高中物理實驗教學改革的探索

林璐

【摘要】實驗是高中物理教學重要內(nèi)容，亦是學生了解物理學、感受學習樂趣、增強學科素養(yǎng)的一大渠道.實驗教學能提質(zhì)增效，能優(yōu)化高中物理育人效果.如何提升實驗教學水平，成為教師要解決的問題之一.本文通過探析高中物理實驗教學改革的策略，以期為提高高中物理教學綜合質(zhì)量提供參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；實驗教學；理念優(yōu)化

新課標指出，物理是學生了解自然物質(zhì)運動規(guī)律、相互作用、基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)學科，實驗是學生了解自然物質(zhì)并形成物理觀念的一大舉措.為了使物理知識更加直觀，并能給學生主動獲取知識的機會，教師注重開展實驗教學活動，然而有些教師存在教學理念欠佳、形式單一等問題，這就會弱化物理實驗的育人效果.基于此，為了提高高中物理教學質(zhì)量，探析實驗教學改革的策略顯得尤為重要.

1 高中物理實驗教學改革的著力點

1.1 凸顯環(huán)境、社會、技術(shù)、科學的相關(guān)性

新課標指出，教師需通過物理教學實踐助力學生認識到環(huán)境、社會、技術(shù)及科學之間的關(guān)系，在此前提下增強社會責任感，并能形成正確的科學觀、價值觀.為了做到這一點教師要多角度展開實驗教學活動，

例如 教師在進行“實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的教學時，可以引導(dǎo)學生圍繞“為何在有些路段要限速”這一話題積極討論，將社會問題與物理知識融合在一起，而后以“怎樣限速最合理”為導(dǎo)向組織學生實驗，并用實驗?zāi)Ｐ万炞C推測，因為在實驗環(huán)節(jié)學生要搜集整理汽車時速相關(guān)數(shù)據(jù)，所以會關(guān)注汽車行駛速度與時間的關(guān)系，還會以“小車速度隨時間變化的規(guī)律”為基礎(chǔ)，迸發(fā)創(chuàng)新精神，利用實驗材料模擬具體路段，構(gòu)建虛擬環(huán)境，進行限速實驗，進而利用實驗結(jié)論制定限速通行管理方案，使學生能用物理知識解決現(xiàn)實問題，亦可強化社會責任感與安全意識.

1.2 在實驗教學中滲透學科素養(yǎng)

高中物理課程助力學生洞悉物理學科本質(zhì)，在此前提下從科學態(tài)度及責任、科學探究、科學思維與物理觀念等角度出發(fā)，確保學生能具備物理核心素養(yǎng).新高考注重考查學生學科素養(yǎng)，可以用物理概念、計算公式直接解答的問題有所減少，取而代之的是具有生活性、創(chuàng)意性與變化性的問題，同時引導(dǎo)學生用實驗思維探究.基于此，教師需把實驗教學與學科素養(yǎng)融合起來，使學生能在實驗活動中形成與強化物理素養(yǎng).

例如 教師在進行“實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的教學時，可以通過實驗驗證牛頓第二定律，增強學生物理觀念，養(yǎng)成學生“求甚解”的良好學習習慣，為了確保學生能高效完成物理實驗，教師要教授學生用控制變量法解決實驗問題，先控制質(zhì)量m不變，再討論F與a之間的關(guān)系，而后控制F不變，改變質(zhì)量m，根據(jù)實驗現(xiàn)象探究m與加速度a之間的關(guān)系，這不僅能幫助學生形成科學思維并提升科學探究能力，還利于學生理順實驗思路，提高實驗成功的幾率[1].

1.3充分運用教材資源

學生參與實驗活動、剖析實驗結(jié)果并利用實驗結(jié)果解決具體問題的基礎(chǔ)是掌握了物理知識，并具備建模能力、觀察能力等素養(yǎng)，為了做到這一點教師要運用物理教材，幫助學生奠定自主實驗、創(chuàng)意實驗的基礎(chǔ)，以免學生在實驗活動中背離物理學科，出現(xiàn)實驗自主性與趣味性較強、指導(dǎo)性與知識性不足的消極現(xiàn)象.

例如 教師在進行“實驗：探究平拋運動的特點”的教學時，可以立足大單元，鼓勵學生創(chuàng)制思維導(dǎo)圖，依托發(fā)散思維吸收物理知識，回顧本單元的知識點，如平拋運動定義、特點、基本規(guī)律、公式等，進而為實驗提供理論依據(jù)，確保學生的創(chuàng)想有根據(jù)、有支撐.在探究平拋運動規(guī)律時，教師運用作圖法引領(lǐng)學生觀察與探析，教師鼓勵學生使用此法展現(xiàn)實驗結(jié)論，將具體的數(shù)據(jù)代入坐標系，用以驗證實驗結(jié)果是否正確，這可為學生改進實驗方案指明方向，還能引領(lǐng)學生在實驗活動中反復(fù)嘗試，最終得出理想的結(jié)果.理論可指導(dǎo)實踐，在“雙新”背景下，教師要善用物理教材，指引學生靈活運用理論知識，在此基礎(chǔ)上追求理實一體的實驗教學效果.

