新課標(biāo)下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化路徑

摘 要：實(shí)驗(yàn)是高中物理學(xué)科的重要內(nèi)容，是探尋物理規(guī)律的重要方法.目前許多高中學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)落實(shí)新課標(biāo)不到位，應(yīng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑和方法，深化學(xué)生理解，培育學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：新課標(biāo)；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；優(yōu)化

中圖分類號： G 632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：1008-0333（2023）12-0053-03

收稿日期：2023-01-25

作者簡介：嚴(yán)偉（1980.8-），男，江蘇省張家港人，本科，中學(xué)一級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)做好學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵的解讀，不滿足于現(xiàn)狀，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化意識，認(rèn)真總結(jié)以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，做好高效教學(xué)方法的歸納.尤其注重新教學(xué)思路、新教學(xué)方法的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使學(xué)生把握物理實(shí)驗(yàn)精髓的同時(shí)，真正將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實(shí)處.

1 借助教學(xué)視頻深化實(shí)驗(yàn)理解

高中物理實(shí)驗(yàn)部分往往涉及很多知識點(diǎn)，主要包括實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等.學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中死記硬背是不行的，需要真正的理解，把握實(shí)驗(yàn)本質(zhì)，才能靈活應(yīng)用.新課標(biāo)下應(yīng)將牢固掌握高中物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識，有針對性地將提升學(xué)生的核心素養(yǎng)納入教學(xué)重點(diǎn)，尤其借助視頻對教學(xué)活動進(jìn)行優(yōu)化.一方面，圍繞實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)做好教學(xué)視頻的設(shè)計(jì)、錄制，尤其要根據(jù)實(shí)際情況，錄制、播放相關(guān)微課視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，可幫助學(xué)生逐個(gè)擊破物理實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)；另一方面，為使學(xué)生能夠更好地透過現(xiàn)象看本質(zhì)，可結(jié)合實(shí)際情況為學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)相關(guān)的動畫視頻.實(shí)踐表明，以形象直觀的視角展示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更容易吸引學(xué)生注意力，使學(xué)生能夠更好地理清實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)具有重要的促進(jìn)作用.因此，在教學(xué)實(shí)踐中注重運(yùn)用多媒體技術(shù)，制作生動有趣的動畫教學(xué)視頻，輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，給學(xué)生帶來更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn).

例如，在進(jìn)行“研究平拋物體的運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為使學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)原理，可在課堂上為學(xué)生播放微課視頻.在微課視頻中通過對畫面的針對性處理，使其能夠?qū)崟r(shí)顯示物體在豎直以及水平方向運(yùn)動位移和時(shí)間的關(guān)系圖象，學(xué)生可以清晰地看到平拋運(yùn)動中分運(yùn)動的軌跡，認(rèn)識到兩個(gè)分運(yùn)動在時(shí)間上具有統(tǒng)一性.在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的講解，學(xué)生更容易理解與接受，并能靈活處理與之相關(guān)的問題.如圖1小球做平拋運(yùn)動部分軌跡，其中AB和BC的水平間距相等，均為x，且兩者的豎直間距分別為y1和y2，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.由平拋運(yùn)動規(guī)律很容易得出：y2-y1=gT2，可得小球平拋的初速度大小為v0=xT=xgy2-y1.

