高中物理實驗課程建設的思考與實踐

劉旭 于偉平

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010～2020年）》中提出：“堅持以人為本，全面實施素質教育是教育改革發展的戰略主題，核心是解決好培養什么人、怎樣培養人的重大問題。”《普通高中物理課程標準（2017 年版）》中提出了物理學科核心素養的四個方面，即“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”。在高中物理教學中，物理實驗教學的實施對培養什么人、怎樣培養人以及落實物理學科核心素養起著重要的作用。

2016年，遼寧省普通高中物理學科課程基地建設工作啟動，2017年，葫蘆島市高中物理學科被確定為首批課程建設基地。葫蘆島市教育行政部門高度重視，各校領導全力支持，全體高中物理教師積極參與，投身于課程建設的改革實踐中。我們尋找到了長期以來困擾物理實驗的問題，并以解決問題為突破口，從課程團隊構建、課程體系完善、課程內容及培養目標確立以及分層次教學策略的改革等多方面做了大量研究與實踐工作，取得了顯著的成效。

一、高中物理實驗課程建設的內容

在課程建設的過程中，我們首先思考的就是課程建設的內容。我們從三個主要方面來確立、豐富和完善課程建設的內容。第一個方面是課程團隊建設，優秀的課程團隊是保障課程建設順利開展的先決條件，我們建設了層次多元、具有科學性的課程團隊;第二個方面是課程體系建設，建立合理的課程體系是完成高中物理實驗教學的基礎，我們通過思考與實踐，完善了課程體系;第三個方面是教學內容及培養目標建設，我們依據課程標準的具體要求，設置了合理的教學內容和明晰的培養目標。

（一）課程團隊建設

我們的課程團隊以理論教師、實驗教師（含實驗員）為主，各校教學主管領導參與，從各個學校中聘請業務能力強、觀念新、工作靈活的信息技術教師來做網絡技術方面的指導，形成了職責明確，搭配合理的高中物理實驗課程團隊。（如圖1）。

在我們的團隊中，理論教師和實驗教師隊伍實力雄厚，有正高級教師1名，特級教師2名，省名師1名，省學科帶頭人1名，省骨干教師4名，市名師2名，市骨干教師28名。理論教師和實驗教師主要負責五個方面的內容：課程內容的選擇與設置;課程目標的確立;教學模式的構建;課程資源的開發;實驗教材的編制。理論教師和實驗教師既是課程的建設者，又是課程內容的實施者。

（二）課程體系建設

建立合理的課程體系是完成高中物理實驗教學任務的基礎。課程團隊按照《普通高中物理課程標準（2017年版）》的要求，針對教材上的所有實驗都進行了整體的研究和規劃，建立了以高中物理學生必做實驗、高中物理演示實驗為主的課程體系（見圖2）。其中，高中物理學生必做實驗包括：必修課程的物理實驗（12個），選擇性必修課程的物理實驗（9個）。將必做實驗劃分為實驗理論、測量性實驗、驗證性實驗、探究性實驗;將演示實驗劃分為情境創設類實驗、概念形成類實驗、模型建構類實驗、規律獲取類實驗。

完善的課程體系，為課程的實施提供了一個清晰的圖景，也為做好實驗奠定了基礎。

（三）教學內容及培養目標建設

依據課程標準和學生的心理特征以及教材的結構特點，我們設置了合理的教學內容和明晰的培養目標。課程標準規定的高中物理學生必做實驗包含實驗理論、測量性實驗、驗證性實驗、探究性實驗，我們先確立了這些學生實驗的內容和培養目標。

實驗理論的主要內容是必備的實驗理論知識。必備的實驗理論知識的內容，是以實驗概念、基本實驗方法為主。例如，實驗的理論概念包括：測量、直接測量與間接測量;誤差、相對誤差與絕對誤差，系統誤差與偶然誤差;有效數字等。實驗的基本方法包括：列表法、作圖法、逐差法、等效替代法、控制變量法等。實驗的培養目標應包括：在進入實驗室之前，熟知與物理實驗相關的一些規則，了解和熟悉高中必備的實驗概念、基本實驗方法，為實驗做好必要準備。

測量性實驗的培養目標包括通過測量性實驗學習，培養學生動手操作能力，激發學生樂于實驗的興趣，掌握常用實驗儀器的原理及使用技術，采用正確的實驗方法獲取實驗數據，提高科學記錄和處理數據的能力，養成實事求是的科學態度。

驗證性實驗的培養目標包括通過驗證性實驗的學習，培養學生能夠控制實驗條件、設計驗證方案，嘗試分析實驗誤差并了解減小誤差的方法，激發并養成正確的科學思維，達到提升科學素養的目的。

探究性實驗的培養目標包括通過探究性實驗的學習，培養學生學會實驗設計、選擇合理的實驗方案、收集信息、獲取證據等科學探究能力，提高發現問題、提出問題、解決問題的能力，體會探究過程的科學性和嚴謹性，培養與人合作、學會分享的團隊精神。