2 高中物理實驗教學改革的現(xiàn)狀

2.1 教學理念欠佳

教學觀會影響育人效果，有些教師實驗教學理念陳舊，習慣以自我為中心，用歷屆高考真題創(chuàng)設(shè)實驗情境，側(cè)重引導(dǎo)學生探究獲取高分的方法，學生不僅很難在實驗活動中產(chǎn)生興趣，還會倍感壓力，過于關(guān)注“解題套路”，難以強化物理素養(yǎng).

2.2 實驗形式單一

通過分析高中物理實驗教學現(xiàn)狀可知，部分教師習慣用示范教學法帶領(lǐng)學生做實驗，雖然教師示范引導(dǎo)能確保學生在實驗中少走彎路，但那些“彎路”是學生迸發(fā)科學精神、強化物理觀念、積累實驗經(jīng)驗的關(guān)鍵，教師要給學生“走彎路”的機會，助其在糾偏時探索發(fā)現(xiàn)、積極創(chuàng)新、挖掘潛能.基于此，教師要解決實驗形式單一的問題，為學生融入實驗及全面發(fā)展奠定基礎(chǔ).

2.3 實驗體系不全

在物理課上部分教師將實驗過程、實驗結(jié)果視為重點，輕視實驗前期準備，有些學生存在不了解實驗?zāi)繕恕⒎椒ǖ葍?nèi)容的情況，實驗過于盲目，較為依賴教師的要求與指導(dǎo)，在實驗中思維混亂且缺乏主動性，這就會影響到物理實驗教學的效果[2].

2.4 實驗作業(yè)缺位

實驗作業(yè)是高中物理實驗教學的一部分，有些教師存在實驗作業(yè)功能較弱、形式僵化等問題，一方面學生鮮少有機會做實驗類的作業(yè)，另一方面很難在做作業(yè)時提升物理素養(yǎng)，還會因作業(yè)無趣、總量過多而承受較大的壓力，減弱其學習熱情，這不利于學生基于作業(yè)增強科學探究能力.

3 高中物理實驗教學改革的路徑

3.1 理念優(yōu)化，夯實教改基礎(chǔ)

教師優(yōu)化教學觀是提高物理實驗教學有效性的關(guān)鍵，基于此教師要做到育人為本，推行生本教育理念，根據(jù)高中生的能力、基礎(chǔ)、興趣設(shè)計實驗教學活動，在此基礎(chǔ)上留意學情方面的差異，重視因材施教，推行分層教育理念，大致把實驗分為三類，拓展類、提升類、基礎(chǔ)類，其中基礎(chǔ)類實驗為物理核心素養(yǎng)較差學生而準備，拓展類實驗為具有旺盛精力、飽滿熱情、扎實基礎(chǔ)，較強能力的學生而準備，鼓勵每位學生都完成提升類實驗任務(wù)，能在實驗活動中逐步強化科學探究能力、物理觀念等素養(yǎng).教師為了讓物理實驗有吸引力可推行STEAM理念，打破學科壁壘，把物理科學與藝術(shù)、數(shù)學、工程等方面融合在一起，用以激活學生的物理思維，使學生能在實驗過程中主動實踐、提問、創(chuàng)新.

例如 教師在進行“實驗：驗證機械能守恒定律”的教學時，可以在工程中嵌入實驗，營造真實的工程建設(shè)情境，當前有些工程建在土體含水率較高的區(qū)域，軟弱土層會影響地基的穩(wěn)定性，還會埋下安全隱患，那么可使用強夯法處理軟基，改變土體含水率，教師在介紹工程案例的前提下指引學生做實驗，再現(xiàn)地基強夯過程，在重力做功系統(tǒng)內(nèi)探究機械能是否保持不變，繼而把工程與物理融合在一起，賦予實驗情境真實性與豐富性，用多元情境驅(qū)動學生實驗探索、假設(shè)、論證，繼而提高物理實驗教學改革的有效性.

3.2 形式創(chuàng)新，拓寬實驗渠道

教師在改進物理實驗教學手段的過程中要增強創(chuàng)新意識，積極拓寬物理實驗育人渠道.

例如 教師在進行“實驗：用單擺測量重力加速度”的教學時，可以實施“微課+任務(wù)驅(qū)動+合作互助”的實驗教學模式，借助介紹類微課渲染情境，說明實驗意圖，使學生能借助小視頻回顧理論知識，并明確實驗?zāi)繕耍覝蕦嶒灧较颍诖嘶A(chǔ)上列明實驗任務(wù)清單，如“理解實驗原理”“學會組裝實驗設(shè)備并優(yōu)化實驗系統(tǒng)”“精準測量單擺周期、擺長”“使用累積法高精度測量”“利用測量數(shù)據(jù)計算重力加速度”等，上述任務(wù)可確保學生在合作實驗過程中能形成合力，能在彼此啟發(fā)、協(xié)作的基礎(chǔ)上完成實驗，同時強化物理觀念、科學探究能力等素養(yǎng).教師在支架教育理念的支撐下規(guī)設(shè)實驗小組，各組成員能力互補，可攜手實現(xiàn)實驗?zāi)繕?

