新課程背景下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)研究

郭海斌

高中物理是高中學(xué)科教育的一部分，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在高中物理教學(xué)過程中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為重要的手段和方法是必不可少的。教師在講解課程內(nèi)容時(shí)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為輔助手段，能在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的整體素養(yǎng)。在新課程背景下，培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才是新時(shí)代人才培養(yǎng)的目標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要對(duì)我國教育治理體系進(jìn)行改革和優(yōu)化。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面也需要進(jìn)行調(diào)整和進(jìn)一步改善，解決物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)存的問題，為人才培養(yǎng)創(chuàng)造條件。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

（一）實(shí)驗(yàn)室條件建設(shè)問題

首先是高中物理實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)地問題。高中物理實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量少，建筑面積也不大，難以滿足多人同時(shí)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求[1]。在開展物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要有一定的空間供學(xué)生展開實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，而有些學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室面積小、數(shù)量少，無法滿足教師的教學(xué)需求，學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開展困難。其次是實(shí)驗(yàn)室中的儀器設(shè)備問題。儀器設(shè)備是開展物理實(shí)驗(yàn)的核心要素，學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的數(shù)量與學(xué)生需求之間的矛盾日益凸顯，有些學(xué)校受到條件限制，儀器設(shè)備數(shù)量少、質(zhì)量差，甚至在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)沒有配備專門的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)器材。此外，實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制尚不健全，有些實(shí)驗(yàn)室整體建設(shè)尚不滿足新課標(biāo)要求。

（二）學(xué)生整體素養(yǎng)培養(yǎng)問題

在新課標(biāo)的要求下，高中物理實(shí)驗(yàn)中需要開設(shè)和有效開展分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)。但是在實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于課時(shí)、其他課業(yè)及升學(xué)壓力的影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效開展的時(shí)間不夠，即使開展了，又受到各種條件的限制，教師只能對(duì)高考熱點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和深化教學(xué)。這就導(dǎo)致學(xué)生的參與積極性不高，創(chuàng)新思維開發(fā)不夠。

（三）課后實(shí)驗(yàn)不足問題

有學(xué)者經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在高中階段，由于課業(yè)和升學(xué)壓力，有些學(xué)生不愿意開展課后的物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和好奇心都被繁重的課業(yè)消磨掉了。有些學(xué)生希望做一些物理小實(shí)驗(yàn)，卻沒有相關(guān)的條件，一些客觀條件致使他們放棄了對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的探究。僅僅有個(gè)別學(xué)生會(huì)自己動(dòng)手在課后進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，這些學(xué)生往往是出于對(duì)于物理的好奇心、探索欲，感受到物理的趣味性，將實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)作游戲的過程，并能在這個(gè)過程中獲得娛樂放松的感受。

（四）教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)意識(shí)問題

作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的引導(dǎo)者，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)生身心特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程是學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、自我思考的過程，教師只發(fā)揮輔助、引導(dǎo)的作用，“對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的困難提供必要的指導(dǎo)和幫助”[2]。但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，由于客觀環(huán)境的影響和現(xiàn)實(shí)條件的約束，部分教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)意識(shí)還不到位，過于重視理論知識(shí)的教學(xué)和對(duì)考題的分析，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視不夠，在實(shí)驗(yàn)時(shí)也多為教師單方面演示，學(xué)生作為觀者觀看，沒有實(shí)際體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)策略

