基于問題導向的高中物理實驗創(chuàng)新策略研究

周清

摘 要：社會發(fā)展對人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，老師要革新教育理念，創(chuàng)新教學方式，以滿足綜合型人才的教學需求。物理作為高中階段的重點學科，教師在實驗教學中采用問題導向式的教學策略，能夠培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，提升學生的綜合能力，滿足當下對學生能力發(fā)展的需求。因此，本文基于問題導向，對高中物理實驗創(chuàng)新策略進行研究，以期提高物理實驗教學的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中物理;實驗教學;問題導向

物理教學的重要目的在于讓學生在物理學習中，獲得適應社會和個人發(fā)展所需的物理品質(zhì)，而物理實驗教學旨在培養(yǎng)學生形成良好的探究能力、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和端正的科學精神。物理教學的特點在于以實驗為基礎，在新課改下所進行的物理教學，老師要以問題為導向，凸顯出學生在學習中的主體地位，將開放性與多元化融為一體，對學生進行及時有效的引導，提高學生學習的興趣和效率。特別是高三階段，尤其是進入到高考全面復習階段，在做好高三物理實驗的復習工作過程中，創(chuàng)新實驗教學策略，以問題的提出作為實驗教學的開始，激發(fā)學生的學習興趣和思維能力，讓學生通過對問題的探討來提升自身解決問題的能力，將能夠有效提高學生學習的效率，為高考助力。

一、高中物理實驗教學的作用

高中物理與初中物理相比，深度更深，知識面更廣，學生在學習時的難度增大，再加上高考的壓力，其他應試科目對學生學習精力的分散，導致學生容易對物理學習失去信心。高中物理知識具有較高的抽象性和邏輯性，有系統(tǒng)的知識框架，學生在學習能力欠缺的情況下，學習起來會比較吃力，因此老師在進行物理教學時，要深度挖掘教材內(nèi)容，幫助學生理解和掌握相關(guān)的概念和定義。實驗作為高中物理教學中的重要模塊，很多定義和規(guī)律需要借由實驗來驗證和理解，因此在物理教學的過程當中，老師要以解決某一問題為目的，利用物理實驗教學，幫助學生理解和掌握重難點知識，提高學生的實驗能力，讓學生能夠掌握正確的實驗方法，提高邏輯思維能力，培養(yǎng)動手實踐能力和自主探究的能力，從而提高學生的物理核心素養(yǎng)，保證物理課堂的教學質(zhì)量。

二、高三物理實驗教學的現(xiàn)狀

（一）重視程度不高。

有一部分老師對于物理實驗的認知不夠，在教學的過程中過分追求學生的考試分數(shù)，會因為實驗題分數(shù)不高，在高三物理復習過程中減少對實驗所花的復習時間，甚至有些老師會直接忽視實驗的復習。而老師本身對于物理實驗教學的忽視，導致了學生對于物理實驗學習的不重視，因此容易出現(xiàn)物理實驗復習中的諸多問題。

（二）物理實驗的操作率不高

目前高中物理實驗的實際操作情況不佳，這也讓實驗教學成為如今高中物理教學的短板，限制了學生綜合能力的提高，進而加大了高三物理實驗課程的教學難度。物理實驗的實際操作率不高，是由多種因素共同造成的，就學校來看，實驗條件的缺乏，儀器的不足，以及沒有配備專門的實驗管理人員等，沒有為實驗教學提供有力的支撐，影響到實驗教學的落實。其次，部分老師受到傳統(tǒng)教學理念的影響，沒有認識到實驗的重要性，沒有真正的理解新課標的教學需求，在教學中沒有貫徹新課標理念，仍然依照傳統(tǒng)的教學方式來進行教學，認為做實驗會擾亂自己的教學節(jié)奏，因此不主動在教學中進行實驗。

（三）探究性不夠

由于部分位老師對于實驗探究性的認知不足，導致物理實驗最終淪為毫無生氣的重復性實驗。學生按照老師的要求逐步進行操作，沒有體現(xiàn)出實驗的探究性，學生完成實驗之后，并不了解實驗的目的，也不明白為什么要這樣操作，其原理是什么，只被動地按照實驗步驟來完成，這就導致即便課堂的氣氛非?；钴S，但學生的心思并沒有完全放在實驗上，只是為了討論而討論，這種偽探究行為的產(chǎn)生，影響到學生實際探究能力的發(fā)展。在實驗探究的過程中，老師應該重視學生在學習中的主體地位，讓學生在問題的引導下，自主進行實驗探究活動，讓學生在實驗過程當中，能夠掌握正確的實驗方法，鍛煉其思維能力。