2 借助信息技術(shù)提升實(shí)驗(yàn)效率

大多數(shù)高中生對信息技術(shù)較為感興趣.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重信息技術(shù)的應(yīng)用，能更好地激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的積極性，促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效率和核心素養(yǎng)的雙重提升.實(shí)踐表明借助信息技術(shù)對物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：其一，借助信息技術(shù)進(jìn)行知識講解.信息技術(shù)具有強(qiáng)大的圖片視頻展示功能，教學(xué)實(shí)踐中使用大屏幕為學(xué)生分門別類地展示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的圖片等，可給學(xué)生帶來深刻印象.不僅如此，運(yùn)用大屏幕以思維導(dǎo)圖為依托可系統(tǒng)展示物理實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)內(nèi)容，幫助其建立系統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)知識網(wǎng)絡(luò)，為其能夠融會貫通所學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).其二，借助信息技術(shù)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐.信息技術(shù)配合各種傳感器的使用，能夠有效提高物理實(shí)驗(yàn)效率，其中各種傳感器能夠?qū)崟r(shí)采集實(shí)驗(yàn)過程中的相關(guān)參數(shù)，并在信息技術(shù)支撐下自動完成實(shí)驗(yàn)參數(shù)的運(yùn)算，而且運(yùn)算結(jié)果精度較高.新課標(biāo)下開展高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動時(shí)，應(yīng)提高信息技術(shù)應(yīng)用意識，圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做好各種信息技術(shù)課件.同時(shí)，注重 DIS 的運(yùn)用，給物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動增添光彩的同時(shí)，為有效提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).

例如，在進(jìn)行“研究小車加速度和外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用 DIS 對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化.按照圖2所示組裝實(shí)驗(yàn)器材，其中力傳感器是微型的可忽略質(zhì)量.實(shí)驗(yàn)中力傳感器顯示的拉力為F，保持小車以及位移傳感器發(fā)射器質(zhì)量不變，改變重物質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí)可認(rèn)為最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等.

實(shí)驗(yàn)中位移傳感器和計(jì)算機(jī)相連.計(jì)算機(jī)根據(jù)小車在不同時(shí)刻的位移變化情況能夠自動地計(jì)算出小車的加速度a的大小.實(shí)驗(yàn)中為平衡小車受到的摩擦力，應(yīng)確保小車運(yùn)動的斜面有一定的傾角，設(shè)為θ，即，有mg sin θ=μmg cos θ，μ=tanθ，實(shí)驗(yàn)中調(diào)整斜面傾角，滿足μ=tanθ即可.結(jié)合力傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，畫出a-F的圖象.由a=Fm可知畫出的a-F圖象應(yīng)為一條直線，其中直線的斜率為小車質(zhì)量的倒數(shù).在 DIS 支撐下，能迅速得出物體加速度和其所受外力成正比的結(jié)論.

3 借助軟件技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真

近年來教育方面的軟件技術(shù)發(fā)展迅速，其中實(shí)驗(yàn)仿真軟件成為諸多教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的好幫手.實(shí)驗(yàn)仿真軟件能夠模擬高中物理大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，而且操作方便，可給學(xué)生真正地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作帶來指引，有效提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，使其在真正動手操作時(shí)少犯錯(cuò)誤.不僅如此，實(shí)驗(yàn)仿真軟件能夠更為顯著地展示物理實(shí)驗(yàn)中不容易觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更好地引發(fā)學(xué)生思考.新課標(biāo)下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)注重借助軟件技術(shù)做好實(shí)驗(yàn)仿真，促使學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的同時(shí)，有效提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约翱茖W(xué)探究核心素養(yǎng).

例如，在進(jìn)行“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為使學(xué)生積累相關(guān)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，把握實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵，在學(xué)生進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)之前要求其先使用軟件對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行模擬，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果提出不同的實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行仿真、探究，以找到最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)方案.如此不僅能鞏固其所學(xué)，又能很好地激發(fā)其思考熱情，提高其實(shí)驗(yàn)操作質(zhì)量與效率，鍛煉其科學(xué)探究意識與能力.

