理論助推實驗 優化實驗設計

劉勇

摘?要：物理實驗對學生的學習能力提出了更高的要求，能夠運用科學思維，物理邏輯進行實驗探索，從而得出物理現象和規律，落實物理學科素養的生成.教師應立足于物理實驗教學，將物理理論知識與實驗教學相結合，促進高中物理教學質量的提升.

關鍵詞：高中物理；實驗教學；理論

中圖分類號：G632???文獻標識碼：A???文章編號：1008-0333（2024）15-0085-03

實驗教學是高中物理教學中必不可少的一個環節，通過實驗，學生能夠直觀地感受到相關運動規律，體驗物理相關理論的推導過程，從而提升對物理知識的掌握能力，還可以幫助學生發展創新思維，提升動手實踐能力，更高效地促進素養的提升.但是在當前的高中物理教學中，教師未能合理規劃物理理論知識教學與實驗教學的時間分配，導致實驗教學環節沒有得到應有的重視，學生對理論知識的理解也僅僅停留于表面.所以，隨著物理學科地位的提升，進一步優化高中物理實驗教學十分必要.教師應探索物理理論與實驗相結合的現實意義，從而將其落實在教學過程中，推動高中物理教學的健康發展.

1 高中物理實驗教學的價值分析

1.1 促進理論知識的理解

高中物理旨在探索生活中的規律，幫助學生建立科學與生活的實際聯系.但是僅憑高中物理理論知識的講解，并不能引起學生的學習共鳴，反而會導致學生對物理學習產生偏差，無法感知抽象的理論知識，所以高中物理教學中，開展實驗教學是十分有必要的[1].理論教學能夠使學生掌握基礎知識，學會用物理的眼光看待問題，實驗教學則能激發學生學習興趣，深化對理論知識的理解，所以兩者缺一不可.通過理論知識能夠為學生提供實驗依據，教師也應在教學過程中平衡二者的關系，保證實驗教學的開展.

1.2 提升物理學習的興趣

單一的授課模式會導致高中物理課堂教學略顯枯燥，這也是學生無法對物理學習提起興趣的原因之一.在長期的升學壓力和傳統的考試模式下，導致大部分教師在教學過程中更注重刻板的知識講解，忽略了對學生學習興趣的培養.實驗的融入能夠改變傳統教學模式帶來的弊端，讓抽象難懂的物理理論知識得以用實驗的方式呈現出來.在實驗過程中，學生可以自主操作，不斷地觀察實驗過程的變化，甚至可以結合先進的信息技術手段促進物理實驗的多樣性.在這一過程中，學生能夠體會到物理學習的趣味性，從而改變學生對物理學科的固有認知，緩解學習過程中的壓力，獲得學習的樂趣.

1.3 促進知識的遷移運用

物理實驗是對生活中存在的現象進行觀察、分析、歸納、總結的過程，從物理學科的角度來看，是理論知識點的遷移運用，從生活的角度來看，是實際生活現象的具體呈現.所以，通過實驗不僅能夠將學生刻板的理論知識呈現出來，也是學生對生活現象的解釋與說明.在傳統的教學模式中，教師將物理知識視為獨立的知識點，不僅沒有通過實驗環節呈現出來，也沒有對其進行補充說明，建立與生活的聯系[2].這導致學生認為物理學習的作用不大，僅僅應對考試即可，這種錯誤的思想限制了學生的思維發展，也限制了知識的遷移運用.實際上，掌握物理實驗方法，能夠幫助學生解決許多生活中的問題，能夠讓學生獨立地面對問題、解決問題，這也是高中物理教學的最終目標，使其形成終身學習的意識，將物理與現代生活產生關聯，培養學生的社會參與意識和社會責任感.

2 高中物理實驗教學的對策分析

2.1 洞悉理論知識，做好實驗準備

理論知識是開展物理實驗的基礎，也是學生從中探索、分析的基本要素.教師在開展實驗教學前，應注重對學生物理理論知識的傳授，完善學生對物理理論知識體系的構建，不斷豐富學生的物理思維，使其能夠靈活運用物理理論知識展開實驗探究，優化整體的實驗過程，促進學生綜合能力的提升.

