基于核心素養提升的

中學物理實驗教學研究北京師范大學物理系李春密2018.09.13杭州學生發展核心素養，是指學生應具備的、能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。中國學生發展核心素養，以科學性、時代性和民族性為基本原則，以培養“全面發展的人”為核心，分為文化基礎、自主發展、社會參與三個方面。綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養，具體細化為國家認同等十八個基本要點。根據這一總體框架，可針對學生年齡特點進一步提出各學段學生的具體表現要求。一、核心素養與物理實驗教學物理核心素養物理核心素養是物理學科育人價值的集中體現，是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的關鍵能力和必備品格，是學生科學素養的重要構成。物理核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。物理核心素養物理核心素養的提出從發展學生核心素養的角度集中體現了物理學科的育人價值，是新課程三維目標的提煉與升華。物理核心素養的內涵物理核心素養的內涵從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識；是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華；是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。形成觀念解決問題物理核心素養的內涵是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式；是基于經驗事實建構物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用；是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑和批判，進行檢驗和修正，進而提出創造性見解的能力與品質。物理核心素養的內涵是指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設、設計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。物理核心素養的內涵是指在認識科學本質，理解科學·技術·社會·環境關系的基礎上，逐漸形成的探索自然的內在動力，嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度，以及遵守道德規范，保護環境并推動可持續發展的責任感。

物理實驗教學的概念物理實驗是有目的、有計劃地運用儀器、設備，在人為控制條件下，使物理現象反復再現，從而進行認真觀測，獲取大量資料的一種科學研究方法。物理實驗的主要特點有二：一是可控性，二是可重復性。在物理教學中做的物理實驗是物理教學實驗。新課程改革突出發展學生的核心素養，注重科學探究，實質上是注重真正體現物理學本質、物理觀念、科學思維形成的物理實驗。物理實驗教學在新課程實施中占有重要地位?？茖W實驗與教學實驗的比較科學實驗教學實驗目的發現新現象，探索新規律幫助學生掌握知識和學習方法，培養能力，提高素質。內容由需要探索的新問題而定，內容是新的，一般是未知的。按一定的教學目的設計，根據教學實際的需要安排。比較成熟的。形式通過實驗觀察、測量、記錄、計算和分析，總結出規律。通過探究等方法使學生形成概念，掌握規律物理實驗在物理教學中的作用1.