除了學生必做實驗外，演示實驗也是課程打造規定的重要內容。演示實驗的培養目標包括演示實驗能夠為學生學習物理的漸入佳境創設良好的環境，激發學習興趣;還可為學生提供足夠的感性材料，再由感性上升到理性，進而形成清晰、準確的物理概念;而由感性認識上升到理性認識的過程，有利于物理模型的構建;演示實驗還能引導學生經歷抽象、概括、分析和綜合的過程，從而獲取正確的物理規律。

二、高中物理實驗課程的特色

在課程建設中，我們逐漸形成了高中物理實驗教學特色，主要體現在以下五個方面。

（一）重視對實驗素養的培養

我們重視學生實驗素養的培養，使其貫穿于實驗活動的整個過程中。我們通過實驗，展現復雜的物理世界，從中培養學生實事求是的科學態度;通過自主設計實驗方案，培養學生的創新意識;通過引導學生細心觀察實驗現象，養成一絲不茍地獲取實驗數據的良好習慣。實驗不是游戲，應當有科學態度和責任心。

（二）加強實驗教學的目標性和藝術性

實驗的教學目標明晰，實驗方法和研究方向才能正確。我們一方面制定科學的實驗目標，一方面參照目標設計整個實驗教學。此外，實驗教學還應具有藝術性，教學過程中需要有思想、有方法、有靈性。我們通過多種教學藝術的使用，與實驗教學完美結合，取得了較好的課堂效果。

（三）實現實驗教材的系統化和優化

教材中的實驗類型大多是驗證型、測量型、探究型，零敲碎打、不成系統，對每個實驗只做簡單的敘述，不可能充分發揮實驗應該培養學生各方面能力的作用。所以，我們對實驗教材做了系統化地分析整理和優化，收到了很好的教學效果。

（四）充分利用和開發多種教學資源

從學校到社會，從實體到虛擬，有很多資源可以配合實驗教學。我們充分利用教具、信息技術、互聯網、科技館等資源，為實驗教學創造了多種課型，同時也積累了豐富的實驗課題。

（五）創新實驗教學的策略

實驗教學有一套傳統的教學方式，隨著時代的進步與發展，傳統的教學方式已經不能完全適應新時代的需求。實驗觀念不斷更新，高科技實驗儀器不斷進入普通實驗，實驗設計上的思維方法也隨之改變。因此，創新的教學策略為達到理想的實驗目標奠定了良好的基礎。

三、高中物理實驗課程教學的模式

在課程的教學模式中，我們不斷思考和實踐，探索出了五種適合不同情境的教學模式。

（一）“教材+視頻”的自主學習模式

團隊人員根據本地區的實際，為便于學生的學習和教師的實驗教學，將與高中物理實驗相關的管理規則（或細則）、必備的理論知識、一般實驗方法以及課程標準規定的必做實驗的內容，編制成適合于葫蘆島地區的實驗教材，同時還將一些知識內容制成了微視頻。要求學生在進入實驗室之前的一段時間內自學完成部分實驗內容，比如管理規則、必備的理論知識等。這樣，就保證了后續實驗能順利進行，也為學生在實驗過程的人身安全提供了保障。

（二）實驗預習報告模式

我們要求做到學生不預習不能參加實驗活動。學生想做實驗，必須提前有預習報告，報告中要明確表達出：想做哪個實驗、實驗目的、實驗原理、需要哪些器材、采用什么方法等。將報告提交給實驗教師（或實驗員）審核通過后，再安排實驗時間。實驗預習報告制度變被動學習為主動學習，有利于提高實驗效率。

（三）問題引導式教學模式

學生通過預習，會對要做的實驗提出一系列問題，教師要根據學生提出的問題加以引導，但不能直接給出解決問題的方法或答案。若需要計算機等技術方面的支持，我們會請相關技術人員參與協助解決。學生會根據自己設定的方案加上教師的問題引導，開展自己或小組的實驗活動。

（四）實驗室和網絡教室開放模式

根據學校實際制定實驗室和網絡教室開放方案，有助于學生靈活安排實驗時間，充分發揮實驗室和網絡資源的作用，提高了實驗設備的利用率。實踐證明，一周開放3次為宜。網絡教室的開放也為學生觀看視頻資料、查找資料等提供了便利。

（五）實驗報告匯報模式

要求每個學生必須會寫標準的實驗報告，學校要定期組織學生開展實驗報告交流匯報活動。匯報的主角是學生，他們要從實驗設想、實驗預習、實驗問題、方法修正、實驗操作、數據采集和數據處理、得出結論、實驗反思等多維度講述實驗報告的完成過程。通過匯報，我們發現學生在操作技能、思維方式上有了明顯的改變，實事求是的科學態度、嚴謹的實驗習慣基本養成，發現、分析和解決問題能力得到明顯提高。

（責任編輯：楊強）