问题，完成实验步骤，动手完成实验。

学生分组实验后，分享交流，展示成果，得出结论：

得出结论：在误差允许的范围内相同，F和F′的大小和方向几乎重合，验证了力的平行四边形定则。

评析：本环节初步体现了核心素养在实验探究中的具体要求，由于高一学生知识面和思维能力的局限，完全放手让学生进行探究耗时多，且有部分学生跟不上，急于求成会打击学生的积极性，因此本验证实验教师进行了引导，层层递进，发散学生思维，促进学生思考，引导学生学会解决问题;讨论与交流能启发学生的思考，同时为学生提供主动参与、乐于探究、积极实践的机会，为解决问题提供一定的引导;探究二的验证实验，主要采取了分组合作的形式，让学生体会科学研究中相互合作的必要性，增强学生的合作意识。最后给学生提供了展示交流的平台，培养学生描述、解释探究结果，分析论证的能力，同时也能增强学生的自信，让其获得成功感。

探究三：分组自由探究

教师：同学们已经成功验证了力的平行四边形定则，接下来同学们可以利用身边的器材进行自由探究解决以下四个问题，

把学生分成四组，每一组探究解决一个问题，探究结束后进行交流分享。

教师进行总结：

1.本次探究实验同学们完成得非常好，分别得到了以下四个结论：

（1）当两分力F1、F2的夹角为θ=90°时，合力与分力构成一个直角三角形，可用勾股定理解决问题。

（2）当两分力F1=F2，且夹角为θ=120°时，合力与分力构成一个等边三角形，合力F=F1=F2

（3）若两分力大小不变，夹角θ越大，合力越小。

（4）若合力的大小方向不变，两分力的夹角θ越大，分力越大。

2.同学们在实验过程中，做得特别好的地方有：

（1）就地取材，充分利用身边可用的物品进行实验，实验中老师并未告诉你们怎样解决θ=90°和θ=120°的问题，同学们能够发挥自己的聪明才智解决问题，方法多种多样。

（2）在实验过程中，大家都抱着严谨的态度，认真完成每一步，而且大家都能够利用初中学过的数学知识解决问题，图中的平移方法让作图更加严谨，更加科学。

讨论与交流：请同学们利用以上探究结果解决以下两个生活中的问题。

学生讨论分享后，教师进行课堂小结，进行情感态度价值观教育。

评析：以上四个问题在教学中本来需要教师花费大量时间进行讲解和习题训练，本节课在验证力的平行四边形的基础上，经过探究一和探究二的引导，学生的能力大大提高，学生已经能够发挥主观能动性，自主设计实验进行探究，而自由探究的机会大大激发了学生的兴趣，也进一步巩固了本节课所学知识。讨论与交流环节引导学生将所学知识应用到生活中去，学以致用，引起学生的兴趣。本环节引导学生合作正确设计和实施科学探究，使用不同方法和手段分析、处理、收集信息，具有设计科学探究和获取证据的能力，能描述、解释探究结果，并进行交流讨论，达到了核心素养在实验探究中的具体要求（二）、（三）、（四）。

三、教学反思

本节课取得了良好的教学效果，学生在快乐的学习中即掌握了知识也掌握了技能，并且联系生活，学以致用，大大地提高了学生的积极性。笔者经过总结反思后，认为高中物理实验教学应做到以下几项：

一要重视实验教学，重视实验课程的设计过程，克服重结果、轻过程的倾向;

二要教师在课堂中的适度引导，通过教学问题的有效设计，层层递进，发散学生思维，促进学生思考，引导学生学会解决问题;

三要结合生活实际，增添联系生活的教学内容、创设生动活泼的课堂情境激发学生的学习热情，让学生保持旺盛的求知欲;

四要凸显学生的主体地位，提供学生进行交流的机会以体验和享受合作的成果;

五要培养学生实事求是的科学态度，鼓励学生大胆创新。

在实验教学中，我们应该胆大心细，充分发挥学生的主体作用和教师的引领作用，思考实验教学设计和日常教学设计的异同、实验教学在培养学生创新能力的作用，改变传统的“菜谱式”和“放任式”的实验教学，在核心素养的引领下，创新实验课堂，培养全面发展的人才。

【注：本文为广东省中山市2018年度立项课题“核心素养背景下的高考物理试题分析与试题编制的实践研究”（C2018133）的研究成果】