高考物理備考過程中開放實驗室的探討與構思

馬娟莉

［摘 要］在落實新課標以及新高考理念的背景下，基于高考物理備考過程中學生實驗探究能力差、實驗題目得分低的現象，提出高考物理備考過程中面向高三學生開放實驗室的構思，以期讓學生在實驗室中有效開展實驗探究和操作，進一步化解物理實驗備考中的困惑。

［關鍵詞］開放實驗室；高考物理；備考；新課標；新高考

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）30-0042-04

物理是一門以實驗為基礎的學科，而在高考的影響下，物理實驗教學常常被擠壓并存在著“應試化”現象。在高中物理實驗教學中，部分教師枯燥抑或空洞地講解實驗原理；學生照著固有的實驗步驟進行實驗操作，簡單地記錄實驗數據，最后再將書本上的實驗結論和誤差情況進行死記硬背。因此，實驗部分的成績往往不盡如人意。隨著新課改的不斷推進，新課標明確要求：加強實驗室的建設，充分利用實驗器材，積極創造實驗條件，建立實驗室開放制度，促進學生實驗能力的發展。新高考也將實驗能力列為物理學科重點考查的內容之一。基于此，筆者提出在高考物理備考時面向高三學生開放實驗室，鼓勵學生借助實驗器材進行具體的探究和操作，通過實驗進一步化解物理實驗備考中的困惑，切實培養學生的學科素養。

一、開放實驗室的必要性

（一）從高考試題考查來看

依據新課標的要求，高中階段必修課程中學生必做的物理實驗有12個，選擇性必修課程中學生必做的物理實驗有9個，共21個。統計近四年來全國卷高考物理實驗題的考查內容情況（見表1），發現考查的18個實驗項目中有13個來自教材中的必做實驗，另外5個（打*標記）則是在教材必做實驗的基礎上進行了一定的創新。

通過分析近三年的全國卷高考物理試題發現，實驗內容除在實驗題中出現以外，在選擇題與計算題中也時有出現，具體統計情況見表2。這說明了掌握好實驗知識的重要性，也突出強調了物理實驗在培養學生核心素養方面具有重要的地位和作用。

將表1與表2進行對比分析發現，新課標要求學生掌握的必做實驗一般在實驗題中進行考查，而以必做實驗為背景在其他題型中進行考查的較少。但創新性實驗，即在教材必做實驗的基礎上進行變換和創新而得的實驗，在各題型中出現的頻率有增加的趨勢，尤其是對貼近科技進步的傳感器的應用的考查變得越來越頻繁。

因此，從高考試題分析來看，為學生開放實驗室，讓學生掌握好實驗十分必要。

（二）從實驗備考情況來看

在時間緊迫、任務繁重的高考物理備考中，教師和學生一心想著靠題海戰術、死記硬背來提高實驗部分的復習效率。這不僅壓縮了實驗教學的時間，剝奪了學生實驗探究的機會，而且阻礙了學生實驗能力的發展，消磨了學生實驗探究的積極性。

以筆者所在學校為例進行分析，學校高三畢業班近三年在全市一模、二模中實驗題平均得分情況如表3所示。從表3可以看出，實驗部分的備考存在問題，學生的實驗題得分率不高。由此可見，在高考物理備考中，教師應結合高中階段必做的實驗項目，面向高三學生開放實驗室，鼓勵學生真正地動手探究，通過具體的實驗操作加深對實驗步驟及原理的理解，并在此基礎上對原有的實驗進行大膽的改進與創新，進而實現各項實驗能力的提升。

（三）從學生答題情況來看

在某次高三聯考中，筆者所在學校每個高三班級都有學生出現如圖1所示的錯誤作答，且占比達到了20%。滑動變阻器是從初中開始接觸的，但還是出現了高三學生無法正確連接滑動變阻器的情況。這側面反映出學生對實驗器材見得少、摸得少、用得少。

又如2023年南寧市畢業班第二次模擬考試實驗題第23題，從原本的實驗入手做進一步的創新升華。本題在全市的平均得分為1.09，在筆者所在學校的平均得分為1.29。批改試卷時發現創新升華部分幾乎是空白卷。這就意味著若將固有的實驗換成另一種方式進行考查設問時，學生就會毫無頭緒、不知從何處下手。