以必修一“實驗：探究小車速度隨時間變化的規律”這一實驗的教學為例.在開展實驗前，教師應帶領學生對實驗中所涉及的理論知識進行復習，使學生能夠掌握

所有知識點，預防在實驗過程中因為知識的模糊導致實驗數據與結果產生偏差.比如，本節課主要考查學生對重物牽引下

小車速度與時間變化規律的掌握情況，教師可以運用課堂5～10分鐘的時間，帶領學生復習舊知.通過理論知識的復習，一方面可以檢測學生的學習情況，考查其是否能夠通過實驗進一步深化對理論的認知；另一方面還是對學生學習能力的考查，以便教師更好地制定實驗教學策略，將學生按照學習情況分組，使其在合作的模式下得到應有的收獲.在實驗的教學過程中，很多教師容易忽略理論知識的復習，一味地注重新知識的傳授，這導致學生在學習時需要不斷接受新的知識，忽略了對已有知識的鞏固，長此以往，學生容易對物理學習產生抗拒的心理，不僅不利于學生對基礎理論知識的掌握，還會影響實驗整體的效果，無法保證學生物理綜合能力的提升.所以教師需要重視理論的滲透，使學生能夠洞悉理論中蘊含的物理原理，并將其遷移應用至實驗過程中，最終達到理想的學習效果.

2.2 鼓勵實驗探究，培養創新能力

理想的物理實驗教學是學生能夠推陳出新、在教材的基礎上進行自主探究、實現主動質疑、主動設計實驗、主動探索結論的過程.也就是說，物理實驗教學中教師應鼓勵學生探究能力的深化，從掌握基礎的理論知識、完成基礎的實驗操作向靈活運用理論知識、自主設計實驗過程轉變[3].在這一過程中，學生能夠不斷尋找創新的實驗方法，掌握基礎的實驗過程的同時，深化對物理理論知識的理解和應用.所以，教師應鼓勵學生在現有的基礎上進行優化，培養學生對物理知識的質疑與解答，能夠舉一反三，從中設計新的物理實驗，為創新能力的培養提供幫助.

以必修二“生活中的拋體運動”為例，本節課主要引導學生掌握拋體運動的定義和性質、知道射高射程及其與拋射角的關系、理解掌握斜拋運動的規律，并能分析一些簡單的斜拋運動問題.本節課在教學活動中，更注重對學生理論知識的教學，為了能夠使學生進一步把握相關的定義和規律，教師可以鼓勵學生主動思考，并開展簡單的小實驗.比如，提出引導問題：實際生活中你見過哪些拋體運動？引導學生結合實際生活展開思考.教師還可以鼓勵學生用實驗的方式介紹生活中的拋體運動，如鉛球運動、雜技表演等，引導學生在熟練的物理情境中運用拋體運動.簡單的實驗能夠激發學生的思考與質疑，在實驗過程中，學生能夠更加直觀地感受到拋體運動的運動軌跡，助力學生對理論知識的理解，從而總結出拋體運動的受力特點、運動特點、速度變化特點以及對稱性特點，進一步加深學生對物理知識的理解.同時，教師還可引導學生以小組為單位，互相探討在生活中見過的拋體運動，并且通過簡單的操作觀察其運動的軌跡和特點，通過合作的學習形式，進一步總結實驗中存在的物理規律，加深學生對知識的運用與遷移能力.所以，物理教學不應單純地圍繞教材展開，教師應規避傳統教學理念的束縛，鼓勵學生主動發散思維，將理論知識以實驗的方式呈現出來，鼓勵學生自主實驗，并從中體會物理的應用，讓物理實驗教學得到優化與提升.