激發學生的興趣和求知欲(演示電表)2.創設有效學習環境、促進學生物理觀念的形成3.訓練學生的科學思維4.培養學生的科學探究能力5.培養學生的科學態度與責任物理實驗教學的主要任務：（1）獲取和鞏固物理學的理論知識，促進物理觀念的形成。（2）學會使用基本物理儀器，學會測量某些物理量。（如學生電源）（3）明確通過實驗手段研究物理現象的基本程序，進行物理實驗和科學探究的一般過程。（4）學習觀察物理現象的基本技能、技巧，提出科學問題。（5）根據物理原理和實驗條件，設計實驗和探究方案。（6）正確操作實驗和實施科學探究過程。（7）收集、分析和處理所得實驗數據，學習和初步運用誤差理論。（8）培養學生的觀察、操作等科學思維方法，提高探究能力。（9）培養學生良好的實驗習慣，合作與交流，探索精神，提升創新能力。（10）使學生感受學習物理的樂趣，激發求知欲，形成對科學和技術應有的正確態度以及責任感。高中物理課程是普通高中自然科學領域的一門基礎課程，旨在落實“立德樹人”根本任務，進一步提升學生的物理核心素養，為學生的終身發展奠定基礎，促進人類科學事業的傳承與社會的發展。高中物理課程在義務教育的基礎上，幫助學生從物理學的視角認識自然，理解自然，建構關于自然界的物理圖景；引導學生經歷科學探究過程，學會科學研究方法，養成科學思維習慣，增強創新意識和實踐能力；引領學生認識科學的本質以及科學·技術·社會·環境（STSE）的關系，形成科學態度、科學世界觀和價值觀，為做有責任感的社會公民奠定基礎。高中物理課程性質普通高中物理課標對教學的要求二1.注重體現物理學科本質，培養現代公民必備的核心素養2.注重課程的基礎性和選擇性，滿足學生終身發展的需求3.注重課程的時代性，關注科技進步和社會發展需求4.引導學生自主學習，提倡教學方式多樣化5.注重過程評價，促進學生核心素養的發展高中物理課程基本理念高中物理課程應在義務教育的基礎上，進一步促進學生物理學科核心素養的養成和發展。通過高中物理課程的學習，學生應達到如下目標。1.形成物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等，能用其解釋自然現象和解決實際問題。2.具有建構模型的意識和能力；能運用科學思維方法，從定性和定量兩個方面對相關問題進行科學推理、找出規律、形成結論；具有使用科學證據的意識和評估科學證據的能力，能運用證據對研究的問趣進行描述、解釋和頂測；具有批判性思維的意識，能基于證據大膽質疑，從不同角度思考問題，追求科技創新。高中物理課程目標3.具有科學探究意識，能在觀察和實驗中發現問題、提出合理猜想與假設；具有設計探究方案和獲取證據的能力，能正確實施探究方案，使用不同方法和手段分析、處理信息，描述并解釋探究結果和變化趨勢；具有交流的意愿與能力，能準確表述、評估和反思探究過程與結果。4.能正確認識科學的本質；具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，尊重他人，能基于證據和邏輯發表自己的見解，實事求是，不迷信權威；關心國內外科技發展現狀與趨勢，了解物理研究和物理成果的應用應遵循道德規范，認識科學·技術·社會·環境的關系，具有保護環境、節約資源、促進可持續發展的責任感。高中物理課程結構必修1（2學分）機械運動與物理模型，相互作用與運動規律必修3（2學分）靜電場，電路及其應用，電磁場與電磁波初步，能源與可持續發展選擇性必修1（2學分）動量與動量守恒定律，機械振動與機械波，光及其應用選擇性必修2（2學分）磁場，電磁感應及其應用，電磁振蕩與電磁波，傳感器選修1（2學分）物理學與社會發展選修3（2學分）