基于以上分析，可以看出開放實驗室的必要性。只有讓學生真正地接觸到實驗器材，真正地展開實驗探究，并對學生進行鼓勵和引導，激發他們在不同的固有實驗的基礎上進行改進和創新，才能夠讓他們真正理解和掌握實驗知識，提升實驗能力。

二、開放實驗室構思

開放實驗室是高等院校物理實驗教學改革的一個普遍現象，也是普通高中教學改革的一個趨勢。所謂開放實驗室，即對實驗時間、實驗內容以及實驗對象的開放。考慮到普通高中學生學習的情況和能力等方面的要求，開放實驗室限于實驗內容和實驗對象的半開放。

（一）基本框架

依據高中階段學生必做實驗以及對學生實驗能力的要求，將開放實驗室劃分為三類實驗室，即基礎實驗室、必做實驗室和創新實驗室。設置基礎實驗室的目的在于培養學生的實驗基礎能力，如實驗儀器的使用、實驗器材的組裝等。學生只有掌握了最基本的實驗能力，才能為進一步的實驗做好充分的準備。設置必做實驗室的目的在于以新課標要求的必做實驗為出發點，加強和鞏固學生對基本實驗的理解和掌握，并以此為基觸發學生對實驗的改進和創新。設置創新實驗室的目的在于鼓勵學生對基本實驗進行改進和創新，也可以將平時遇到的問題帶到實驗室做進一步的探究。三類實驗室的設置呈梯形且相互緊扣，學生可以根據自身的備考情況進入不同的實驗室進行實驗探究。

（二）具體方案

依據學生在校作息時間的安排，規定實驗室開放時間為下午放學后至晚休的這段時間。三類實驗室同時開放，學生可以根據自己的時間安排和學習規劃到相應的實驗室進行實驗。不同的實驗室要求不一樣，具體如下：

基礎實驗室：主要是培養學生的基本實驗能力。實驗室內部劃分為兩個區域：力學測量儀器的使用區、電學儀器的使用與組裝區。學生進入實驗室將會領取到本實驗室的任務清單，學生按照任務清單上的要求進行實驗操作。完成指定的實驗任務后，學生還可以根據自己的設想借助現有的實驗器材進行其他額外的實驗操作。因此，實驗室內呈現的器材是按照掌握為主、拓寬視野為輔的原則進行配置的。

必做實驗室：主要是對高中階段必做實驗的再掌握。實驗室按照必做實驗清單以每周一個實驗為原則進行具體的安排。學生可以通過實驗室外的信息欄了解具體的實驗安排順序，進而能夠清楚地知曉自身薄弱的實驗所對應的具體開放時間，并做好自身時間的調整與安排。學生進入實驗室將會領到本實驗室的任務清單，任務清單的設計以書面問答的引導方式幫助學生完成相應的實驗，及時給予學生相應的提示，降低學生獨自完成實驗的難度，同時也在潛移默化地培養學生實驗探究的基本思維。

創新實驗室：主要是面向創新實驗的設計探究，重在培養學生的創新思維能力，幫助學生適應新高考。在使用本實驗室之前，學生需要提前提交實驗設計方案進行實驗室的預約。實驗室的管理者將會根據學生的方案進行器材的準備和實驗的安排。若學生的方案無法進行，實驗室的管理者也會與學生做進一步的討論和優化，最大限度地保證學生能夠正常進行實驗探究。

三類實驗室的任務清單如圖3所示。

（三）管理模式

管理的好壞決定著開放實驗室的方案是否能夠順利實行，因此在實驗室管理制度的基礎上設置了針對開放實驗室的管理模式，如圖4所示。開放實驗室的管理由實驗管理者全權負責。此外，因考慮到人手問題和能力培養問題，特意在學校的物理興趣社團進行志愿者的招募。這些志愿者主要是高一、高二的學生，他們的學習時間較為寬裕，外加能夠進入實驗室進行實驗操作，所以他們對這項工作十分感興趣。所招募到的志愿者還需要由實驗管理者進行崗前培訓，培訓的主要內容為相應實驗的操作方法和相應實驗室的管理制度要求。志愿者只有達到培訓合格才能順利上崗。

