新高考模式下的高中物理實驗教學探究

劉 麗

傳統的高中物理實驗教學對學生在實驗中的主體地位重視不夠,教師在實驗教學中常常采用直接講實驗、背實驗的授課模式,學生因此而出現動手能力差,對實驗設計、方法與步驟是知其然,而不知其所以然。有些學生對實驗結果倒背如流,但在實驗操作細節方面卻是顧此失彼、漏洞百出,對于實驗中需要注意的問題也不甚把握。我們知道,當今社會隨著經濟的快速發展,需要大批的通才、全能型人才。為此,新課程改革下的學校教育教學對學生的培養提出了更加嚴格的要求,需要培養學生的自主學習能力和實踐操作能力。作為高中物理教師,應不斷更新教學理念,提高對物理實驗教學的重視度。應科學制訂實驗教學計劃與實施方案,改革創新實驗教學方式,啟發和指導學生獨立完成實驗,讓學生真正成為課堂學習的主體。高效的高中物理實驗教學探究活動,不僅能讓學生在實驗探究中獲得豐富的物理知識,提煉總結物理學發展規律,還能培養學生的實踐能力和科學探究能力。

一、物理實驗教學的現存問題分析

高中物理的理論知識是極其抽象的,有些知識雖源于日常生活,但卻超乎常識。教師經常需要把枯燥乏味的物理知識轉變為更直觀、更形象的方式傳授給學生,而其中最有效的方式就是實驗教學。分析高中物理實驗教學中的問題,主要可分為兩方面。一是,很多教師不重視物理實驗在物理學中的地位,視其為一種無足輕重的教學方式。只是重視知識傳授與應試技能訓練,忽略了實踐能力的培養。這種認識上的偏差,直接導致教師基本遺忘了物理實驗對于提高教學效率與效果的促進作用。學生也忽略了物理實驗教學在物理學習上的重要地位。有的學校由于經費不足,導致實驗器材以及實驗常用的材料嚴重匱乏。甚至在新課改背景下仍有一些學校對物理實驗教學不夠重視,物理教師的教育理念仍未及時更新,應試教育思想根深蒂固,在物理實驗教學中仍舊采取“填鴨式”的教學模式。例如,在講解實驗課時,教師只是單純傳授物理實驗過程、注意事項、考試知識點,或是采取教師操作演示,學生直接觀看的教學模式,并沒有為學生提供動手操作實驗儀器的機會,全程都由教師完成,直接打消了學生學習物理實驗的積極性。二是,一些高中物理教師的專業水平與能力有限,不能充分發揮物理實驗的功能與作用。在物理實驗教學活動中,教師扮演著引導者、組織者、評價者與研究者的角色。能否更好地提高實驗教學的有效性,完全取決于教師個人的專業素質與教學水平。一堂優質的物理實驗教學課,要求物理教師能夠結合學情和教學要求,花費大量的精力與時間去準備,這對于教師的理論水平和實驗能力都是高度的審視與考驗。能否引導學生獨立去完成實驗,掌握實驗的精髓確實是一個難題。因此,學校應不斷更新教育教學理念,及時引導教師糾正物理實驗教學方面的認識偏差。只有樹立正確的實驗教學理念,以學生為本,不斷提高學生的創新能力和動手操作能力,才會收到理想的實驗成果。

二、提高物理實驗教學質量的若干策略

(一)增強實驗教學的趣味性

高中物理實驗是具有實踐性的教學過程,學生在教學實踐中可以充分領略到物理實驗的魅力。因此,教師在物理實驗教學的過程中,提高物理實驗教學的趣味性顯得尤為重要。傳統的物理實驗教學給學生留下了刻板且枯燥的印象,要改變這種印象,教師就要在實驗教學設計方面下功夫,要注重豐富教學內容,提高物理實驗的趣味性。只有這樣,學生學習物理的積極性和主動性才能被很好地激發出來。隨著科技的不斷進步,多媒體技術已在各個學科的課堂教學中得到了廣泛應用。多媒體技術的優越性在于改變了單一、刻板、枯燥的傳統教學模式,不僅可以活躍課堂氣氛,也能促進教學方法的多元化。它的應用既能拓寬學生的視野,有助于學生更好地吸收教材及教材以外的有關知識,同時又可以提升學生的學習興趣,讓學生主動地將精力投入到物理學習之中。例如,在進行“探究導體電阻率的測量”這一實驗時,我將決定電阻率大小的相關因素制成多媒體課件,并在網上下載了一些煉鋼測溫用電阻溫度計視頻、超導體視頻、磁懸浮列車視頻和實驗操作視頻播放給學生們看,進而更好地激發了學生的探究熱情。只有充分調動學生的求知欲,才能更好地培養學生的思維能力和創新能力。在講“超重和失重”時,我為同學們播放了神舟十三號宇宙飛船發射成功和宇航員在宇航艙里日常生活的視頻,解釋了超重與失重的原理。同時,我還對學生們說,遙不可及的太空仿佛離我們越來越近,中國人的“飛天夢”正逐漸成為現實,以此激發學生們的愛國主義情懷和民族自信。對于一些具有一定危險或不宜在課堂操作的物理實驗,教師可以帶領學生在課堂上觀看演示視頻。例如,在學習反沖運動,研究爆炸反沖模型時,課堂上不容易操作模擬炮車發炮實驗,教師可以通過多媒體重復播放視頻,讓學生更加直觀地感受實驗過程。教師想要增強物理實驗教學中的趣味性,還必須要對學生的學情有所了解,這樣才能在實驗教學中融入學生喜聞樂見的、趣味性強的相關知識,幫助學生更好地學好物理知識。

