創設實驗教學，助推高中物理課堂優化

宋曉玲

【摘要】構建高效課堂是一線教師關注的焦點，本文以高中物理課堂教學為探究載體，采取理論與實際案例相結合的方式，從物理課堂教學的“情境導入、探究效率、能力生成”等角度，重點探討創設物理實驗優化課堂教學的具體方法與措施，充分體現物理實驗在高中物理教學各個環節中的效用，旨在拋磚引玉，希望能夠引起教育同仁進一步關注與思考.

【關鍵詞】高中物理；實驗教學；課堂優化

高中物理教學是一個多維開放的過程，多重因素影響著這一過程中學生學習的心理、行為與效果.而精心創設的實驗教學，因其具有的獨特教學功能，可以幫助師生優化物理教與學的過程，有助于達成物理教學過程的預設教學目的.對此，筆者做了一定的探索，期待與更多同行深度交流.

1 創設實驗優化課堂教學過程的引入

物理課堂教學的引入階段，是整個教學過程的前奏曲，物理學習過程的主體以何種狀態進入這一過程，對課堂教學效果至關重要，與漫不經心、被動狀態、無興趣狀態進入這一過程相比，積極、充滿疑惑、滿懷新奇與探索欲望地進入這一過程，更能提高物理學習的效率.而精心創設的實驗教學過程，可使學生學習心理從散漫、被動狀態迅速進入定向注意與積極主動的狀態，更高效地調動感官感知物理情境，思考物理問題.特別是面對實驗過程展示的“出乎意料”的現象、過程、特征，學生訝異之余會感到樂趣，對某些違背直覺的實驗結果，會讓學生產生疑惑，進而激發出他們積極探究的心理需求.此時的課堂實驗教學過程，可謂“引而不發，躍如也”，起著積極引領教學進程展開的作用［1］.

例如 在教學“串聯電路和并聯電路”內容時，其中“滑動變阻器在電路中的連接方式”是跨越初高中的學習主題.不少教師發現，如果教師照本宣科地講完、學生走馬觀花地完成學習過程，后續電路部分的學習中涉及滑動變阻器問題，會因學生對滑動變阻器不同的連接方式所具有的物理特性認識不足，屢屢產生錯誤.主要體現在：第一，教師的教學策略往往是從電路結構特征、電路參量變化特點進行逐點詳細講解，給予學生動手、動腦思考的主動性與深度不足；第二，學生的學習認知策略中，認為初中已經學過滑動變阻器，高中課堂再學習這一題材，學習思維介入程度較淺.如何化解這一教學過程的癥結？可通過精心創設實驗教學過程，讓學生在具有挑戰性的實驗教學中重新感知、思考認識這一主題.

物理教師展示實驗器材：直流電源（一組電池），開關，導線若干，小燈泡一個，滑動變阻器一個；閱讀教材后，要求學生利用上述器材組裝一個電路，當滑動滑動變阻器的滑片時，控制燈泡亮度按照指定方式變化：①讓燈泡亮度單調變化;②讓燈泡亮度非單調變化.學生面對教師提出的實驗探究過程的要求，多數人在粗淺地閱讀教材后，便迫不及待地紛紛展開討論，提出許多方案，教師一一進行展示，引導學生對各個方案進行比對、總結，基本可歸為兩類：限流式接法與分壓式接法（見圖1）；而且不論哪種接法，對小燈泡的電流、電壓變化的改變都是單調的，小燈泡亮度變化也是單調的.于是，不少學生質疑老師提出的要求是否合理？教師只需稍稍改變學生們剛才設置的電路，按圖2實驗，就會直觀看到，變阻器滑動時，燈泡亮度可能非單調變化.

圖1

教師在學生質疑中引導學生運用學過的串聯、并聯的基本知識，對圖1、圖2的三種電路進行對比、總結，讓學生對電阻的串聯、并聯的規律獲得更為全面、清晰的認識；對變阻器的使用獲得更為深刻的認識.在教與學的主題引入階段，以創設的實驗教學過程引領學生感知、質疑、思考，活化物理課堂的生態，讓學生以積極的課堂學習心理進入滑動變阻器這一學習主題，非常有利于提高物理課堂的效率.

2 創設實驗提升課堂教學中學生探究效率

物理課堂學生探究科學問題的路徑是多樣化的，可以推理（數學物理的理論演繹、類比、歸納與綜合分析）、實驗試探與驗證、計算機軟件模擬等.其中，直觀、簡潔的實驗試探與驗證，歷來是科學探究的重要手段.而教師利用創設的實驗教學過程，可以助力教師快速抓住學生思維卡頓的契機進行點撥活化思維，把握學生們稍縱即逝的物理學習心理變化的契機，讓學生被便捷的實驗過程抓住注意力與興趣點，主動投身于基于實驗的思考，直接觀察實驗并進而探究、驗證師生雙方提出的物理猜想、數理邏輯推理的理論結果、計算機軟件模擬的成果等，讓學生建立對物理探究過程的信心，產生物理課堂學習的積極正面的學習情緒的誘導效果，活化課堂氣氛、思維，大面積提升學生課堂真實學習的比例［2］.