（四）目前的嘗試

筆者所在學校根據2023年高三畢業班的物理實驗備考情況，主要針對高三學生進行了開放實驗室的初步嘗試。實驗室的開放時間為2023年5月22日至28日，為期一周。內容具體及位置安排如圖5所示。

初次嘗試總會面臨各種問題，時間緊和器材老舊是最突出的問題，雖嚴重限制了學生的實驗操作和探究，但也實現了學生對各類實驗器材認識的具體化和使用的規范化，打破了學生一直以來憑空想象實驗器材的局面，加深了學生對各類實驗器材的熟悉程度，降低了學生對實驗的畏懼心理。

三、開放實驗室存在的問題、困難與相應解決方案

（一）實驗設備的老化、不齊全和實驗場地的不足

因經費的限制以及對實驗操作的重視程度不足等原因，部分學校在實驗室建設方面的投入越來越少，實驗室、儀器室、準備室等不斷地被壓縮，實驗設備的更新換代也跟不上新課程的改革。因此部分學校存在有實驗器材老化、不齊全和實驗場地不足等問題。實驗器材是進行實驗操作的前提，沒有實驗器材則不具備實驗條件，更無法實現實驗室開放。

學校和教師都要轉變觀念，認識到實驗室建設和管理的重要性。學校要從硬件和軟件兩個方面為實驗室的建設提供支持。硬件方面即按照定級達標的規范要求加大資金投入，配備好相應的學科實驗室、標準的實驗儀器等。軟件方面即要多鼓勵和支持實驗教師參加相關的培訓，提升實驗教師的技能和專業素養。此外，物理教師也要加強對學生實驗素養的培養，重視實驗探究課程，鼓勵學生多走入實驗室進行實踐研究等。

（二）實驗儀器的日常管理和維護難度增大

“開放”即面對的是不同的實驗對象、不同的實驗內容，因此各種實驗器材便會有不同的使用情況。實驗過程中會有各種意外發生，因此實驗器材便會有不同程度的損耗。在開放實驗室期間還需要進行常規的實驗課程安排，因此各種實驗器材的配備便需要及時更換。這些都給實驗儀器的日常管理和維護增加了一定的難度，也對實驗管理者提出了更高的要求。

各種儀器設備的管理和保養維護是整個實驗室能夠正常運轉的基本保證。開放實驗室的方案是由實驗管理者全權負責的，而普通高中只安排一個教師作為實驗管理者是遠遠不夠的。即使本方案中還有高一、高二的志愿者為助手，依然無法保證實驗儀器的日常管理和維護。

（三）高三學生進入實驗室的積極性不足

高三是學業壓力最大的一年。在應試教育的影響下，大部分高三學生依然保持著“分數為重”的心態，實驗題的分值無法達到讓他們愿意花更多時間進入實驗室的地步，加之實驗題變幻無常更加打擊了他們對實驗的信心，再加上學習緊張、時間緊迫，他們進入開放實驗室進行實驗的積極性遠遠不足。

以往對實驗操作不夠重視必然會導致這樣的情況發生。若能夠打破以往的舊觀念和習慣，問題便會迎刃而解。因此，需要從教師開始提高對實驗課程的重視程度，再逐步地影響學生，讓學生能夠真正地體驗到實驗探究帶給他們的具體收獲。

總之，實驗是培養學生學科素養的重要手段，開放實驗室是教學發展的趨勢，是培養創新型人才的需求。開放實驗室需要硬件和軟件的支持、需要人力資源的支持、需要管理制度的完善、需要學生具備遵守規章制度的意識等。同時，還需要教師在實踐中不斷地總結，尋求更加優化的方案，以保證開放實驗室各項工作有序、有效、持久地開展。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 張宏齊.新修訂課標中學生必做實驗變化產生的影響及建議［J］.中小學實驗與裝備，2019（2）：18-20.

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［3］? 吳碧麗.探究開放實驗室在高中化學生態化教學中的應用［J］.高考，2020（15）：81.

［4］? 方欽玉.淺談高中物理實驗室的建設和管理［J］.福建教育學院學報，2013（5）：58-60.

［5］? 郭兵.高校開放實驗室管理存在的問題及對策［J］.科教導刊（上旬刊），2017（25）：184-185.

（責任編輯? ? 黃春香）