（一）條件建設(shè)層面

第一，為學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造條件。首先，做實(shí)驗(yàn)是開展實(shí)驗(yàn)教育的前提，要讓學(xué)生親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，投身于實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。在條件允許的情況下，對(duì)于高中物理中涉及的相關(guān)實(shí)驗(yàn)盡可能讓學(xué)生動(dòng)手操作，不能僅停留在嘴上功夫，有時(shí)候語言說再多都抵不上一次實(shí)際操作印象深刻。其次，隨著科技的進(jìn)步，教學(xué)儀器的改進(jìn)，投影儀、幻燈片在課堂上的使用頻率增多。科技輔助教學(xué)是時(shí)代發(fā)展的表現(xiàn)，也是未來的大勢(shì)所趨，能夠使物理教學(xué)更具趣味性和創(chuàng)造性，在計(jì)算機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)難度較大的模擬實(shí)驗(yàn)，但是模擬實(shí)驗(yàn)終究不如學(xué)生實(shí)際操作記憶深刻。模擬實(shí)驗(yàn)是一個(gè)觀看的過程，學(xué)生能夠從圖片、視頻中看到物體的運(yùn)動(dòng)，而親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是一個(gè)感受的過程，學(xué)生在動(dòng)手的過程中有自己的思考，能夠從實(shí)際操作中感受到物體的運(yùn)動(dòng)，物體的作用力。因此，不能一味追求對(duì)于輔助教學(xué)媒介的使用，不能依賴互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)，要認(rèn)識(shí)到它們的工具性和輔助性作用，不要本末倒置。動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是深化、內(nèi)化知識(shí)的根本途徑，要充分利用學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)、在學(xué)習(xí)中實(shí)驗(yàn)，對(duì)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，不斷開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。

第二，合理利用實(shí)驗(yàn)室，延長(zhǎng)開放時(shí)間。首先，實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所，要對(duì)其合理利用，將開放時(shí)間延長(zhǎng)，做到全面開放。全面開放實(shí)驗(yàn)室后，學(xué)生能夠在課余時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室認(rèn)識(shí)儀器，對(duì)各種儀器有大致了解，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備，避免浪費(fèi)時(shí)間。青少年的好奇心和求知欲處在一個(gè)旺盛階段，在學(xué)習(xí)完相關(guān)物理知識(shí)后，有些學(xué)生會(huì)有一些實(shí)驗(yàn)方面的想法和構(gòu)思。實(shí)驗(yàn)室開放為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)提供了條件，讓他們能夠及時(shí)將頭腦中的想法通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在發(fā)現(xiàn)與探索的過程中創(chuàng)新思維，動(dòng)手能力得到一定程度的提高，實(shí)驗(yàn)欲望和學(xué)習(xí)熱情也能得到激發(fā)和鼓勵(lì)，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化，并運(yùn)用于實(shí)踐中。此外，學(xué)生是有個(gè)性的，每個(gè)學(xué)生之間具有個(gè)體差異性，有些學(xué)生想要做實(shí)驗(yàn)，但因?yàn)樽约翰痪邆漭^強(qiáng)的動(dòng)手能力，就要進(jìn)行多次演練。上課時(shí)間是有限的，學(xué)生只能在課后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。開放實(shí)驗(yàn)室能夠?yàn)閷W(xué)生打開求知的大門，為實(shí)踐能力較差的學(xué)生提供支持，讓其在不斷努力的過程中縮短與其他同學(xué)的差距。其次，實(shí)驗(yàn)室也能為教師給學(xué)生解惑提供便利，有些學(xué)生在課程中有存疑之處，而教師只用語言進(jìn)行闡釋有些乏力，開放的實(shí)驗(yàn)室能夠在教師和學(xué)生間搭建溝通的橋梁，讓學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手操作的過程中解開疑惑。在實(shí)驗(yàn)室全面開放后，教師可以將其利用起來，讓有興趣的學(xué)生有組織地進(jìn)行知識(shí)探討、實(shí)踐演練，豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ部梢远ㄆ谂e辦一些實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，開闊學(xué)生的視野，鍛煉學(xué)生的綜合能力。