4 借助實(shí)驗(yàn)比賽激發(fā)實(shí)驗(yàn)熱情

新課標(biāo)下為更好地提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，圓滿完成核心素養(yǎng)培養(yǎng)任務(wù)，應(yīng)基于學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)課的表現(xiàn)，采取針對性的優(yōu)化舉措，更好地激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情.實(shí)踐表明，結(jié)合學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)知識儲備，積極組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)比賽活動，能更好地激發(fā)學(xué)生的不服輸精神，促使其更為積極地動腦動手.基于上述教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況有針對性地組織課堂實(shí)驗(yàn)比賽活動.其一，制定物理實(shí)驗(yàn)比賽內(nèi)容.根據(jù)高中物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容特點(diǎn)，可將比賽內(nèi)容分為理論知識和實(shí)踐兩部分，前者主要用于檢驗(yàn)學(xué)生對理論知識的掌握程度，后者用于檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)踐能力.實(shí)驗(yàn)比賽開展前應(yīng)做好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度，明確比賽形式，是學(xué)生單獨(dú)參與還是以小組的形式參與.其二，做好實(shí)驗(yàn)比賽評價(jià)與獎(jiǎng)勵(lì).物理實(shí)驗(yàn)比賽過程中，學(xué)生都渴望得到教師的肯定，因此應(yīng)做好實(shí)驗(yàn)比賽的評價(jià)，包括學(xué)生回答問題的正確率、實(shí)驗(yàn)操作熟練程度、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法等，針對表現(xiàn)突出的學(xué)生或小組，可發(fā)放一定的物品作為獎(jiǎng)勵(lì).

例如，在完成“用半偏法測量電表內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，將班級學(xué)生每兩人劃分一個(gè)小組，組織學(xué)生以小組為單位開展實(shí)驗(yàn)比賽活動，比一比看哪個(gè)小組回答實(shí)驗(yàn)問題的正確率較高.同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室為各小組提供實(shí)驗(yàn)器材，要求其根據(jù)所學(xué)選取實(shí)驗(yàn)器材，完成“用半偏法測量電表內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)，之后根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及表現(xiàn)評選出優(yōu)秀小組，發(fā)放筆記本作為獎(jiǎng)勵(lì).如此能更好地激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)比賽的熱情，鍛煉其實(shí)驗(yàn)操作能力以及科學(xué)探究素養(yǎng).

5 借助新穎情境鍛煉實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

眾所周知，學(xué)生核心素養(yǎng)提升過程較為緩慢，需融入到各教學(xué)內(nèi)容及環(huán)節(jié)中，為促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究核心素養(yǎng)的鍛煉與發(fā)展，應(yīng)注重給學(xué)生提供表現(xiàn)的機(jī)會.實(shí)踐表明，圍繞高中物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容積極創(chuàng)設(shè)新穎的實(shí)驗(yàn)情境，既能很好地檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)，又能獲得良好的核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果.創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)情境時(shí)可從以下方面實(shí)現(xiàn)：其一，圍繞學(xué)生已學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新.例如，更改實(shí)驗(yàn)器材、變換實(shí)驗(yàn)原理等.要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)進(jìn)行分析，如此能很好地檢驗(yàn)學(xué)生是否真正掌握了實(shí)驗(yàn)的精髓.其二，基于對物理實(shí)驗(yàn)原理的充分把握，創(chuàng)設(shè)完全新穎的實(shí)驗(yàn)情境，要求學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟，甚至親自動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)解決問題的靈活性，有針對性地鍛煉學(xué)生科學(xué)探究核心素養(yǎng).

例如，在學(xué)習(xí)沖量知識后給學(xué)生提供質(zhì)量為m的小車、圓弧軌道、刻度尺、擋板.假設(shè)小車和水平軌道的阻力恒定大小為f，要求其設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究小車和擋板碰撞所受外力沖量的大小.

綜上所述，優(yōu)化高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的路徑多種多樣.但是為更好地體現(xiàn)新課標(biāo)精神，認(rèn)真貫徹、落實(shí)核心素養(yǎng)工作，應(yīng)充分地做好優(yōu)化準(zhǔn)備，既要以新課標(biāo)要求為指引，又要做好以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，尤其養(yǎng)成多與同事溝通、交流的良好習(xí)慣，結(jié)合自身實(shí)際情況針對性地借鑒同事的高效教學(xué)思路與方法，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得到有效提升，順利完成核心素養(yǎng)培養(yǎng)任務(wù).

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［責(zé)任編輯：李 璟］