摘 要：《2019年普通高等学校招生全国统一考试大纲（物理）》明确指出：高考物理在考查知识的同时注重考查能力，并把对能力的考查放在首要位置。在新高考改革背景下，高中物理实验教学应以核心素养为导向，注重学生能力的培养。
关键词：高中物理实验教学;核心素养;能力培养;探究性;开放性
随着新课程改革的深入，核心素养和关键能力的培养成为学科教学的重点。文章针对在高中物理实验教学中，如何培养学生的能力，谈一下看法。
一、 注重实验教学的探究性
实验教学是通过创设良好的教学情景，应用实验思维导图，设计探究任务，实现物理知识发生过程的重演，并在探究过程中培养学生的关键能力。整个教学过程符合学生的认知规律，可以提高课堂教学效率。
（一）实验方向的探究
通过创设情景，提出问题，进行猜想与假设，确定实验探究方向。一般从回顾物理知识入手，从生活实例入手，从演示实验入手，有针对性设计问题，创设探究氛围，让学生明确实验探究的任务目标，并让学生带着问题去探究，从而激发学生的探究兴趣。例如，在“探究共点力的平衡条件”中，采用方法：先回顾二力平衡的条件，接着展示多力平衡的生活实例，然后提出探究任务：多个共点力作用下物体的平衡条件是什么？又如，在“探究加速度与力、质量的关系”中，先回顾知识：由牛顿第一定律可知，力是产生加速度的原因，而质量是物体惯性大小的量度，引导分析得出：加速度与力、质量有关。接着演示：①大小不同的力拉同一质量的小车;②同一力拉不同质量的小车。让学生观察现象，然后提出探究任务（实验目的）：物体的加速度跟力、质量之间存在什么关系？如何探究？
（二）实验方案的探究
通过应用实验探究思维导图，并设计探究任务，引导学生完成实验方案的探究。如在“探究加速度与力、质量的关系”中，通过应用探究思维导图：实验目的→实验研究对象→实验原理和方法→物理量的测量、实验控制条件→归纳出实验的器材、步骤和注意事项，引导学生进行如下探究活动。
实验研究对象、实验原理方法的探究。依据实验目的，设计探究问题，问题1：本实验通过研究什么运动来完成？引导学生构建小车（质点）在恒力作用下做匀加速直线运动的物理模型，培养学生物理模型构建能力。问题2：研究一个物理量（加速度）与多个因素（力、质量）的关系时，应采取的方法？引导得出：本实验方法为控制变量法，即当力F一定时，探究加速度a与质量M的关系;当质量M一定时，探究加速度a与力F的关系。
物理量测量和实验控制条件的探究。依据实验原理，设计探究问题：实验须测量哪些物理量，如何測量？进而形成新的探究任务：①力的测量：拉力必须是恒力，实验条件应如何控制（即细绳须与长木板平行）？力是指合力，由于摩擦力测量比较困难，实验中如何消除摩擦力？如何判断摩擦力已经平衡？绳子的拉力是否等于所挂重物的重力？要使两力近似相等，应满足什么条件？②加速度的测量（打点计时器）。③质量的测量（天平）。通过引导学生交流讨论，得出科学的实验探究方案。最后归纳出实验的器材、步骤和注意事项等。本环节的能力培养目标：实验操作能力、科学探究能力、并掌握近似法（绳子拉力近似等与钩码重力）和平衡法（平衡摩擦力）等实验探究方法。
（三）实验数据分析处理的探究
实验数据处理的常用方法有：列表法、比较法、公式法（含逐差法、平均值法）、图像法、分析归纳法等。如在“探究加速度与力、质量的关系”中，应用“图像法”处理数据，即做出a-F图像和a-1M图像，在做图过程中，设计如下探究任务：①做图的步骤（建坐标→描点→连线）。②坐标的建立（包括标度、自变量和因变量等的选取）。③数学模型的构建：找出物理量间函数关系，明确图线中截距和斜率的物理意义。④图线化曲为直。本环节的能力培养目标：科学探究能力、综合分析能力、构建数学模型的能力、并掌握实验数据处理的方法。
（四）实验的反思与评价
1. 引导学生对实验原理方法、实验过程和实验结论进行反思讨论，引导学生进行实验误差分析（分别从系统误差和偶然误差两方面进行），进一步深化学生的实验知识。例如，在“验证机械能守恒定律”中，提出问题：由于实验中存在摩擦阻力，动能的增加量ΔEk与重力势能减小量ΔEP，哪一个比较大？引导学生分析得出结论：ΔEk<ΔEP。