近代物理學初步選修2（2學分）物理學與技術應用必修課程選修課程選擇性必修課程合格性考試等級性考試自主考核必修2（2學分）機械能及其守恒定律，曲線運動與萬有引力定律，牛頓力學的局限性與相對論初步選擇性必修3（2學分）固體、液體和氣體，熱力學定律，原子與原子核，波粒二象性※基于物理學科核心素養確定教學的目標和內容把培養物理學科核心素養作為物理教學的重要目標，將物理學科核心素養的培養落實于教學活動中。通過對物理概念和規律的逐步學習、系統反思和遷移應用，促進物理觀念不斷發展，并學會應用這些觀念解釋自然現象，解決實際問題。引導學生經歷物理概念的建構過程和物理規律的形成過程，是發展科學思維的重要途徑?？茖W探究能力的培養，應滲透在物理教學的整個過程。通過增加聯系生活和現代科技的教學內容、創設生動活潑的課堂氛圍，激發學生的學習熱情，讓學生保持旺盛的求知欲；盡可能為學生交流創造機會，讓學生體驗和享受合作的成果；引導學生在實驗中如實記錄、客觀對待所讀取的實驗數據，遵循基本的學術道德規范。課程標準對物理教學的建議及要求：概念的建立需要創設情境規律的探究需要創設問題情境應用物理知識解決具體問題應結合具體的實際情境創設情境進行教學※在教學設計和教學實施過程中重視情境的創設※重視科學探究能力的培養和信息技術的應用在高中物理課程中，應重視科學探究，尤其應重視物理實驗。在物理實驗中，應發掘實驗在培養學生發現和提出問題能力方面的潛在價值。通過實驗提高學生制訂計劃的能力。讓學生依照物理事實運用邏輯推理確立物理量之間的關系，發展依據證據、運用邏輯和現有知識進行科學論證和解釋的能力。教學中要為學生提供交流的機會。通過科學探究讓學生體會科學研究中相互合作的必要性。通過實驗培養學生的科學態度和科學精神。設計各種學習活動讓學生利用信息技術提升物理學習能力?！ㄟ^問題解決促進物理學科核心素養的達成應把物理課程中所形成的物理觀念和科學思維用于分析、解決生活中的問題，在解決問題中進步提高探究能力、增強實踐意識、養成科學態度，促進物理學科核心素養的形成。利用生活中的情境生成有價值的科學探究問題。關心大眾傳媒信息，有利于提高學生的物理核心素養。應鼓勵并引導學生基于物理學科核心素養解決生活中的問題。應通過習題教學，使學生在科學思維、探究能力、實踐意識、科學態度等方面得到有效提升，全面提高學生的問題解決能力。※加強實驗室建設，促進學生實驗能力發展重視實驗室的硬件配置與建設。充分利用實驗器材，強化學生實驗和演示實驗。積極創造條件，建立實驗室開放制度。以獨立或小組合作方式，開展課外實驗研究利用日常用品改進實驗或開發新實驗創新物理實驗，開發出低成本、高質量的物理實驗重視數字實驗，創新實驗方式建設數字化實驗室或引進數字實驗室系統，研究數字實驗系統對傳統實驗的改進方法，研究數字化實驗系統的教學方式，促進教學手段與方式的現代化必修課程的物理實驗必修11.測量做直線運動物體的瞬時速度2.探究彈簧彈力與形變量的關系3.探究兩個互成角度的力的合成規律4.探究加速度與物體受力、物體質量的關系必修25.驗證機械能守恒定律6.探究平拋運動的特點7.探究影響向心力大小與半徑、角速度、質量的關系必修38.觀察電容器的充、放電現象9.長度的測量及其測量工具的選用10.測量金屬絲的電阻率11.用多用電表測量電學中的物理量12.測量電源的電動勢和內阻選擇性必修課程的物理實驗選擇性必修11.驗證動量守恒定律2.用單擺測量重力加速度的大小3.測量玻璃的折射率4.用雙縫干涉實驗測量光的波長選擇性必修25.探究影響感應電流方向的因素6.探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系7.利用傳感器制作簡單的自動控制裝置選擇性必修38.用油膜法估測油酸分子的大小9.探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系新修訂課標中高中物理學生實驗項目：新《物理課程標準》詞云圖——王晶瑩博士科研團隊指向學生發展。指向學科本質（學科核心素養）。指向“高級”思維發展。中學物理教學改革方向的思考“知識為本”“以人為本”雙基目標三維目標學科核心素養物理教學的價值：▲把人類社會積累的知識轉化為學生個體的知識和觀念▲把前人從事智力活動的思想、方法轉化為學生的認識能力和思維方式▲把蘊含在知識載體中的觀念、態度轉化為學生的行為準則物理觀念科學思維科學態度與責任為發展學生的核心素養而教科學探究在建構主義理論的影響下，從上世紀70年代末、八十年代初開始，國外研究逐漸顯示實驗的教學效果與教育功能之間存在一定的差距，由此引發了科學教育界對實驗教育功能與實驗教學效果之間的不匹配、及其產生原因和對策的研究，這一研究主題成為40年來實驗研究的熱點問題。這一浪潮對實驗教學和實驗教學研究產生了重要影響。當然，這一波浪潮的目的并不是動搖或削弱實驗的地位和作用，更不是把實驗從科學教育中清理出去，而是為了重新評估實驗的教學功能，找出影響實驗效果的因素，為提高實驗教學效果獻計獻策。三、國外實驗教學效果研究及我們的思考