(二)改進實驗教學方式與實驗方法

物理實驗的目的在于讓學生親自操作、學會整合物理知識,歸納、總結和提煉物理規律,培養學生科學探究精神和創新能力。為了更好地適應新高考制度,高中物理教師必須深入探索實驗教學方式與實驗方法。要改變傳統的實驗教學方式,精練教科書上的科學演示實驗。要進行教師和學生的角色互換,充分體現學生在課堂教學中的主體地位,讓學生親自動手去學、去操作。為了增強物理實驗教學的實效性,教師可以采用多元化的教學方式進行教學,如列舉法、比較研究法等。這樣不僅能激發學生的學習積極性,同時也能促進學生綜合能力的提高。例如,在講解“自由落體運動”時,可以給同學們觀看高空跳傘視頻,可以讓學生親自動手展示牛頓管實驗,對比牛頓管里的金屬片和羽毛的下落情況;在講解“勻變速直線運動實驗”時,教師可引導學生使用打點計時器,獨立安裝實驗器材,自主設計實驗過程等。通過指導學生打出小車做勻變速直線運動的一系列紙帶,對紙帶上的點跡進行分析比較,最終找出勻變速直線運動的變化規律。

教師在講解演示實驗時,可以廢物利用,采用生活中常見的小物品去代替物理實驗中的常規實驗儀器。有時在講解復雜的物理實驗過程時,采用最簡單的器材就能演示出意想不到的效果。如講解“圓周運動”時,用裝有水的水杯或水桶代替“水流星”。在講解“反沖”時,用日常生活中常見的氣球去演示反沖現象。將氣球吹好氣后松手,讓它自由地飛。在空氣的反沖下,氣球就會像地面發射火箭一樣,向排氣的相反方向射出去。另外,教師還可以鼓勵學生舉出日常生活中的例子,進行實驗模擬教學,啟發學生去思考,鼓勵學生親自動手去做,培養學生理論聯系實際的能力。如在講“摩擦力”時,讓穿輪滑鞋的同學和穿運動鞋的同學演示“拔河比賽”,教師及時引導學生去分析獲勝的秘訣。讓學生親身感受到摩擦力的神奇。在講解“互感和自感”時,教師除了應用多媒體教學課件,還可以結合一些生活用品來提升演示實驗教學效果。如手機無線充電是目前比較新穎的充電方式。iPhone8 及以后的iPhone 都可以進行無線充電,其他型號的舊款手機則不能直接放在基座上充電。但如果我們給舊手機插上芯片就可以無線充電了,由此便可引出互感現象的概念。這個現象引起了學生極大的好奇心,多么精彩的演示呈現方式啊! 接下來教師可引導學生利用課后時間搜集資料,讓他們分析舊手機為什么不可以進行無線充電,從而為學習渦流原理做好基礎鋪墊。生活中的物理知識處處可見,物理學科是一門與生活息息相關的學科。物理知識與現實生活相結合的問題越來越多,在日常的生活環境中都可以應用到許多物理知識。因此,教師在進行實驗教學的過程中,需要創設生活化的實驗情境,加強實驗課堂建設。要使學生懂得物理實驗源于生活,也應用于生活。要注重提高學生從生活中發現物理現象的能力和解決物理問題的能力。為了更加形象、直觀地展現生活化情境,教師可以靈活應用多媒體技術,努力搭建一座實際生活和物理實驗之間的橋梁。這樣不僅提高物理實驗的實效性,還能促進學生的動手實踐能力和科學探究能力的提高,更有效地培養高中生的物理學科核心素養。

(三)積極開展小組合作學習與交流

高中物理教師應以新高考制度為契機,針對高中物理實驗教學的現狀,推進實驗教學的改革,提高實驗教學效率。新型的物理實驗教學模式就是要將實驗課堂的主動權交還給學生。教師應以學生為主體,根據新高考改革的相關要求,培養學生的合作學習能力。在進行實驗教學時,教師不能只是單一向學生演示實驗操作和實驗細節。因為這樣做看似教師講得精細,學生也聽得明白,卻可能造成學生不會獨立思考、研究問題,進而限制學生思維能力的發展。新高考改革下的物理實驗教學,應以學生為主,教師為輔。

