核心素养下高中物理实验教学讲座(2019年8月)

浅谈新课标视角下的新实验教学——学习第七届北京市中学物理实验教学汇报有感分析设计评价学习需求分析实验教学目标设计

形成性评价

终结性评价课标、教材、学习内容等分析

学习者特征分析实验教学策略设计完善实验及教学手段设计实验教学流程设计实验主题实验内容与方案设计实验教学设计流程分析学生的前概念及概念进阶核心素养目标情境体验实验探究信息技术应用科学实验与教学实验的比较科学实验教学实验目的发现新现象，探索新规律帮助学生掌握知识和学习方法，培养能力，提高素质。内容由需要探索的新问题而定，内容是新的，一般是未知的。按一定的教学目的设计，根据教学实际的需要安排。比较成熟的。形式通过实验观察、测量、记录、计算和分析，总结出规律。通过探究等方法使学生形成概念，掌握规律物理实验教学的概念物理实验是有目的、有计划地运用仪器、设备，在人为控制条件下，使物理现象反复再现，从而进行认真观测，获取大量资料的一种科学研究方法。物理实验的主要特点有二：一是可控性，二是可重复性。在物理教学中做的物理实验是物理教学实验。研习课标，找到实验教学的目标方向在下面的汇报中，引用了北师大物理系李春密教授和实验获奖老师的资料，在此诚挚感谢！经验锥实际操作模拟或建立实际经验的模型设计合作活动参与手工作坊观看演示参观看录像看图片读听记住的比例学习的结果读过的记住10%听过的记住20%看过的记住30%同时看过和听过的记住50%亲手做过的记住90%说过和写过的记住70%定义描述排列解释演示运用练习分析设计创造评价学习感受“关键词”震动感动激动行动反思从几个实例说起1.“吃猪肉”与“看猪跑”——感性认识的缺失2.“气哭”的“优秀生”——实验能力的缺失实验报告修改记3.“质疑”高考实验题答案——探究思维的缺失4.……物理实验在物理教学中的作用1.激发学生的兴趣和求知欲？探究电源电动势与内外电压的关系思考：你认为感应电流的产生与什么有关呢？1.激发学生的兴趣和求知欲思考：为什么弹簧圈开始下落时上端下降，下端不动？北京交通大学附属中学王春梅2.创设有效学习环境、促进学生物理观念的形成探究匀变速直线运动的规律，建构匀变速直线运动的模型验证机械能守恒定律，促进能量观念的发展2.创设有效学习环境、促进学生物理观念的形成探究电动机（非纯电阻电路）的能量转化，促进能量观念的发展北京市八一学校杨清源2.创设有效学习环境、促进学生物理观念的形成形成光的衍射概念，促进物质观念及运动观念的发展北京市第一〇一中学相新蕾3.训练学生的科学思维科学探究和科学思维紧密相连，形成物理学独特的探究方法。

科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿走在前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前进。——密立根

没有实验的物理理论是空洞的，没有理论的实验是盲目的。正是实验家使理论家持老老实实的态度。——帕格尔斯3.训练学生的科学思维导体切割磁感线一定能产生感应电流吗？导体不切割磁感线可以产生感应电流吗？磁感应强度和线圈面积同时改变一定有感应电流吗？批判性思维，推理→验证→结论北京交通大学附属中学王春梅3.训练学生的科学思维实验电路设计原理分析时，体现出缜密的推理过程。中国人民大学附属中学李彪例：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系匀速圆周运动是变速运动吗？（有加速度吗？）根据运动学知识推理：1.根据加速度含义推理（速度方向变，∴有加速度）2.根据加速度公式求圆周运动加速度（应用几何知识分析推理→→得出加速度大小、方向）3.建立向心加速度概念根据实验探究+牛顿定律分析：1.探究做匀速圆周运动物体的合外力（用向心力演示仪或传感器）→→合外力不为零，方向向心→→建立向心力概念2.探究影响向心力的因素（实验）→→m、ω2、r3.根据牛顿定律求圆周运动加速度（求出大小、方向）3.建立向心加速度概念自洽例：探究交流电有效值——十一学校邓靖武根据理论分析推理：1.什么叫交流电有效值2.根据定义推导正弦交流电有效值：3.得出结论（也可做i2(t)函数图像求）