自從科學教育進入學校以來，對實驗教學就存在著兩種對立的觀點。一種觀點認為實驗是科學教育中理所當然的事情，實驗對于科學教育就象廚具對于廚房一樣是不可置疑的。另一種觀點認為“花那么多的時間、人力和物力用在實驗上值嗎？”

從上世紀七十年代開始，對學生認知結構的研究不斷揭示了學生前概念的頑固性和科學教育效率低下這一現實。在這一大背景下，從七十年代末、八十年代初人們開始對實驗教學效果、對實驗的教育功能提出質疑。題目研究內容結論建議或對策科學教學中實驗的功能：研究中所忽略的方面對有關實驗功能的研究進行總結和評述在教學中，雖然實驗對實現多方面的目標起著重要的作用，但是由此斷定實驗對實現所有的目標都是高效的是不合理的；實驗的功能幾乎與科學課程的目標一致，實驗能實現科學課程的所有目標，實驗好象是萬能的。應該根據實驗的具體貢獻來界定實驗的功能。演示實驗對學生理解大氣壓的影響演示實驗對學生理解大氣壓的影響。觀察實驗和課堂活動并沒有對學生的理解產生很大的影響，有三分之一的學生仍然用自己以往的知識和經驗解釋實驗現象，演示實驗反而強化了他們原有的認知。有多個實驗演示時，選取的實驗應圍繞一個主題；應該避免讓學生看到無關的變量；所有的學生都能清楚觀察到實驗現象；不能為了實驗而實驗，實驗應該對學生的認知有檢驗作用。有代表性的研究：題目研究內容結論建議或對策演示實驗達不到教學目標的原因是什么？物理學習中的社會活動觀探索演示實驗達不到目標的原因。原因是：學生不擁有從“噪音”中篩選出教師所發信號的理論知識；物理課程中其它概念的干擾；表面相似的其它物理現象的干擾；與實驗有關的知識評價少；學生不能把實驗所給的分散信息聯系起來；學生缺少機會評價自己對實驗的描述和解釋。討論實驗設計、做實驗、解釋現象、建立新概念等所有活動都應該是社會活動，是師生共同討論的結果。演示實驗：是教學工具還是娛樂之物？驗證演示實驗的效果，探討預測、討論對演示實驗的作用。被動觀察實驗并不比沒有觀察教學效果好，預測和討論能提高演示實驗的教學效果。預測和討論能提高演示實驗的教學效果。題目研究內容結論建議或對策科學教育中的實驗教學：21世紀的基礎對從1982年到2002年20年間的實驗研究進行總結和評述“菜譜式”的實驗教學材料導致學生機械的操作；忽視學生的實踐知識和能力的考核；教學人員和教學管理人員對合格的實驗活動標準不了解；教師缺乏與探究相適應的實驗資源。實驗在促進學生科學學習方面具有潛力；要使學生不僅動手，而且動腦，教師需要有知識、技能和資源方面的保證；學生的行為和感受受教師的期盼、評價和教學資源導向的影響；教師要有能力了解學生在實驗中的表現。實驗活動真的有用嗎？科學教育中實驗活動效果的研究了解實驗教學在操作領域和思維領域的效果實驗教學對學生操作實物有效，而對用所學知識指導實驗等“操作”觀念的效果不好；研究還為評價和探討實驗的效果提供了一實用模型。無論多么仔細地指導，理論不會從觀察中浮現出來。教師只要認識到這一點，實驗的教學效果將會提高。從上面的代表性研究可以看出，研究人員大多來自美國、澳大利亞、加拿大、以色列、英國等科學教育研究較發達的國家。研究方法有教學實驗、課堂觀察、師生訪談、文獻綜述和思辯研究等。在這些研究中，除了一篇研究認為實驗對學生的學習有積極作用外，其余的觀點或研究的基礎都是實驗的功能與教學效果不匹配。具體的表現是：

學生不能觀察到教師想讓學生觀察的現象；演示實驗反而強化了學生原有的錯誤認知；在實驗中，學生按照“菜譜式”的實驗步驟，尋找答案；學生在實驗活動時只操作儀器，而沒有“操作”思維等等。對我們的啟示：（1）國外實驗教育功能與教學效果之間存在差距，在我國也應該具有同樣類似的現象。（2）在我國，對實驗制作和改進等硬件方面的研究較多，而對實驗的教學和教學過程等軟件方面的研究卻不多。（3）關注實驗教學的細節，不僅關注“教”，更應關注“學”。（4）針對學生的前概念設計和選擇實驗及其教學方式。（5）培養勝任實驗教學的教師。

1、明確實驗的目的、內容和要求；

2、認真研究實驗原理；

3、確定實驗關鍵；

4、對實驗裝置、器材和實驗條件提出要求并進行選擇

5、明確操作要點和注意事項。四、實驗研究的基本方法核心素養背景下的物理實驗教學設計五按實驗操作主體：演示實驗、學生實驗按授課時間、空間：課內實驗、課外實驗按實驗教學組織形式：學生分組實驗、邊教邊實驗或邊學邊實驗物理教學實驗的分類分析設計評價學習需求分析實驗教學目標設計