為了更好地提高學生的學科核心素養和實踐能力,教師可采用分組實驗形式,每個學習小組安排兩名實驗操作能力強的學生,帶領其他組員設計實驗方案,動手操作實驗,整理實驗結果。同時還可安排學生上網或去圖書館自主查閱資料。這樣做既減輕了教師的負擔,又可保證學生在整個教學過程中居于首要位置,是學習中的主角。在實驗過程中,學生應自主學習,認清實驗目的和實驗儀器的使用方法。教師可以少講,但應對學生進行適當的實驗指導,由學生獨自完成實驗。這樣更有利于傳遞和理解相關的物理知識,實現實驗教學上的突破。

隨著新課程改革的不斷深入,教師不能再像以往那樣一言堂地講解實驗器材、實驗過程、注意事項等。應積極引導學生思考分析,并以實踐的方式將學生思考的問題展現出來。然后引導學生在小組合作學習中積極溝通,交流各自的認識與思路,再結合具體的物理實驗來找出問題的答案。教師應充分運用合作學習這一有效的學習方式,不僅能夠很好地調動學生的獨立思考能力和想象力,也能激發學生的創新意識和實驗想法,然后通過實驗來解疑釋惑,提高學生的實踐能力和創造力。小組合作學習方式可以讓更多的學生獲得學習成就感。因此,教師應認真貫徹落實新課程改革的教育教學理念,堅持以生為本,積極開展自主合作探究的學習方式,讓學生在合作學習中培養交流溝通意識,在自主探究中培養創新意識,拓展創新思維,促進學生科學探究能力的提升。

(四)努力開展實驗教學的創新研究

新高考背景下的高中物理教師應正視物理學科的遇冷現象,要重視物理實驗教學,不斷探索實驗創新。傳統的物理實驗教學,其大部分準備工作都是由教師負責完成,學生只需“依葫蘆畫瓢”,模仿教師的實驗步驟去操作,根本就談不上拓展學生的創新思維。一些學生進入實驗室會感到很興奮、很好奇,那是因為可以親自動手觸碰一些實驗器材,更多是偏向于玩弄實驗儀器,把實驗器材當成玩具,并沒有認清實驗課的本質。新高考模式下的高中物理實驗教學,要求教師在教學過程中既要注重培養學生物理課堂實驗的操作能力,同時也要用有趣的實驗去吸引學生的專注力,讓學生親身體驗物理實驗的魅力所在,從而愛上物理實驗課。因此,教師應對實驗教學器材與操作設計方案給予充分的重視。例如,正確地使用測量工具是物理實驗教學中必不可少的內容。在高中物理中,游標卡尺和螺旋測微器是非常重要的長度測量工具,和我們生活中常用的毫米刻度相比,具有極高的精確度。為了更好地激發學生的學習興趣,教師在講解實驗課之前,可讓學生以小組為單位自制量具。學生通過小組合作,從教具的原理、結構等方面進行分析,認真設計。在自制量具的過程中,學生不僅可以鞏固所學的知識點,還可親身體驗到實驗的樂趣。

新高考模式下的高中物理實驗教學,教師應該立足于教學實踐,結合物理實驗的主要內容,調整和創新具體的實驗策略,促進學生做物理實驗的質量與效率的提高。為了豐富學生的實驗探究過程,教師應適當運用有效、創新的教學手段,根據教學的實際情況及學校現有的物質條件,對教材上的實驗進行一些必要的刪減和改進。應在教學過程中科學對比新舊實驗設計,對于教材上的一些實驗,如果全部照搬進行講解,就會略顯枯燥乏味。但若引導學生領悟物理實驗的設計目的,然后對實驗步驟稍加改進或創新,其學習效果就會明顯好轉。例如,在講解“多用電表使用歐姆檔測電阻”時,教師可以引導學生去測自己或同桌的人體電阻。同學們在實驗中會發現人體電阻不僅很大,而且不同的人其電阻也不一樣。更有新意的是,有些學生手拉著手組成一個大型的“人體墻”,一起去測電阻。其他同學也都紛紛模仿,課堂氣氛好極了! 與以往教科書中使用多用電表測量電阻,就是斷開電路測單一電阻相比較,改進后的實驗更直觀、更新穎,教學效果極佳。

新高考模式下的高中物理教學必須重視實驗教學,教師應不斷更新教學理念,以學生為學習主體,轉變傳統的實驗教學方式,改革創新實驗教學的方法與手段,不斷激發學生學習物理學的興趣,提高學生自主探究、合作學習與動手實踐的能力,促進高中物理實驗教學的質量更上一層樓。