2.3 重視實驗評價，養成學習習慣

高中物理實驗教學活動離不開評價，學生物理學科素養的生成也不能完全靠測驗成績來衡量.多維度、全方面的評價體系更能夠體現出學生在實驗過程中的表現，也是教師反思實驗教學不足的重要途徑.所以在經歷實驗教學后，教師必須以評價完善對學生學習過程的總結，具體考查學生對理論知識、實驗現象、數據總結、結論推理等方面的能力，才能夠有針對性地繼續開展實驗教學，促進學生實驗能力的持續優化.所以，評價活動對于開展高中物理實驗具有重要的影響，教師也應合理構建評價體系，從而真正地促進學生物理學科素養的生成.

以必修二“科學探究：向心力”這一實驗為例，實驗主要引導學生掌握向心力的大小以及影響因素，能夠靈活運用向心力公式展開計算，同時考查學生科學實驗的態度，以及其實驗過程中的表現.對此，教師可以設計如下維度的評價指標：（1）知識技能方面：能夠熟練說出向心力的作用以及來源；能夠準確說出影響向心力大小的因素；能夠運用向心力公式F（向）=Mω2r進行相關的計算，計算準確無誤且快速.（2）實驗過程方面：能夠準確描述實驗的理論原理與設計原理，能夠妥善完成實驗的步驟，并完整記錄實驗現象和數據，能夠針對數據展開分析；能夠設計出研究向心力的大小與角速度關系的實驗，并且寫出實驗步驟與原理，得出實驗結論.（3）實驗態度方面：能夠遵循實驗的步驟，準確收集實驗數據；能夠在實驗合作中進行有效溝通，探討與向心力相關的理論知識，得出結論；能夠善于發現問題，敢于質疑傳統觀念，勇于提出創新性實驗方案.通過設計以上維度的評價指標，可以全方位地考查學生在實驗過程中的具體表現，從理論知識、實驗能力以及實驗態度等方面，對學生進行評價，還可以利用信息技術手段，生成學生的評價維度表，從而對學生的實驗過程進行科學性的評價，讓評價能夠展示出學生知識遷移能力與核心素養的提升與否，更具有教育參考價值.同時，教師還可以鼓勵學生根據評價指標內容對自己的學習能力和小組同學的學習能力展開進一步的評價，使評價的主體更加多元化，不僅從教師的角度對學生的實驗過程展開評價，還要從學生的角度進一步生成評價.通過這一環節的評價，不僅能夠幫助學生正視自身存在的不足，還能夠促進學生得到多樣化的反饋和建議，提升其批判性的思維能力的發展[4].所以，評價也是優化高中物理實驗過程的一項重要指標，教師應重視評價對學生的積極影響，能夠在實施實驗教學創新的同時，推動實驗評價的落實，使評價內容對學生起到標榜的作用，增強學生對實驗的重視程度，培養學生的科學態度和責任意識.

3 結束語

總而言之，隨著素質教育理念的進一步落實，傳統的高中物理教學模式已經不能適應時代的發展，教師應轉變教學觀念，注重對學生實踐能力、探究能力的培養.物理實驗教學則可以契合素質教育理念的要求，既能夠促進學生對理論知識的深化理解，還能夠給予學生一個自主時間、探究創新的平臺.因此，物理教師應重視實驗教學的地位，發揮其最大的價值，真正地將學生置于物理學習情境中，感受物理的魅力.

參考文獻：

［1］李燕.立足核心素養，優化實驗設計，開展深度教學：高中物理實驗教學再思考 [J].學周刊，2024（2）：100-103.

[2] 史拴林.基于智慧課堂的高中物理實驗教學策略研究 [J].數理天地（高中版），2023（24）：93-95.

[3] 許曉玲.高中物理實驗教學中培養學生科學思維的有效路徑探析[J].求知導刊，2023（32）：32-34.

[4] 郭松為.基于核心素養評價的高中物理實驗操作考試探索：以“探究平拋運動的特點”為例 [J].湖南中學物理，2023，38 （11）：86-89.

［責任編輯：李?璟］