形成性評價

持續性評價課標、教材、學習內容等分析

學習者特征分析實驗教學策略設計完善實驗及教學手段設計實驗教學流程設計實驗主題實驗內容與方案設計基于核心素養的實驗教學設計流程分析學生的前概念及概念進階核心素養目標情境體驗實驗探究信息技術應用經驗錐實際操作模擬或建立實際經驗的模型設計合作活動參與手工作坊觀看演示參觀看錄像看圖片讀聽記住的比例學習的結果讀過的記住10%聽過的記住20%看過的記住30%同時看過和聽過的記住50%親手做過的記住90%說過和寫過的記住70%定義描述排列解釋演示運用練習分析設計創造評價強化物理知識與實踐情境的關聯，提高把物理知識與實踐情境進行聯系的自覺性，增強學生的實踐意識。實踐情境設置的重要手段之一就是加強實驗情境設置。概念的建立需要創設情境規律的探究需要創設問題情境應用物理知識解決具體問題應結合具體的實際情境加強情境設置的主要途徑教學內容教學方式1.增添物理知識與實踐情境相關聯的教學內容把跟學生生活聯系密切的問題、社會熱點中的物理問題、現代科技成果等有實踐情境的教學內容引進物理課堂；用生活中的器具做物理實驗，加強物理知識與生活的聯系；創設真實情境、并通過對真實情境的思維加工來建立物理概念；用物理規律分析和解決真實情境中的問題；養成估計生活中有關物理量大小的習慣，樂于對媒體消息中物理量的大小進行審視，勇于對媒體信息中的不合理數據進行質疑。參考黃恕伯老師的講課內容優化2.采用優化的教學方式(1)教師列舉實例進行講解(2)讓學生列舉實例(3)展示聯系生活、社會的圖片(4)演播聯系生活、社會的視頻(5)展示實物并進行演示(6)學生操作體驗(7)學術性問題或驅動任務(8)創造性解決實際問題的過程2.采用優化的教學方式(1)教師列舉實例進行講解(2)讓學生列舉實例(3)展示聯系生活、社會的圖片(4)演播聯系生活、社會的視頻(5)展示實物并進行演示(6)學生操作體驗(7)學術性問題或驅動任務(8)創造性解決實際問題的過程講授型實驗探究型實驗演示型問題或任務驅動型創新型教學策略演示什么？如何進行演示實驗？為什么演示？演示實驗的效果?六、中學物理演示實驗教學設計人教版教材欄目統計欄目類型實驗演示拓展性實驗動手動腦學物理科學世界想想議議想想做做小資料STS學到了什么個數443948629524220522

其中實驗（包括探究）44個，演示實驗39個，拓展性實驗4個，動手動腦學物理86個，說明教材重視科學探究，突出實驗。教材內容廣度

八年級上八年級下九年級總計知識點9580198373實驗403554129例題28818課外拓展2892057人教版初中物理教材中的實驗的廣度為129個，平均每節1.5個實驗。各主體內容廣度

力熱電波動能量總數知識點98491298116373實驗441641271129例題10080018課外拓展21111013257物理實驗教學的基本過程實驗研究方法實驗探究方法數據測量方法誤差處理方法故障排除方法實驗創新實驗改進自制實驗信息技術應用

根據物理課程標準，教材內容安排和具體教學內容分析，確定演示實驗主題。確定演示實驗主題1思考：針對高中的“通電導線在磁場中受到的力”的教學內容，需不需要安排演示實驗？安排什么演示實驗？針對初中的“磁現象磁場”的教學內容，需不需要安排演示實驗？安排什么演示實驗？你認為確定演示實驗主題的依據是什么？解讀：要求“通過實驗，認識安培力”，對具體的實驗形式沒有要求，而定量測量安培力是高中物理教學中的難點，對于剛接觸磁場內容的學生來說，進行獨立的定量實驗是比較難以實現的，所以建議這里安排演示實驗顯示磁場對電流的作用。通過觀察演示實驗掌握判斷安培力方向的方法，重在讓學生體會怎樣用簡單的方法來表示幾個相關物理量間的關系。在演示實驗的基礎上，推導安培力的公式，理解公式中各物理量的物理意義，并能計算安培力。課標：《普通高中物理課程標準（實驗）》（2003年）選修3系列

3-1模塊（三）磁場的內容標準要求：（4）通過實驗，認識安培力。會判斷安培力的方向。會計算勻強磁場中安培力的大小。高中針對安培力的大小安排有“磁場中的通電導線”實驗；針對安培力的方向安排有“平行通電直導線之間的相互作用”的實驗；

課后的“做一做”欄目安排一個趣味實驗—旋轉的液體。

在人教版高中物理教材選修3系列3-1模塊中，設置了“第三章磁場——第四節通電導線在磁場中受到的力”一節

安培力的方向和大小是本節重點，弄清安培力、電流、磁感應強度三者方向的空間關系是本節難點。三者都是比較抽象的概念，可以借助演示實驗使學生分析磁場、電流和安培力三者方向間的關系，總結歸納安培力的大小，使直觀形象和物理規律有效的結合起來，加強重點知識的教學。