（四）過于依賴多媒體技術(shù)

由于受到各方因素的限制，部分物理實驗無法在實際授課的過程中進行演練，這部分實驗有的可以借助多媒體來進行展示，但是部分老師過于依賴多媒體課件代替演示實驗，將多媒體演示等同于實驗教學。其實，多媒體演示與真實的物理實驗之間存在有較大的差距，物理實驗是客觀的，而多媒體課件中的實驗則是由設計者主觀設計的，因此，即便是同樣的實驗，二者在教學效果上卻有很大的差距，影響到學生對概念的理解。其次，學生自己親手做實驗與觀看實驗所產(chǎn)生的學習成效是截然不同的。學生只有自己親自動手實驗，才能夠真正的理解和掌握實驗的原理以及方法。比如在電學實驗題考試中，親手做過實驗的學生，基本都了解滑動電阻片的滑片是塑料，是不導電的，因此就不會把滑片變阻器上端的線連接在滑動變阻器的滑片上，而沒有做過實驗的學生則會忽略這一注意事項。

三、高中物理實驗教學地創(chuàng)新策略

（一）提出問題，提高探究性

縱觀目前的高中教材，無論是驗證性的實驗還是探究性的實驗，教材中大都直接給出了實驗的結(jié)論，這就導致學生即便不做實驗也能夠了解實驗的結(jié)果，因此有些學生做實驗的態(tài)度不夠端正，或者只是機械的按照實驗的要求來進行實驗，有的學生為了保證和教材中實驗的結(jié)論一致，會故意修改數(shù)據(jù)，這樣不僅無法發(fā)揮實驗的作用，也降低了學生探求真知的學習興趣。問題的提出是問題導向下學習方法的第一步，因此老師在教學的過程當中，應多設計開放性的實驗并提出實驗的問題，讓學生圍繞實驗的問題進行小組合作，自行選擇合適的實驗器材，設計實驗的過程，并且總結(jié)實驗的結(jié)果，在實驗的過程中充分體現(xiàn)學生學習的主動性，提高實驗的趣味性，加深學生對于實驗的印象，提高實踐應用能力。

比如：在學習《圓周運動》時，老師可以為學生設問實驗問題，讓學生探究物體做圓周運動時向心力與質(zhì)量、速度和運動半徑的關(guān)系?？梢宰寣W生自行選擇實驗器材，在老師的引導下，選擇小鋼珠、玻璃平面、力傳感器、計時器、刻度尺、天平等等實驗器材來進行實驗。學生將繩子和傳感器相連接，然后讓小鋼珠在玻璃平面上做勻速圓周運動，通過改變鋼珠的質(zhì)量，繩子的長度以及力的大小，來探尋力的變化，展開實驗研究。在實驗的過程當中，學生利用刻度尺測算出圓周運動的周長，通過計時器測算小球運動的時間，最終得出三者之間的關(guān)系。通過設置開放性的實驗，讓學生圍繞問題展開探索，讓其更好的理解和掌握圓周運動的規(guī)律，深化對知識的理解。既培養(yǎng)學生的實驗能力，又提高了實踐動手能力和實驗思維能力。

