階梯式教學模式對高中物理實驗的優化與創新

摘 要：從目前高中物理教學的現狀來看，還存在著許多問題，這直接影響了教學工作的有效開展，不利于學生學習能力的提高.新課程改革以來，階梯式教學模式作為一種用于高中物理教學的新興教學方式，由于其本身所具有的優點和特點，在實驗教學課堂中表現出很大的優越性.如何對階梯式教學模式下的物理實驗教學進行優化與創新是目前廣大高中教師需要解決的問題，本文就將對此進行具體探究，以期促進高中物理教學的高效發展.

關鍵詞：階梯式教學模式；高中物理；實驗教學；優化與創新

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）06-0068-03

新一輪的課程改革持續推進，在高中物理教學中，新課標把對學生實驗探究能力的培養放在了十分重要的位置上，并對其具體內涵進行了清楚的闡明與詳盡的規定.在實際的教學過程中，如果只采用講授法，那么課堂就會呈現出枯燥、晦澀、難以理解的現象，給學生的知識理解帶來了很大的困難.但如果物理教師能夠在階梯式教學的背景下，設計出多個等級較高的實驗，激發學生在觀察、體驗的基礎上，進行更深層次的探索，讓學生經歷由感性的認知到理性的學習再到綜合的探索過程，其結果肯定要比傳統的授課方式好許多.本文以階梯式教學模式為基礎，對高中物理實驗教學進行了優化與創新，以實現高中物理實驗教學的可持續發展.

1 搭建平行階梯，常規化處理問題

高中物理能夠應用于課堂教學的實驗有很多，種類也十分繁雜，教師不應該局限于教材，而應在教學中依據自身的教學方式和個性特征，為自己和學生的發展選擇合適的實驗形式.但是現階段的高中物理實驗，仍然有很多的難點.這不僅需要學生在課堂上和課堂下的積極響應，更需要老師們從學生的視角出發，加強對物理實驗的關注，提高自身的教學水平以及專業能力，設計出符合規范并且能夠激發學生學習興趣的物理實驗.階梯式的實驗教學中，當面對某些難以理解的特定問題的時候，通常會對這些問題展開一種簡單的例行化，把它轉化為多個簡單的物理問題，再用常規求解問題的方式對其進行求解，最終經過類比，總結出具體問題的解決方法和思路，此種指導方法被稱作是平行階梯法[1].平行階梯方法的目標是把困難問題轉化為一般性的簡單問題，再用常規的方法將這些問題解決，然后再上升到較難的高度，逐級求解.訓練學生解決問題的能力，拓寬學生的知識面［2］.例如，在魯教版選修二第2章《電磁感應及其應用》的相關實驗中，水平方向上有一勻強電場，其場強大小為E，方向水平向右.

將絕緣且光滑、半徑為R的圓形軌道置于垂直方向，這時，在軌道的最低點有一個小球，小球的質量為m，電量為q（小球半徑可以忽略不計），應該給予小球多大的初速度才能使其在圓形軌道上做圓周運動？經分析可知，當小球在軌道上運動時，小球在無外加電場的情況下屬于常規情況，如果有外加電場則屬于特殊情況.許多學生對常規情況已經很熟悉了，可以運用相應的方法來計算，但是有了外加的電場，教師便可以指導其運用類比

的方式進行進一步的計算.重力和電場力都是恒定不變的，把它們組合起來，就像小球受到一個新的場力一樣.在這種力的作用下，加速度的方向就是重力和電場力合力的方向，從而可以對其進行準確計算.用建立平行階梯的方式，學生可以在對比中對知識點進行清晰的梳理，然后就可以使用動能定理來解決這類特殊情況的問題.