由此可以確定針對該教學內容的演示實驗主題是：實驗演示影響安培力的大小的因素；實驗演示決定安培力的方向的因素；實驗演示安培力的具體應用。教學內容分析例如：北師大二附中彭夢華老師在講授“通電導線在磁場中受到力的作用”時安排了如下實驗：系列演示實驗內容演示實驗1：影響安培力大小的因素演示實驗2：影響安培力方向的因素實驗一演示實驗3：影響安培力方向的因素實驗二演示實驗4：安培力方向、電流方向和磁感應強度方向之間的關系演示實驗5：通電平行直導線間的相互作用演示實驗6：自制教具模擬線圈在磁場中的受力和運動演示實驗7：旋轉的液體

課標：《義務教育物理課程標準（2011版）》運動和相互作用（2.4）電和磁的內容標準要求：（）通過實驗認識磁場。知道地磁場。解讀：磁場是電磁學中一個比較抽象的基本概念，《標準（2011年版）》要求通過實驗來認識，教學中應結合學校的實驗條件，設計一些直觀地實驗幫助學生建立磁場的概念。如可通過磁鐵之間的相互吸引和排斥現象、小磁針在磁體周圍的指向變化以及鐵屑在磁體周圍的分布等實驗現象認識磁場。學生應知道可以用磁感線描述磁場，了解一些典型磁體周圍磁感線分布，如條形磁體、馬蹄形磁體周圍磁感線分布。初中

針對認識磁體周圍存在磁場安排有“磁體哪端是N級”的“想想做做”；

針對了解一些典型磁體周圍磁感線分布安排有“研究磁場的方向”的實驗。

在人教版初中物理教材九年級中，設置了“第二十章電與磁——第一節磁現象磁場”一節

認識磁極間的相互作用和磁場是本節重點，認識磁場和磁感線是本節的難點。磁場和磁感線都是比較抽象的概念，可以借助演示實驗，使學生通過現象去認識磁場和磁感線，了解一些典型磁體周圍磁感線的分布，使直觀形象和物理概念有效的結合起來，加強重點知識的教學。由此可以確定針對該教學內容的演示實驗主題是：演示實驗引入磁場的概念；

實驗演示不同位置磁場的強弱；

實驗演示條形磁體的磁感線；實驗演示磁體周圍磁感線方向的確定。

例如：“磁場”教學中的系列演示實驗——全國物理名師賽經典課堂實錄（鮑飛虎）系列演示實驗內容演示實驗1：磁場的引入演示實驗3：條形磁體的磁感線演示實驗2：不同位置磁場的強弱演示實驗4：磁體周圍磁感線方向的確定明確演示實驗的教學目標2為什么進行演示實驗？要實現什么教學目的和作用？

依據教學內容和物理核心素養教學目標，明確演示實驗要實現的教學目的。說中學物理演示實驗教學目標：（1）創設情境、激發學生的學習興趣（2）提供必要的感性素材，幫助學生建立概念和認識規律，形成物理觀念（3）展現邏輯層次，發展學生科學思維（4）應用已知物理知識，加深理解

選擇實驗內容、設計實驗方案需根據：

（1）所選演示實驗目的、內容；

（2）演示實驗教學的基本要求；

（3）學校實驗資源情況；

（4）學生的情況；

（5）實驗時間和教學所允許的時間；

（6）演示實驗之間的協調銜接關系?！景咐俊巴妼Ь€在磁場中受到力的作用”彭夢華老師課堂教學實錄中安排的系列實驗：演示1：實驗演示通電導線在磁場當中受到力的作用，此力——安培力的大小受磁場強弱、電流大小和導線有效長度影響；（一）依據演示實驗教學目的選擇具體實驗內容高中演示2：實驗演示安培力存在，且其方向受電流方向和磁場方向影響；演示3：電流方向改變或者磁場方向改變都能使線圈所受安培力方向發生改變；演示4：實驗演示安培力的方向和電流方向、磁感應強度的方向三者之間是相互垂直的，并且滿足左手定則；演示5：實驗演示平行直導線通電后的相互作用情況，分析解釋左手定則；【案例】“磁場”教學中的系列演示實驗——全國物理名師賽經典課堂實錄（鮑飛虎）演示1：實驗演示外表相同的甲、乙兩物體，借助小磁針放入甲、乙兩物體的周圍空間有何不同的表現，比較甲、乙兩物體的周圍空間，引入磁場的概念。初中演示2：實驗演示不同位置磁場的強弱，磁場對小磁針具有力的作用，并且由于小磁針受力的大小不同，說明磁場有強弱。演示3：實驗演示條形磁鐵周圍磁感線的分布：將條形磁體放在紙板上，均勻撒一些鐵屑，觀察鐵屑有什么變化，輕輕晃動紙板，觀察鐵屑的分布又有什么變化。演示4：實驗演示磁體周圍磁感線方向的確定。沿著鐵屑在紙板上鐵屑的分布，畫出磁感線。將小磁針放在磁感線上，確定條形磁體周圍磁場的方向。中學物理演示實驗教學的基本要求

