創(chuàng)新物理實驗 提升學科素養(yǎng)

摘 要：

實驗是高中物理教學的重要內(nèi)容.教師借助實驗能夠幫助學生解決問題，提升學科素養(yǎng).在實驗教學中，教師可引導學生充分利用身邊資源，擴展實驗內(nèi)容，

為學生提供更多展示的機會.這種實驗方式能創(chuàng)新實驗教學，給學生更多體驗和思考的機會，使他們可以更全面地展示自己的能力與素養(yǎng).

關鍵詞：高中物理；學科素養(yǎng)；實驗教學

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）36-0078-03

收稿日期：2024-09-25

作者簡介：杜天明（1983.1—），男，吉林省德惠人，本科，中學一級教師，從事高中物理教學研究.

教師在開展物理教學時，要高度重視實驗教學，不僅要給學生多角度理解物理知識與原理的機會，還要給學生多感官參與實踐運用與遷移創(chuàng)新的平臺.只有創(chuàng)新實驗教學，學生才能在實驗的過程中獲得更多成長，其中主要包括高階思維的提升，比如動手能力、分析能力、創(chuàng)造能力等.由此可見，教師通過優(yōu)化實驗教學，創(chuàng)新教學流程，關注學生主體地位，撥動他們的思維火花，進而提升他們的物理觀念、科學思維、實驗能力和科學探究能力.

1 借助信息技術開展實驗

1.1 借助信息技術開展實驗的作用

學生在學習高中物理時會覺得難度突然增大，主要原因是抽象概念更多，綜合運用知識的場景更多.這就意味著教師在開展物理實驗時，要創(chuàng)新實驗方法，讓學生能輕松掌握所要學習的內(nèi)容.例如，教師借助信息技術設置演示實驗，學生就能更清楚地觀察到物理現(xiàn)象的變化，進而理解教材中所表述的抽象文字.顯然，教師通過信息技術，展示真實的場景，給學生直觀的體驗，能將抽象的內(nèi)容具體化，提升學生的學習效率.

1.2 借助信息技術開展實驗的案例分析

以人教版高中物理必修第一冊第二章《勻變速直線運動的研究》為例，在教學“自由落體運動”時，傳統(tǒng)的實驗教學模式是教師先引導學生站在樓上，自己動手完成如下實驗：重量大的書和輕薄紙片哪個下落得快？相同的兩張紙，紙團與一張紙哪個下落得快？學生可先猜測，再進行具體操作.教師如果借助信息技術，學生就能

通過肉眼直觀看到物體的瞬間運動與變化，進而能更深刻地理解自由落體運動.借助信息技術，教師可利用模擬軟件，通過調(diào)整參數(shù)，如起始高度、重力加速度等，在電腦上開啟實驗.學生可在白板上觀測到不同條件下自由落體運動的差異，這既給學生身臨其境的感覺，又能激發(fā)他們的學習熱情.教師還可利用LabVIEW、Logger Pro等數(shù)據(jù)采集與分析軟件，通過連接傳感器測量下落物體的高度和時間，從而幫助學生理解自由落體運動的特點和規(guī)律.由此可以看出，在這樣的演示實驗中，學生猶如走進自由落體運動的情境，對現(xiàn)實生活中司空見慣的現(xiàn)象能夠進行理性的思考與分析.

2 引導學生自主開展實驗

2.1 自主創(chuàng)設實驗的作用

教師在實驗過程中要盡可能讓學生親自動手，讓他們真正參與到實驗的各個環(huán)節(jié)中.也就是說，教師要給學生提供自己能獨立完成實驗的機會，對于學生暫時不能完成的環(huán)節(jié)，要進行分解與指導，但最終還是要讓學生獨立去完成.

2.2 自主創(chuàng)設實驗的步驟

以人教版高中物理必修第一冊第一章《運動的描述》為例，學生在課后訓練時遇到這樣的題目：一小組課外開展自制火箭實驗，火箭點火從地面發(fā)射后做勻加速直線運動，經(jīng)過4 s到達離地面40 m高處時燃料恰好用完，若不計空氣阻力，取g＝10 m/s2，求火箭離地面的最大高度和從發(fā)射到殘骸落回地面過程的總時間.教師會發(fā)現(xiàn)學生對題目的情境理解不透，解題時無從下手，于是可引導學生開展類似實驗，以給他們真實的體驗.但教師要讓學生自己來設計實驗，學生首先想到要準備一些實驗器材，比如火箭模型、火箭點火裝置、高度測量儀器如測距儀、計時器等.接著，教師可引導學生設置實驗的具體步驟，學生先把想到的寫出來，再進行判別與分析，形成相對完整的實驗過程.其中一組學生這樣寫：先將火箭模型固定在地面上，當點火裝置開始計時時，再點火使火箭起飛，接著使用高度測量儀器測量火箭到達離地面40 m高處時的時間［1］.在這樣的實驗過程中，教師引導學生依靠自己的力量，獨立思考，自主設計，激發(fā)他們的創(chuàng)新思維，同時也能夠提升他們解決問題的能力.

3 借助問題開展實驗

3.1 設置問題驅(qū)動實驗

借助實驗，教師不但要培養(yǎng)學生的識記能力和簡單的操作能力，更要培養(yǎng)學生的分析能力、判斷能力等高階思維能力.要提升學生的這些能力，教師就要創(chuàng)新實驗方式.在實驗前，教師可設置一系列驅(qū)動問題，讓學生帶著問題去操作，同樣也帶著問題去觀察.在操作與觀察中，學生能發(fā)現(xiàn)更多的問題，不斷驅(qū)動深入開展實驗.