根据实验探究：1.光强传感器测灯泡热效应，用计算机作图并分析数据2.得出结论自洽4.培养学生的科学探究能力

是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。包括问题、证据、解释、交流等要素。创设情境提出问题引发猜想为什么旧电池供电的灯泡不如新电池的亮？验证猜想一旧电池电动势小验证猜想二旧电池内部有分压提出模型初步验证发现新问题完善模型模型预测新现象模型与真实电源比较如何验证其他电源也满足此模型建立模型初步验证发现问题模型推广模型预测实际检验其他电源北京市十一学校李春宇探究电源电动势与内外电压的关系4.培养学生的科学探究能力问题引导1：电容器有很多种，选取什么样的电容器进行实验？最简单的电容器——平行板电容器；问题引导2：采用什么样的实验方法探究？控制变量思想首都师范大学附属中学张跃探究电容器电容的影响因素板间距d/cm22.533.54电容C/pF52.441.635.331.328.3通过真实的量化数据，合理的数据分析手段，引导学生去发现定量关系。极板面积S电容C/pF411204107该实验不仅说明了电容器的电容与极板面积有关，而且通过对数据的分析，学生很容易得出面积变为原来的一半，电容器的电容值也近似变为原来的一半三、探索规律饱和光电流遏止电压产生条件时间实验猜想光强大，饱和光电流大光强大，饱和光电流大光强足够大光强越大时间越短实验步骤改变光强改变光强改变频率改变频率加挡板实验规律光强越大，饱和光电流越大遏止电压与频率有关、与光强无关存在截止频率瞬时性表格设计也是一种实验能力中国人民大学附属中学李彪5.培养学生的科学态度与责任总结：新课程改革突出发展学生的核心素养，注重科学探究，实质上是注重真正体现物理学本质、物理观念、科学思维形成的物理实验。物理实验教学在新课程实施中占有重要地位。实事求是、严谨认真、探索毅力、合作交流、质疑创新四、课标教学建议与物理实验教学1.基于物理学科核心素养确定教学的目标和内容2.在教学设计和教学实施过程中重视情境的创设3.重视科学探究能力的培养和信息技术的应用4.通过问题解决促进物理学科核心素养的达成概念的建立需要创设情境规律的探究需要创设问题情境应用物理知识解决具体问题应结合具体的实际情境创设情境进行教学※在教学设计和教学实施过程中重视情境的创设概念建立例：自由落体模型建立各种物体落体实验观察与描述真实情境下，哪些可以看成自由落体模型分析与推理基于现象分析认识建模的条件毛钱管对比实验月球上落体实验视频验证模型，明确模型的使用条件从实际落体运动的复杂性认识建模的必要性基于实证建构模型不同形状落纸实验回归实际问题，用模型解释建构与验证应用自由落体模型建立过程中的情景创设规律探究例：探究变压器输出电压的大小要用220V的电压，给额定电压为12V的小灯泡供电，使其正常发光将原线圈接入220V交流电源，观察小灯泡发光情况；小灯泡正常发光；直接用数字万用表测量小灯泡两端的电压；测量结果是10.0V变压器原线圈上串联一个交流毫安表，副线圈上并联着4个小灯泡。给原线圈两端加上交流电压，并逐个将副线圈上的四个小灯泡接入电路，观察毫安表指针的变化情况。加强情境设置的主要途径教学内容教学方式1.增添物理知识与实践情境相关联的教学内容把跟学生生活联系密切的问题、社会热点中的物理问题、现代科技成果等有实践情境的教学内容引进物理课堂；用生活中的器具做物理实验，加强物理知识与生活的联系；创设真实情境、并通过对真实情境的思维加工来建立物理概念；用物理规律分析和解决真实情境中的问题；养成估计生活中有关物理量大小的习惯，乐于对媒体消息中物理量的大小进行审视，勇于对媒体信息中的不合理数据进行质疑。参考黄恕伯老师的讲课内容优化2.采用优化的教学方式(1)教师列举实例进行讲解(2)让学生列举实例(3)展示联系生活、社会的图片(4)演播联系生活、社会的视频(5)展示实物并进行演示(6)学生操作体验(7)学术性问题或驱动任务(8)创造性解决实际问题的过程2.采用优化的教学方式(1)教师列举实例进行讲解(2)让学生列举实例(3)展示联系生活、社会的图片(4)演播联系生活、社会的视频(5)展示实物并进行演示(6)学生操作体验(7)学术性问题或驱动任务(8)创造性解决实际问题的过程讲授型实验探究型实验演示型问题或任务驱动型创新型教学策略五、课标学生必做实验的分析必修课程的物理实验必修11.测量做直线运动物体的瞬时速度2.探究弹簧弹力与形变量的关系3.探究两个互成角度的力的合成规律4.探究加速度与物体受力、物体质量的关系必修25.验证机械能守恒定律6.探究平抛运动的特点7.探究影响向心力大小与半径、角速度、质量