例如 在“動量與動量守恒”這一板塊中，教學“彈性碰撞與非彈性碰撞”時，不少物理教師通常面向全體學生，展示、講解基于動量守恒定律與碰撞中能量變化特點，對“彈性碰撞與非彈性碰撞”過程的特點進行數理推導，并從理論上說明“彈性碰撞”與“非彈性碰撞”所得方程的解表示的物理意義.學生開始聽課時尚有興趣，但是枯燥的解方程過程會使學生興趣漸漸減小，少數數學基礎較差的學生甚至于進入迷糊狀態.對此，不少物理教師就弱化數學推導，直接給出演繹推導的結果.事實證明，學生在處理涉及“彈性碰撞與非彈性碰撞”的問題時，物理方程列式困難、求解更是錯誤百出，對求解的結果物理意義解讀更是困難.

面對這一困局，實際可設置一組創設的實驗進行化解.如圖3，學生分組配發教師事前準備的簡易器材：刻有軌道槽的泡沫板F、G（取材于廢舊泡沫包裝，學生可以現場用美工刀刻制），半徑等大的鋼球A、B，塑料球C、橡皮泥球D（學生現場涅制），簡易斜槽軌道E（學生現場將另一刻有軌道槽的泡沫板一端墊高即可）.實驗進行三次，每次都是鋼球A充當被撞擊物靜置于水平軌道槽，再分別將B、C、D沿軌道斜槽同一位置滑下后，觀察并記錄它們與A撞擊后的情況，關注A與B、C、D撞擊后的運動距離.若所有球撞擊后的運動看做是勻減速運動，則撞擊后它們的運動位移與撞擊后的速度平方成正比.通過實驗現象的直觀對比，看出三次撞擊的效果差異很明顯，表明“彈性碰撞”與“非彈性碰撞”的過程中，雖然系統動量都守恒，但動能變化差異顯著，利用直觀測量的距離關系可以直接探究、驗證碰撞中動量與能量等物理量的變化特點［3］.

教師可指導學生首先針對上述精心創設的實驗過程展示的“彈性碰撞與非彈性碰撞”的物理圖景，寫出符合過程特征的基本動量關系與能量關系，進行數理演繹推導.這個簡潔明了的實驗幫助學生將抽象的數理演繹推導與直觀的物理過程結合起來，清晰化探究思路，大幅縮短了課堂教學時長，同時又保留了傳統教學的優點，這是對這部分內容教學過程的巧妙優化.

3 創設實驗激發課堂教學中學生創新能力形成

培養學生的創新意識與創新能力，是高中物理課堂教學的目標之一，物理教師創設的實驗在這方面具有較高的教育價值.可基于創設的實驗，展示新現象，指導學生提出新問題，發現、揭示新的物理事實與規律［4］.

例如 在教學“光的衍射”時，可以在教學過程開始時通過如下的一個隨堂小實驗，引導學生發現“新問題”，光并非都是簡單地沿直線傳播.每桌配置一個激光筆，一節電池與導線和小燈泡，兩張A4紙，一把小剪刀，一片刮胡刀片和一根縫衣針；用小剪刀在A4紙上剪出直徑為2～10mm的的一組小圓孔，刮胡刀片在A4紙上輕輕畫出一道縫，縫衣針在A4紙上輕輕戳出一個微小的孔.然后讓小燈泡發出的光、激光筆發出的光依次穿過這些小洞、狹縫、微小的孔，看看透射光在另一張白紙上形成的圖案，如圖4所示.學生很驚奇地發現穿過狹縫的光與穿過微小孔的光都不是沿直線傳播的，而是方向改變了.學生的興趣大增，更為投入地探究光的衍射現象等光的波動過程.

物理課堂也可基于創設的實驗教學過程引導學生探究物理問題解決、闡釋的新思路等［5］.在教學“測量玻璃磚的折射率”時，教師在指導學生完成這一實驗的基本過程后提出新問題：玻璃磚是固體透明材料，采用教材的實驗方案，我們完成了它的折射率測量，但現代科技中還應用大量的其他物質狀態的材料，譬如大家關注的EUV光刻機中，技術專家使用水作為深紫外光的折射材料，實現了光路的精確操控，實現了極小分度的光刻過程.那么，如何測量液體的折射率？課本的方案行嗎？教師要求學生們基于日常生活用具，設計一個簡易的實驗方案.經過討論，學生設計了各種方案.其中一個方案用到下列器材：方水槽，水，激光筆，刻度尺，平面鏡，鉛筆.如圖5所示，將激光筆投射激光的角度θ從小到大逐步改變，同時記錄下反射光點在刻度尺上的位置.從記錄的數據學生可以迅速畫出光路圖，很有成就感地求出被測量的液體折射率，體驗到創新實驗思路，可以很精彩地完成一次科學探索.

4 結語

教師靈活機動根據學情、教情需要，精心創設實驗，具有高度的靈活性、便捷性，有機滲透于物理課堂教學過程，教師善加利用，化為教學過程的重要手段，極大促進學生的物理思維過程、增強學生手腦結合科學探索的意識與習慣培養，助力于課堂教學過程的優化.

參考文獻：

［1］方秋月.高中物理實驗教學中促進學生創新思維發展的策略［J］.名師在線，2022（12）：73-75.

［2］盧藝惠.高中物理實驗探究情境的創設和實踐［J］.中學理科園地，2022，18（01）：95-96.

［3］王瑞.高中物理課堂教學真實情境創設的思考［J］.中學物理教學參考， 2020，49（29）：33-34.

［4］劉文豐.核心素養背景下的高中物理實驗教學有效性的對策［J］.新課程，2021（04）：37.

［5］吳業庭.試析如何在高中物理教學中滲透核心素養培養［J］.高考，2019（35）：76.