3.2 借助問題推進實驗

以人教版高中物理必修第一冊第三章《相互作用—力》為例，對滑動摩擦力大小跟哪些因素有關，教師可引導學生開展實驗.實驗前，教師可先設置問題：摩擦力是怎樣產(chǎn)生的？能給摩擦力下一個定義嗎？在實驗時，教師再次提出更具體的問題：滑動摩擦力大小跟接觸面的粗糙程度有關嗎？跟接觸面的面積有關嗎？跟物體間相對運動的速度有關嗎？通過這些問題，學生在觀察實驗時會更關注接觸面的粗糙程度、接觸面的面積、運動的速度等.

學生開展的實驗如圖1所示，在實驗中，學生會根據(jù)教師的問題進行觀察并記錄.教師可引導學生記錄在不同接觸面物體做勻速運動的拉力大小，

接著提出滑動摩擦力大小跟接觸面是否有關的問題.教師設置的這些問題，顯然能促使學生進行深度思考，同時也能解放學生的眼睛，讓他們更加專注地觀察實驗的細節(jié).因此，教師要創(chuàng)設問題環(huán)節(jié)，借助問題的引導，讓學生更加積極地參與到物理學習中.

4 借助家校聯(lián)動開展實驗

4.1 設置家庭實驗的可行性

教師在開展實驗的過程中可以巧妙使用身邊的資源，讓學生獲得更多的實驗機會.教師可在家校合作的視域下開展實驗，讓學生在家完成一些簡單的實驗，父母可監(jiān)督、管理甚至參與實驗.這樣的家庭實驗能充分利用家中的材料作為實驗的器材，更能讓家長的作用發(fā)揮出來，不僅能彌補學生在學校做實驗次數(shù)不足的問題，也能彌補學生在學校不能充分開展探究的問題.另外，這樣的實驗能讓學生在輕松、和諧的環(huán)境中學習和實踐科學原理，提升他們學習物理的信心，進一步地優(yōu)化他們的學習方式.

4.2 設置家庭實驗的具體策略

以人教版高中物理必修第二冊第六章《圓周運動》為例，教師要求學生自主設置家庭實驗，以探究圓周運動中各物理量之間的關系.學生在家中與家長一起觀察自行車的主要傳動部件，家長根據(jù)自身經(jīng)驗表達自行車是怎樣用鏈條傳動來驅(qū)動后輪前進的，學生可結(jié)合家長的觀點進一步深入思考.教師還可鼓勵學生在實驗觀察中畫出示意圖，并設置實驗問題，同時嘗試求解［2］.

大多數(shù)學生首先畫出如圖2所示的自行車主要傳動部件示意圖，對照示意圖，學生提出如下問題：在自行車前輪的圓周運動中，哪些物理量會對運動速度產(chǎn)生影響？它們之間有什么樣的關系？前輪、鏈條、齒輪等之間的聯(lián)系和運動過程是怎樣的？前輪直徑越大，自行車運動速度越快嗎？在學生提問的基礎上，教師再設置這樣的問題：在圖2中，大齒輪、小齒輪、后輪三者的半徑分別為r1、r2、r3，它們邊緣上有三個點A、B、C，則A、C兩點的線速度大小之比為多少？教師通過這種家庭實驗，能給學生充分探究的機會，進一步

調(diào)動學生的思維.

5 借助團隊協(xié)作開展實驗

5.1 團隊協(xié)作的價值

教師引導學生進行分工與合作能夠提升實驗的效率，促進他們之間的交流，將實驗推向縱深.在合作實驗中，雖然教師講授少了，但是學生之間的切磋與交流多了，他們親自動手操作和實踐的機會也多了，這能幫助他們鞏固理論知識，培養(yǎng)其實踐能力.在合作實驗中，教師要進一步引導學生相互交流想法，鼓勵他們分享經(jīng)驗，讓他們從不同的角度解決問題，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維［3］.

5.2 借助團隊協(xié)作開展實驗范例

以人教版高中物理必修第三冊第十一章《電路及其應用》為例，在“實驗：導體電阻率的測量”中，教師先引導學生觀看視頻，讓他們知道純凈水水質(zhì)指標之一“電導率”，也進一步知道“電導率”和電阻率之間是倒數(shù)關系.接著，教師將學生分成不同的小組，讓他們就如何測量金屬絲的電阻率展開討論.在討論中，教師設置三個合作性問題：測量金屬絲的電阻率原理是什么？金屬絲的橫截面積S可以直接測量得到嗎？若不能，需要測量哪些量？如何計算橫截面積S？

最后，教師創(chuàng)設更多的合作機會，讓一個學生畫出如圖3所示的游標卡尺示意圖，另一個學生標出具體部位的名稱，讓他們在合作中相互檢查，為掌握游標卡尺的使用原理作鋪墊.

6 結(jié)束語綜上所述，

創(chuàng)新實驗教學是教師的責任，同時也能夠幫助學生

有效學習物理知識.在學生進行實驗的過程中，教師通過創(chuàng)新，可提升學生鞏固知識和遷移創(chuàng)新的能力.教學中，教師要針對教材內(nèi)容與學生自身的學習狀況，盡可能設置一些更適合學生發(fā)展的創(chuàng)新實驗，讓他們更好地理解物理知識，提升學習能力.

參考文獻：

［1］

成明德.新課標理念下的高中物理實驗教學創(chuàng)新研究［J］.中學課程輔導，2024（10）：15-17.

［2］ 吳燕顏.高中物理教學中創(chuàng)新實驗的設計與實踐［J］.中學課程輔導，2024（09）：51-53.

［3］ 王振勇.ADI教學模式在高中物理實驗教學中的應用：以“電池電動勢和內(nèi)阻的測量”實驗為例［J］.數(shù)理天地（高中版），2024（06）：85-86.

［責任編輯：李 璟］