（二）學(xué)生層面

第一，增強(qiáng)學(xué)生自主參與的意識(shí)。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生只是按步驟操作，在教師的指令下一步步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種情況下，教師是實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)參與者，學(xué)生被動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)，沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)展開設(shè)想和思考，雖然也親身參與了實(shí)驗(yàn)，但是以單純的機(jī)械操作為主，按照固定的流程實(shí)驗(yàn)，得出固定的數(shù)據(jù)和答案，這樣的實(shí)驗(yàn)過程無疑對(duì)學(xué)生來講作用很小。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要進(jìn)行過程優(yōu)化，要讓學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生為主體開展實(shí)驗(yàn)教育，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案選擇、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等實(shí)驗(yàn)全過程，并非只進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。教師不要包攬全部，要給學(xué)生自主參與的空間和時(shí)間，與學(xué)生合作完成實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)。教師要在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)遇到困難時(shí)給予學(xué)生幫助，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)全過程，豐富學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的全面認(rèn)識(shí)，使其對(duì)實(shí)驗(yàn)的了解更加多元和具體。

第二，提升學(xué)生的動(dòng)手能力。在做實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方案選擇是提高學(xué)生整體能力的有效途徑，這兩方面也是開展實(shí)驗(yàn)的前提，有一定的難度和挑戰(zhàn)，要求學(xué)生兼具創(chuàng)新思維和動(dòng)手操作的能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求在不同的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景下通過各式各樣的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程的構(gòu)想，具有一定的開放性和思辨性，還要在設(shè)計(jì)構(gòu)想時(shí)考慮它是否具有實(shí)際操作的可能性。這就對(duì)學(xué)生提出較高要求，需要學(xué)生對(duì)相關(guān)的物理知識(shí)、物理原理有清晰的認(rèn)知和理解，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求制定不同的設(shè)計(jì)方案，從中選擇一套最優(yōu)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過分析比較得出相關(guān)物理結(jié)論，在操作過程中腦海中要有清晰的邏輯框架，操作完成后能夠?qū)⒉僮鞒晒暾U釋出來。例如，在作用力與反作用力實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)開始前，學(xué)生需要制定出一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。教師可以通過問題引導(dǎo)學(xué)生，如“除了書本上的實(shí)驗(yàn)方法，還有什么方式可以更直觀地感受到作用力和反作用力”。學(xué)生就會(huì)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行思考和討論，實(shí)驗(yàn)時(shí)將不同物體分組，通過組間、組內(nèi)不同力的作用得出不同的數(shù)據(jù)。有的學(xué)生會(huì)想到讓兩名同學(xué)形成力的相互作用，使感受更加直觀，從不同的實(shí)驗(yàn)方法中得出不同的數(shù)據(jù)和一致的結(jié)論。這樣，學(xué)生整體對(duì)力的作用有了一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，還通過親身感受、親身設(shè)計(jì)、親身參與力的作用，對(duì)相關(guān)知識(shí)有了自己的記憶和理解。在設(shè)計(jì)的過程中通過思考和交流，學(xué)生的發(fā)散思維得以激發(fā)，提高了自身的創(chuàng)新性和實(shí)踐性。因此，教師要通過引導(dǎo)，為學(xué)生留出一定的空間時(shí)間，讓其能夠在不同的物理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中制定出不同的實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，提高學(xué)生的整體素養(yǎng)。

第三，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)造力。上文提到，有些學(xué)生由于課業(yè)壓力而不愿意或沒有時(shí)間開展物理實(shí)驗(yàn)，如果教師將物理小實(shí)驗(yàn)當(dāng)作課后作業(yè)布置給學(xué)生，并通過改進(jìn)作業(yè)模式激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，這未嘗不是一種可取的方式。在傳統(tǒng)高中教學(xué)中，作業(yè)大多為課后習(xí)題、試卷等需要寫字計(jì)算完成的內(nèi)容，很多學(xué)生會(huì)產(chǎn)生抵觸情緒，長(zhǎng)此以往學(xué)生所學(xué)的知識(shí)沒有得到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)和鍛煉，會(huì)在一定程度上降低學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此，需要在課余時(shí)間讓學(xué)生開展有趣味性、娛樂性的物理小實(shí)驗(yàn)。一方面，物理小實(shí)驗(yàn)難度較低，對(duì)設(shè)備的要求不高，學(xué)生在家可以獨(dú)立完成；另一方面，學(xué)生在進(jìn)行物理小實(shí)驗(yàn)時(shí)思維得到激發(fā)，動(dòng)手能力得以增強(qiáng)，能夠在一定程度上放松身心，對(duì)相關(guān)知識(shí)有了更為深刻的理解和記憶。