根據演示實驗教學目標和實驗方案，選擇適當的教學策略和教學結構模式，并對整個教學思路進行總體設計，確定大致的教學環節和程序。（1）演示—觀察—解釋—歸納的演示實驗教學策略（2）演繹—演示—觀察—檢驗的演示實驗教學策略（3）預測—觀察—解釋—檢驗的演示實驗教學策略中學物理演示實驗教學基本策略提出問題創設情境實驗事實現象觀察分析歸納科學抽象得出結論鞏固應用（1）演示—觀察—解釋—歸納的演示實驗教學策略包括針對教學情境或問題，進行實驗演示，實驗現象的觀察解釋，實驗分析歸納結論的基本過程。常規下演示實驗教學是教師演示實驗，學生觀察實驗，教師對實驗進行解釋歸納。（2）演繹—演示—觀察—檢驗的演示實驗教學策略提出問題演繹推理實驗檢驗應用鞏固首先針對問題，進行理論的演繹推理，再進行實驗演示，實驗現象的觀察，對演繹推理的實驗進行檢驗以判斷推理正確與否的基本過程。常規下演示實驗教學是師生共同演繹推理，教師演示實驗，學生觀察實驗，師生共同進行實驗檢驗和判斷。提出假設進行預測實驗事實現象觀察分析歸納科學抽象實驗檢驗得出結論（3）預測—觀察—解釋—檢驗的演示實驗教學策略

在實驗演示前，針對教學問題學生根據自己已有的知識先對實驗現象進行預測，教師演示實驗時，學生觀察實驗，然后學生對所觀察的現象進行分析抽象和解釋，判斷能否檢驗最初的預測。

在預測階段，教師介紹實驗內容，學生預測實驗現象，學生在小組內討論預測的現象，并在全班解釋自己的觀點。

在演示階段，教師演示實驗，學生觀察、記錄實驗現象，小組內討論實驗現象。

在解釋階段，學生在全班解釋實驗現象、預測與實驗的差別，并對學生的不同觀點進行討論，最后教師進行總結。在演示之前，一定要讓學生明確為什么要做這個實驗，以及打算怎樣進行；出示的儀器應當有所交待。在演示實驗中，應設法創造條件，突出觀察對象，排除次要因素的干擾。利用演示實驗培養學生正確的觀察思路，全面客觀的反映觀察到的事物屬性。要透過表面現象抓住事物的本質，利用對比的方式進行觀察使思維向縱深方向發展。例如：“通電導線在磁場當中受到力的作用”從實驗要求和教學要求來看，實驗方案模型中應包含兩個內容(1)磁場；(2)可以通電的，且可運動的導體。實驗主要要觀察的是導體的“動”。如何使導體“易動”且“動得明顯”，是實驗設計中首先要考慮的問題。一般的教學過程都采用如圖所示的實驗裝置，這個裝置采用的方法是讓通電導線在磁場的作用下，沿水平方向滾動。

除了“滾動”的方法外，還有哪些“易動”且“動得明顯”的方法呢？（1）擺動。用懸掛式水平直導線實驗裝置大致如圖A所示。（2）轉動。用豎直的直導線實驗裝置大致如圖B所示。（3）豎直平面內的運動。裝置大致如圖C、D所示。圖A圖B圖C圖D假設確定了在水平面上演示通電導體在磁場中運動的方案。這個方案需要的主要儀器和材料是：

（1）磁體；

（2）運動導體和導軌；

（3）電源。

（1）磁體

磁體是使通電導體受力且直接影響受力大小的重要因素之一。裝置對磁體的要求不僅要提供磁場的磁場要強，而且磁場的區域要大一些。對此，可以把若干塊蹄型磁鐵并起來，組成一塊大的磁體（如圖A）或給蹄型磁鐵加上一些小的強磁鐵來加強它的磁性（如圖B）。圖A圖B（2）運動導體和導軌通電導體在水平方向滾動，根據導體和導軌形狀的不同，可以有多種組合方式。如：

a.導體為圓柱體，導軌為兩根金屬棒；

b.導體為圓管，導軌為兩根金屬棒；

c.導體像車輪、車軸形狀，導軌為兩塊金屬平板，如下圖：器材選擇：

對圓管的要求是：一方面質量要小，要質量小就需使管壁薄一些、管子細一些（受磁體空間限制）；另一方面作為課堂演示實驗，運動導體不能太小，特別是截面不能太小，管子要粗一些。