2. 以“实验探究过程”为问题背景，设计实验思考题，引导学生交流讨论，从而对实验知识进行拓展提高。例如，在“探究加速度与力、质量的关系”中，设计如下题目：某同学在实验中作出的a-F图像如图所示，请分析原因。引导探究：①图像截距的物理意义和产生原因（没有平衡摩擦力）？②列出实验真实公式，对小车，得F+Mgsinθ-f=Ma，公式变形可得a=1MF+1M（Mgsinθ-f），对应数学模型为一次函数y=kx+b，截距在纵轴上，则Mgsinθ>f，得出结论：长木板倾角过大。本环节的能力培养目标：综合分析能力、构建数学模型能力、交流合作能力。
二、 注重实验教学的开放性
高考实验考题以设计性和探究性实验为主，侧重于对实验原理和方法迁移的考查，侧重于与科技、社会生活的联系，注重对考生实验操作能力、实验探究能力、创新能力和科学思维方法的考查。开放性实验教学，通过创造多维探究任务，引导学生多角度思考问题，培养学生的自主学习能力、科学探究能力和创新能力。
（一）实验方案的开放性
1. 改进实验原理，培养创新能力
鼓励学生对课本的实验方案进行质疑，分析实验误差，设计实验的改进方案。例如，在“探究加速度与力、质量的关系”中，实验装置如图，把绳子拉力F近似等于悬挂钩码的重力mg（实际F
2. 自主设计不同实验方案，培养求异思维
例如，在“探究加速度与力、质量的关系”中，课后布置学生自主设计不同实验方案，学生通过查资料、上网，设计多种实验方案，总结消除摩擦力方法：①平衡摩擦力，将木板一端垫高，让物体从木板上匀速滑下，则物体的重力沿斜面分力和摩擦力平衡（教材采用该方法）。②选用几乎没摩擦的接触面，如气垫导轨、光滑木板。测量加速度方法：①打点计时器（教材采用该方法）。②光电门。③频闪照相法。④秒表法：让物体在倾斜木板上做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移s，用秒表测量出物体运动的时间t，然后由公式a=2st2算出。引导学生分析这些方案的可行性和优缺点。
（二）实验问题的开放性
通过改变实验要求、实验控制条件、实验仪器和实验情景等，通过对实验仪器、操作过程等出现的不足地方，提出新的实验问题，要求学生运用已学的实验知识来解决问题和设计实验。例如，在“测量金属丝的电阻率”中提出问题：①只有双电压表如何测量电阻（伏伏法）？②只有双电流表如何测量电阻（安安法）？③只有单电表如何测量电阻（替代法）？④电表量程太小怎么办（电压表则串联一个定值电阻、电流表则并联一个定值电阻来扩充量程）？从而构建新的探究课题，进一步拓展学生的实验知识。
（三）实验内容的开放性
不拘泥于课本实验的探究内容和结论，拓展相关知识点探究，并从探究过程得到各种有用的结论。例如，在“探究弹簧弹力与形变量的关系”中，还可以进一步测量弹簧的劲度系数。又如，在“探究两个互成角度的力的合成规律”中，还可进一步探究：合力一定时，分力与夹角的关系;分力一定时，合力与夹角的关系。
（四）教学方式的开放性
不拘泥于实验室和课堂教学，采取拓展实验空间、时间、内容和教学模式等策略，改进实验教学方式，落实核心素养，培养学生能力。例如，可以通过应用“翻转课堂”和“微课”等教学模式，通过开展研究性课题、课外小实验等各种课外活动，实现教学方式多样化，促进学生自主富有个性的学习。
参考文献：
[1]教育部.普通高中物理課程标准（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社.
[2]汪小明.创新实验方案 培育学科素养——探究加速度与力、质量的关系实验方案的改进[J].物理教师，2019（12）.
[3]袁张瑾，杨继林.谈高中物理实验探究课的教学设计——以“探究加速度与力、质量的关系”实验为例[J].中学物理教学参考，2017（23）.
作者简介：
庄学谦，福建省泉州市，泉港区第二中学。