2 降低階梯等級，增強感性化認知

降低階梯等級的目的就是為了更好地解決問題.要達到降低等級的效果，首先要降低設問的難度，即使問題的難度梯度比較平緩，要盡可能達到降低一級的效果.例如教師在“反沖現象——火箭”的實驗教學過程中，可以利用創設的教學情境，引導學生對反沖現象展開實驗，以此來提升學生對反沖現象的學習興趣，并深化他們對相應知識點的理解.比方說，教師可以設計一種叫“可樂瓶飛上天空”的實驗.在制造實驗器材的過程中，需要用到裝有可樂的瓶子、橡膠塞、膠帶以及薄荷糖.教師首先要準備好一個裝了適量可樂的瓶子.接下來，老師指導學生用膠帶將薄荷糖一行行地粘在一起，并留下約5 cm的膠帶空隙.接著，把可樂瓶垂直放置，并把薄荷糖掛在瓶口，與可樂相隔一段距離.最后，教師把可樂的瓶口塞上橡皮塞.在具體的實驗過程中，教師要把已經做好的實驗器械放在講臺上，然后抓住瓶子的口部與橡皮塞的銜接部位，快速地將瓶口朝下，讓可樂和薄荷糖充分接觸，從而生成氣體，當瓶子里的氣體積聚到了一個臨界點時，教師把瓶口的橡皮塞拔出來，然后松開可樂瓶.當教師松開瓶子時，瓶子內的可樂就會以極快的速度噴射出來，同時瓶子也會向上移動一段距離.在該實驗中，對反沖現象進行了研究.通過這樣的實驗方式，能夠深化學生對反沖現象的理解，還能夠讓學生感受到物理現象在生活中是無所不在的，增強他們的探索欲望.在降低學習物理知識的階梯式教學下，相對于傳統的實驗方式，這種新型的實驗同樣能夠對學生的思維進行發展，讓學生在物理學習過程中能夠打破慣性思維，去嘗試新的方法和技巧，這對于學生未來的發展是十分重要的[3].

3 構建上升階梯，發揮教師主導

一個課堂的完整建立在師生的配合上，而教學的完成度也取決于兩者之間的配合程度.當學生的思維變得積極時，老師也就更愿意與他們分享知識.教師在開展課堂教學前，既要反復驗證自己的講課內容，也要預判課堂上可能出現的各種情況.課堂上往往會出現與課前預設不符，甚至是相互矛盾的意外狀況，若教師能夠抓住這些“意外”，并將其巧妙地應用到教學活動中，就有可能產生新的火花.學生的思維在課堂上變得更加活躍，教師可讓其發揮自己的想象力，創造出活躍的課堂氣氛，把刻板的學科、枯燥的知識變得更容易接受[4].教師可以在課堂上增加創新性的實驗.在運用階梯式教學方法進行教學時，首先要引導學生從情感上認識知識，然后強化其理性認知，最終引導學生深入地探索知識，從而使學生的能力和水平得到全面的提升.例如，教師可以在課堂上進行“氣球動力小車”實驗，指導學生在理解“反沖現象”的原理后去探索新的知識，培養學生的科學思維與邏輯思維.在制作教學設備時，教師需要使用氣球、吸管、紙箱、瓶蓋、竹簽等.在制作設備時，老師要把紙箱的蓋子切下來，把它翻過來當車體，用竹簽當車軸，用瓶蓋當輪胎，把吸管一端用熱熔膠粘在車體上，將氣球裝在吸管另一端.在實驗過程中，老師要給氣球充好氣，然后把手按在氣球上，過一段時間再把它松開.在這個時候，可以看見氣球里的氣體在不停地向外“噴射”.同時，小汽車也在向另一個方向移動.在傳統的實驗中，一般都是先給氣球充入空氣，再把空氣放出來，然后讓學生們看著氣球移動.但這樣的實驗方式對于學生的觀察是不利的，一方面，由于氣球的移動速度太快，學生很難仔細地觀察到它的運動情況；另一方面，因為氣球內的氣體在噴射時的方向是不固定的，所以也就不能確定氣球的運動軌跡.而在這個創新性的小實驗中，教師不僅能夠引導學生去觀察實驗現象，從而激發他們的學習興趣，還能夠引導學生去探索垃圾利用的方法和節能減排等方面的知識[5].