的关系必修38.观察电容器的充、放电现象9.长度的测量及其测量工具的选用10.测量金属丝的电阻率11.用多用电表测量电学中的物理量12.测量电源的电动势和内阻选择性必修课程的物理实验选择性必修11.验证动量守恒定律2.用单摆测量重力加速度的大小3.测量玻璃的折射率4.用双缝干涉实验测量光的波长选择性必修25.探究影响感应电流方向的因素6.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系7.利用传感器制作简单的自动控制装置选择性必修38.用油膜法估测油酸分子的大小9.探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系例7.探究影响向心力大小与半径、角速度、质量

的关系1.定性：感受向心力2.定量：探究影响向心力大小的因素例8.观察电容器的充、放电现象1.感性认识：感性认识：有电容器的电路通、断瞬时有电流2.半定量探究：RR在充电的过程中有充电电流，电容器两极板电势差增大；充电完毕，电流消失，电势差达到一定值。

在放电的过程中有放电电流.电容器两极板电势差减小；放电完毕，电流消失，电势差为0。充放电的电量和板间电势差实验:平行板电容器带电量越多,静电计指针的张角越大;实验：1000μF、2200μF、3300μF的电容器，每只电容器串接一只开关。准备两节干电池，可提供1.5V、3V充电电压。把电量转化为电子钟所走的格数。另法：上面的电子钟换成灵敏检流计，放电时用手机拍视频，然后半定量描图（i-t图）例：9.探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系六、基于学业质量水平的实验探究评价水平1：具有问题意识：能在他人指导下使用所学的简单的器材收集数据；能对数据进行初步整理：具有与他人交流成果、讨论问题的意识。水平2：能观察物理现象，提出物理问题；能根据已有的科学探究方案，使用所学的基本的器材获得数据；能对数据进行整理，得到初步的结论；能撰写简单的报告，陈述科学探究过程和结果。水平3：能分析物理现象，提出可探究的物理问题。作出初步的猜想；能在他人帮助下制订科学探究方案，使用基本的器材获得数据；能分析数据，发现特点，形成结论，尝试用已有的物理知识进行解释；能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流科学探究过程和结果。水平4：

能分析相关事实或结论，提出并准确表述可探究的物理问题，作出有依据的假设；能制订科学探究方案，选用合适的器材获得数据；能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行解释；能撰写完整的实验报告，对科学探究过程与结果进行交流和反思。水平5：能面对真实情境，从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题，作出科学假没；能制订有一定新意的科学探究方案，灵活选用合适的器材获得效据；能用多种方法分新数据，发现规律，形成合理的结论。用已有物理知识作出科学解释；能撰写完整规范的科学探究报告，交流、反思科学探究过程与结果。实验探究的考查方式不仅是实验题，考察内容更不限于实验本身以2019年北京高考物理试卷为例：实验探究的考查方式不仅是实验题，考察内容更不限于实验本身以2019年北京高考物理试卷为例：21.（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是______。A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹（4）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不