綜合來看：管壁要薄一些，管子粗細要適當，要讓學生看得清楚。還有一個需要考慮的問題是管子的材料。顯然鋁管比銅管好。（一）探究性實驗主題和內容的選擇依據課程標準和教材要求確定探究實驗主題和內容第一類：課標表述為“通過實驗，探究……”是一類基本的探究性實驗。例如：通過實驗，探究影響感應電流方向的因素。

通過實驗，探究物體運動的加速度與物體受力、物體質量的有關。

通過實驗，探究并認識平拋運動的規律。通過實驗，探究并了解液體壓強與哪些因素有關。

通過實驗探究浮力大小與哪些因素有關。

七、中學物理探究性實驗教學設計第二類：課標表述為“通過實驗知道……”“通過實驗認識……”“通過實驗了解……”“通過實驗理解……”“經歷……實驗過程，了解……”等。例如：

通過實驗，了解力的合成與分解。

通過實驗，了解曲線運動，知道物體做曲線運動的條件。

通過實驗，了解靜電現象。

通過實驗，了解金屬或塑料的彈性。

通過實驗，了解物質的磁性和磁化現象。

通過實驗，了解物質的導電性，比較導體，半導體、絕緣體導電性能的不同。

通過實驗，認識力可以改變物體運動的方向和快慢。

此類實驗，可以設計成探究性實驗，也可以設計成演示實驗。第三類：不適合被設計成探究性實驗——主要是儀器使用、操作訓練等類型的實驗。例如：

觀察常用電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現象。

觀察陰極射線在磁場中的偏轉。利用顯微鏡觀察布朗運動。

觀察擴散現象，能用分子動理論的觀點加以說明。

利用步長估測教室的長度。

會使用電流表和電壓表。初中物理學生必做的實驗項目：1．用刻度尺測量長度、用表測量時間2．用彈簧測力計測量力3．用天平測量物體的質量4．用常見溫度計測量溫度5．用電流表測量電流6．用電壓表測量電壓7．測量物體運動的速度8．測量水平運動物體所受的滑動摩擦力9．測量固體和液體的密度10．探究浮力大小與哪些因素有關11．探究杠桿的平衡條件12．探究水沸騰時溫度變化的特點13．探究光的反射規律14．探究平面鏡成像時像與物的關系15．探究凸透鏡成像的規律16．連接簡單的串聯電路和并聯電路17．探究電流與電壓、電阻的關系18．探究通電螺線管外部磁場的方向l9．探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件20．測量小燈泡的電功率必修課程的物理實驗1.探究勻變速直線運動的特點2.探究彈簧形變與彈力的關系3.探究兩個互成角度力的合成規律4.探究加速度與物體受力、物體質量的關系5.驗證機械能守恒定律6.探究平拋運動的特點7.探究影響向心力大小的因素8.觀察電容器的充、放電現象9.長度的測量及其測量工具的選用10.測量金屬絲的電阻率11.用多用電表測量電學中的物理量12.測量電源的電動勢和內阻選修課程的物理實驗1.驗證動量守恒定律2.用單擺測量重力加速度的大小3.探究影響感應電流方向的因素4.探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系5.利用傳感器制作簡單的自動控制裝置6.用油膜法估測油酸分子的大小7.探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系8.測量玻璃的折射率9.用雙縫干涉實驗測量光的波長高中物理學生實驗項目：（二）探究性實驗教學的流程1.學生自主探究為主

學生圍繞物理問題展開探究實驗活動第一，學生小組討論制定計劃、設計實驗方案；第二，進行小組實驗探究過程，獲取可以幫助解釋所探究物理問題的證據；第三，從獲得實驗數據中提煉出證據和結論，對此物理問題做出解釋；第四，學生通過比較其他可能的解釋，特別是那些體現出對此物理問題作出了科學性理解的解釋來評價他們自己的解釋；最后，學生交流和修正小組所提出的解釋。學生教師學生自主探究為主的簡要流程2.教師指導學生探究為主

教師指導探