（二）結(jié)合問題實際，層層設問

對相應的問題結(jié)合物理知識體系尋找使用的物理原理或定律來進行問題的解答，學生只有深入理解實驗的原理，才能夠靈活的運用知識解決實踐問題。

比如：在《驗證牛頓第二定律》學習中，老師可以通過層層設問的方式，循序漸進地為學生講解實驗的原理，讓學生由淺入深的掌握相關(guān)的知識。在驗證牛頓第二定律這一實驗中，其教學的重難點是平衡摩擦力和懸掛的鉤碼質(zhì)量要遠小于小車的質(zhì)量。為了突破這一教學重難點，可以層層設問，讓學生明白其實驗原理。老師首先可以向?qū)W生提問，用力F拉著小車在光滑的木板上前進，其合力是多少？用力F拉小車在粗糙的木板上前進的合力是多少？能否像重力和支持力抵消效果一樣，抵消掉摩擦力？通過三個逐漸深入的問題，引導學生更好地理解平衡摩擦力的原理和目的。在實驗開始前，老師可以先用圖例的方式讓學生能夠直觀的了解到，平面和斜面上小車前進時受力的不同。借由第三個問題，讓學生能夠理解一定角度下，小車受到重力、支持力和摩擦力的作用相抵消，那么車子所受的合力即為繩子的拉力。用這種方式讓學生學會舉一反三，以后當遇到其他類似的問題時，往往能夠?qū)W用類比的方式來解答問題。

（三）轉(zhuǎn)化問題，深化物理知識的運用

在物理實驗教學課堂中，讓學生運用所學知識對教師提出的問題或?qū)W生提出的問題進行深層次探討，無論是應用到的物理知識還是解決問題的方法，都是從理論層面和應用層面幫助學生構(gòu)建完善的物理知識體系。

在上述《驗證牛頓第二定律》實驗中，懸掛的鉤碼質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，這一教學難點，大多數(shù)的學生都無法理解，容易混淆實驗的結(jié)論。通過實驗教學，不僅要讓學生分析小車的受力，同時也要分析懸掛重物的受力。通過問題轉(zhuǎn)換，讓學生注意到重物下降并不是勻速的，而是和小車有同樣大小的加速度向下運動。因此重物的重力會大于繩子的拉力。由牛頓第二定律可以看出，重物重力和繩子拉力之間的差距取決于加速度的差距。為了讓繩子的拉力等于重物的重力，就需要減少加速度。因此能夠得出，只有重物質(zhì)量小于小車質(zhì)量時，小車和重物的加速度才會很小，繩子的拉力才能夠近似等于重物的重力。通過這種問題轉(zhuǎn)換，讓學生能夠?qū)⒅氨容^難以理解的測量力，轉(zhuǎn)換為容易測量到的力。雖然繩子的拉力和重物的重力之間不是絕對相等的，但是，其誤差對于實驗的結(jié)果影響不大，因此可以忽略不計。轉(zhuǎn)換法在驗證動量守恒定律的實驗中也得到合理的運用，學生需要研究一個運動的小球和靜止的小球在碰撞前后的速度，這對于學生來說具有一定的學習難度，而老師將該問題轉(zhuǎn)化為水平射程，即讓兩個小球在等高處做平拋運動，從而將難以測量的速度，轉(zhuǎn)化為可以測量的長度。老師在用此方法進行實驗復習時，要注意層層遞進，不僅讓學生掌握理論知識，還培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

（四）傳統(tǒng)與數(shù)字結(jié)合以解決問題

在實驗中誤差不可避免，老師通過合理的使用數(shù)字技術(shù)，將傳統(tǒng)與數(shù)字實驗相結(jié)合，以減少誤差，提高實驗的準確性。

還是以牛頓第二定律的學習為例，老師可以先設置疑問，為何船大不容易掉頭？讓學生能夠明確物體質(zhì)量越大，其運動狀態(tài)越不容易改變，繼而聯(lián)想到加速度和物體質(zhì)量有關(guān)系。之后，老師可以再次設問，得到物體運動時的加速度與受力有關(guān)系，以此引出實驗探究的目的。在實驗中可以加入力傳感器，代替鉤碼測量小車的拉力，以減小測量的誤差。實驗結(jié)束之后，再讓學生將力傳感器和其他的實驗器材進行對比，了解數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢，讓學生通過測量彈簧彈力，讓砝碼產(chǎn)生的加速度的動態(tài)過程，總結(jié)出牛頓第二定律的規(guī)律。

結(jié)束語

基于問題導向的實驗創(chuàng)新策略，需要老師在教學過程中，發(fā)現(xiàn)不足并且不斷優(yōu)化和改進。讓學生在高三實驗的復習中，能夠加深對知識的理解和掌握，提高解決問題的能力，提升思維能力，在高考中取得優(yōu)異成績，為其今后的學習和生活奠定夯實的物理基礎。

參考文獻

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