4 分段搭建階梯，引導發散性思維

學生的思維存在一定的差異.高中生已經擁有了自己比較獨立的意識，在學習的過程中，對于不同的問題，每個人都會有自己的看法，也有自己的出發點.學生們通常都會對單一的、刻板的教學抱有一種抗拒的態度，如果要讓學生們的學習熱情被調動起來，那么就需要采取多種科學的教學方法[6].階梯教學模式可以說是在教學上的革新，它可以調動學生的學習積極性，使他們有逐步理解各類問題的過程感知，并通過靈活的方式，從多個角度展開分析，讓不同的意見相互碰撞，這種方式不僅可以擴大學生對習題的認識，還可以以此來提高學生分析問題的能力，最終促進綜合素質的提高[7].在高中物理教學中，存在著各種各樣的難點內容，它們不僅可以通過新知識來體現，而且在原有認知結構中，還存在著脫節的現象和一些新概念過于集中的情況.這時，教師就需要搭建階梯，對難點內容進行分散處理，從而引導學生逐步地解決這些問題.例如，在進行魯教版必修一第3章《相互作用》的教學中，教師可以設置“木塊運動”實驗，將一塊木塊放于水平的傳送帶上，使傳送帶保持2 m/s的速度運動，當運動結束后，在傳送帶上留下長度為5 m的痕跡，然后再將傳送帶以1 m/s2的加速度做勻減速運動，直至傳送帶徹底停止，求木塊在傳送帶上留下的痕跡（g取10 m/s2）.這一題目主要考查學生對于相對運動的認識.教師便可以用分階段的方法來解釋這樣的問題：首先，對木塊在傳送帶上保持相對靜止之前的狀況進行分析.其次，在傳送帶減速的同時，木塊也會跟著減速，但由于加速度的差異，木塊和傳送帶之間的距離并不一致，因此會出現一定的相對運動.許多學生對運動距離大小的處理不清楚，這時教師要提醒學生，痕跡不變和變長是在什么情況下可以發生的，這也能進一步說明二者之間的關系.最后經過計算，得到由傳送帶與木塊在輸送過程中所引起的滑移距離.使用分段搭建階梯的方法展開教學，可以讓學生更容易地掌握和理解物理知識，當他們遇到相關問題的時候，也可以靈活地解答，從而提高學生的高中物理問題解答能力[8].

5 結束語

隨著現代化教育技術的進步，在高中物理的課堂上，教師可以有各種各樣的教學模式，但階梯型教學模式以其特有的優點，可以較好地解決物理課程抽象性、理論性強以及難度大的難題.通過階梯式教學模式，指導學生在物理實驗中進行優化和創新，這對提升學生的綜合學習能力有很大幫助，同時對提升教學效率具有積極意義.

參考文獻：

［1］ 夏麗.高中物理實驗探究課的線上教學探索：以“探究單擺的周期公式”為例[J].物理教學，2022，44（11）：28-30，27.

［2］ 黃紅錦.關注實驗教學，培養科學素養：淺談高中物理實驗優化教學的舉措[J].廣西物理，2022，43（03）：139-141.

［3］ 余俊文，孔唯民.學會自主提問提升高階思維品質的理性思考：以高中物理實驗教學為切入點[J].教育科學論壇，2021（16）：17-19.

［4］ 金行澤，沙琦波.“項目+階梯+探究式”教學方法在“流體壓強與流速的關系”教學中應用[J].物理教師，2022，43（09）：43-45.

［5］ 喻奇林，徐歡歡，阮享彬.物理課堂中“問題鏈”構建策略：以“大氣壓強”教學為例[J].物理教學，2022，44（09）：35-37，21.

［6］ 王榛.淺談階梯式教學在高中化學中的運用[J].西南師范大學學報（自然科學版），2017，42（03）：191-194.

［7］ 朱永海，朱莎，王亞軍.培養創造性思維的階梯式加深混合教學研究：以“信息化教學資源設計與制作”課程為例[J].現代教育技術，2021，31（11）：46-54.

［8］ 張洪波.深化學校教育結構變革 建構普通高中可持續發展新模式[J].現代教育科學，2020（04）：13-16，37，157.

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-11-25

作者簡介：顏德平，男，中學一級教師，從事高中物理教學研究.