因為物理素養(yǎng)較差學生容易脫離實驗教學活動，加之實驗裝置數(shù)量有限，所以合作實驗是較為高效的育人舉措，學生能通過生生互動彼此鞭策與監(jiān)督，避免出現(xiàn)有學生掉隊的情況.微課具有啟發(fā)性，圖文并茂，內(nèi)容豐富，可吸引學生參與實驗活動.微課亦是師生互動載體，教師基于成果導(dǎo)向理念設(shè)計微課，使學生能從介紹類、演示類、練習類及其他類型微課中獲取實驗靈感，調(diào)動實驗自主性，為學生探究、合作與自學提供工具，繼而優(yōu)化以學生為主的物理實驗教學效果[3].

3.3 體系完善，加強實驗指導(dǎo)

為了使學生實驗思維更為完整，理順實驗思路，提高實驗效率，在此基礎(chǔ)上增強科學探究能力，教師要完善實驗育人體系，同時加強實驗指導(dǎo).

例如 教師在進行“實驗：用雙縫干涉測量光的波長”的教學時，可以先說明實驗?zāi)康模纭白屑氂^察，歸納總結(jié)白光、單色光干涉條紋的特點”“測定單色光波長”等，而后引領(lǐng)學生基于理實一體回顧物理知識，剖析實驗原理，為了使原理解析更為直觀，教師鼓勵學生作圖，直觀展現(xiàn)屏、擋板、激光束三者位置關(guān)系，并能借助圖例說明實驗過程，教師在學生分析實驗原理及實驗過程的基礎(chǔ)上助其推測，猜想實驗結(jié)果，以及可能產(chǎn)生誤差的原因，其目的是提前優(yōu)化實驗方案，預(yù)見實驗問題，為高效實驗做好準備.在實驗過程中，教師要說明一些注意事項，如“必須保證縫平行”“要保障單縫、濾光片、雙縫、光源、屏位于遮光筒軸線上”“要多測暗條紋、亮條紋中心的距離”等.教師基于“實驗?zāi)康奶骄浚瓕嶒炘砼c過程分析－實驗結(jié)果預(yù)測－小組實驗－實驗結(jié)果分享－優(yōu)化實驗方案”構(gòu)建螺旋狀閉環(huán)式育人體系，使學生能帶著目的實驗，還能在推測、質(zhì)疑、歸納等高階思維的支撐下持續(xù)優(yōu)化實驗結(jié)論，這能增強學生的科學精神、物理觀念等素養(yǎng)[4].

3.4 作業(yè)增效，提高教學質(zhì)量

物理實驗類作業(yè)利于學生開闊視野、積累實驗經(jīng)驗、解決實際問題，在此過程中掌握物理知識，并能具備物理知識應(yīng)用能力.

例如 教師在進行“傳感器”的教學時，可以將“以防治病蟲害為出發(fā)點利用傳感器，并創(chuàng)制模型”視為一項作業(yè)，學生會利用網(wǎng)絡(luò)搜集資料，了解農(nóng)業(yè)領(lǐng)域傳感器的用途，在此前提下聚焦本地區(qū)農(nóng)業(yè)病蟲害防治需要及現(xiàn)狀，思考傳感器起效的辦法，以解決具體問題為指向，使用材料制作模型并展開實驗活動，繼而助力學生開闊眼界，還能強化創(chuàng)新精神、社會責任感、物理觀念、科學探究能力等素養(yǎng).再如，教師在進行“實驗：用油膜法估測油酸分子的大小”的教學時，可以將“使用家中隨處可見的材料創(chuàng)新實驗”視為一項作業(yè)，其目的是基于遷移認知、創(chuàng)客理念調(diào)動學生創(chuàng)新實驗的積極性，使學生能通過創(chuàng)意實驗產(chǎn)生成就感，并能從實驗活動中獲得樂趣，進而更樂于實驗，增強其科學精神.

4 結(jié)語

綜上所述，高中物理實驗教學改革利于學生強化學科素養(yǎng)，基于此教師要凸顯環(huán)境、社會、技術(shù)、科學的相關(guān)性，充分運用教材資源，并滲透物理素養(yǎng)，還要優(yōu)化理念，創(chuàng)新育人形式，完善實驗教學體系，并高效設(shè)計實驗類作業(yè)，繼而落實高中物理實驗教學改革目標.

參考文獻：

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[3]孫怡晨，張彥波，萬子倫等.STEM教育理念與高中物理實驗的融合探析——以測量重力加速度為例[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2022（08）：46-50.

[4]殷國英.高效信息化課堂在高中物理實驗教學中的應(yīng)用探析[J].中國新通信，2022，24（07）：203-205.

[5]沈亮亮.新高考背景下高中物理實驗教學[J].文理導(dǎo)航（中旬），2023（03）：82-84.