在布置課外實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師首先要選擇實(shí)驗(yàn)主題，不是所有的實(shí)驗(yàn)都適合讓學(xué)生獨(dú)自完成，要選擇兼具趣味性和知識(shí)性的小實(shí)驗(yàn)，還要與學(xué)生的實(shí)際生活有所關(guān)聯(lián)，不需要很精準(zhǔn)的儀器設(shè)備，運(yùn)用日常生活中可見的物品就可以完成，重視實(shí)驗(yàn)方法的多元化。教師還要在實(shí)驗(yàn)布置中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)藏的物理原理。教師在布置實(shí)驗(yàn)時(shí)不對(duì)實(shí)驗(yàn)作詳細(xì)說明，而是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，鍛煉學(xué)生的邏輯思維，這樣在課上實(shí)際教學(xué)時(shí)也能達(dá)到事半功倍的效果。此外，“還要增加開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外實(shí)驗(yàn)教學(xué)，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果”[3]。另外，也可以將探究式學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)運(yùn)用到物理教學(xué)當(dāng)中。實(shí)驗(yàn)室并不是物理實(shí)驗(yàn)唯一的場(chǎng)所，在生活中隨處可見物理現(xiàn)象。在具備一定條件時(shí)，教師可以帶學(xué)生去戶外開展體驗(yàn)式物理教學(xué)，根據(jù)場(chǎng)景設(shè)置不同的考核方式，學(xué)生通過層層考驗(yàn)可獲得相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)或榮譽(yù)。考核方式可以是物理知識(shí)計(jì)算，也可以是物理實(shí)驗(yàn)證明，學(xué)生可以成組合作，共同收獲勝利。物理本身就是一門實(shí)踐性學(xué)科，在這樣的環(huán)境下學(xué)生的積極性大大提升，對(duì)于物理的了解從書本走向?qū)嶋H生活，在生活中發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)。并且，學(xué)生之間的合作意識(shí)與競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)同步增強(qiáng)，在內(nèi)部形成良性競(jìng)爭(zhēng)，帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促使學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率[4]。

第四，提升學(xué)生的整體素養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)完成后，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是實(shí)驗(yàn)過程的一環(huán)，是對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和歸納的過程，要在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)束后養(yǎng)成隨手記錄、隨手整理的好習(xí)慣。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的差錯(cuò)或問題進(jìn)行整理，有助于在日后的實(shí)驗(yàn)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作出正確的處理，避免錯(cuò)誤重復(fù)出現(xiàn)，記錄實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行重溫和回顧，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)步驟的記憶和理解。實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫次數(shù)多了，學(xué)生的邏輯思維和表達(dá)能力能夠得到提高，也能養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（三）教師層面

以上提到的種種，都離不開教師的參與和引導(dǎo)，教師作為開展物理實(shí)驗(yàn)教育的引導(dǎo)者，在實(shí)驗(yàn)全過程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和幫助至關(guān)重要，對(duì)實(shí)驗(yàn)教育的開展具有重要意義。物理教師也要根據(jù)時(shí)代要求和課程要求，不斷提升自己的專業(yè)素養(yǎng)，在課程教學(xué)中結(jié)合學(xué)生的個(gè)性化差異做到因材施教、寓教于樂。在運(yùn)用現(xiàn)代化的科技手段輔助教學(xué)的同時(shí)，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性和必要性，讓學(xué)生多動(dòng)手、多動(dòng)腦。

物理本身的實(shí)踐特性決定了其實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，學(xué)校、家庭和社會(huì)要協(xié)同努力，改善學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)的各種主客觀條件，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生的思維能力得到提高，實(shí)踐能力得到發(fā)展，為培養(yǎng)新時(shí)代綜合型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。