高中物理實驗教學的資源開發與利用

【摘要】本文從物理實驗教學資源開發與利用的意義，提出了物理實驗教學資源開發與利用的原則和策略。物理實驗教學資源開發與利用應當貫徹科學性與規范性相結合、靈活性與適應性相結合、創新性與實用性相結合三項原則。教師應注重分析物理課程標準與教材，對本校現有實驗器材加以改造，并建立實驗資源數據庫，以提升實驗教學的靈活性與適應性。

【關鍵詞】高中物理；實驗教學；資源開發

【中圖分類號】G633.7 " 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2025）06-0115-03

隨著我國中學新課程標準的推進，物理實驗教學已不再局限于以往的驗證性實驗，而是逐步向探究性、創新性以及情境化方向發展，這就對高中實驗教學資源的開發與利用提出了更高的要求。教師要深入挖掘教材中實驗內容的多樣性與靈活性，同時還須結合學校的具體條件，對現有實驗資源進行優化創新，甚至開發新型實驗資源，方能滿足學生個性化學習的需求。

一、物理實驗教學資源開發與利用的意義

（一）優化實驗教學內容，促進物理知識深度學習

第一，實驗資源的開發為教學提供了多樣化的選擇。教師拓展實驗形式，引入探究性實驗、自主設計實驗以及模擬實驗，能突破傳統驗證性實驗的單一模式，讓學生在實驗中驗證物理定律，并通過自主探究，發現和應用物理知識。[1]第二，資源的合理開發能夠更好地結合物理知識的理論性與實踐性。開發實驗資源時，教師可以針對教材中的重點和難點，補充實驗案例或改進實驗器材，使抽象的物理概念通過實驗直觀化，幫助學生克服理解上的障礙。第三，實驗資源的多樣性還能夠為學生提供跨學科的學習體驗，拓展其知識視野。教師開發與實際生活相關的實驗資源，將物理知識與生活現象相結合，可以提升學生對物理的興趣與認知。

（二）彌補實驗資源不足，提升教學的適應性與靈活性

第一，實驗資源的開發能緩解器材不足的問題，拓寬實驗教學的實現途徑。對于實驗條件有限的學校，教師可以改造現有實驗器材，利用身邊的生活材料來完成實驗。第二，教師開發與創新實驗資源，有助于設計多樣化的實驗方案，適應不同教學環境的需求。教材中的實驗方案通常較為統一，但不同學校的實驗條件和學生的能力水平存在差異，此時就需要教師靈活調整實驗方案。例如，在必修一第四章“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，教師可以根據現有資源選擇使用氣墊導軌、小車或滑輪系統等不同器材開展實驗，保證實驗的順利進行。第三，實驗資源的開發能夠增強實驗教學的可持續性。隨著我國物理教學的不斷發展，傳統實驗設備將逐漸被淘汰，而教師開發可重復使用或低成本的實驗資源，可提升實驗教學的效率與可持續性。

（三）拓展實驗資源的來源，培養學生科學探究能力

第一，教師將生活中的物理現象作為實驗資源。生活中蘊含著大量的物理現象和規律，教師可以引導學生觀察并利用這些現象設計實驗，讓物理知識更貼近生活。基于生活化的實驗資源，降低實驗對專用器材的依賴，且增強學生對物理現象的感知能力，使其能夠將物理知識應用于實際問題的解決中。[2]第二，現代科技為實驗資源開發提供更多可能性。教師利用信息技術，可以將虛擬實驗、模擬仿真等新型實驗資源引入課堂，拓寬實驗教學的邊界，讓學生接觸到先進的科學技術，增強其對物理學科的興趣。第三，教師鼓勵學生自主開發實驗資源，以培養其科學探究能力。在學習過程中，學生可以嘗試利用身邊的材料，設計獨特的實驗器材或方案，有助于提升其動手能力，增強自主探究意識。

二、高中物理實驗教學資源開發與利用的原則

（一）科學性與規范性相結合

科學性與規范性相結合要求教師開發的實驗資源應嚴格遵循科學原理，并符合課程標準與教學目標，保證實驗的設計和實施過程嚴謹可靠，為學生提供真實可信的學習體驗。第一，實驗作為驗證物理規律和探究科學現象的重要手段，要以科學的理論為基礎，確保實驗現象的真實再現和數據的準確可靠。例如，在必修一第四章“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，若教師使用的實驗器材存在偏差或操作步驟不嚴謹，可能導致實驗數據與理論不符，對學生的認知產生誤導。因此，教師在開發資源時必須嚴格審查實驗的科學依據，使實驗設計能準確體現物理原理。[3]第二，實驗資源的開發與利用應與高中物理課程標準相符合，注重實驗過程的合理性和步驟的嚴謹性。例如，對于必修二第八章“驗證機械能守恒定律”實驗，實驗器材的選擇、實驗步驟的設計以及實驗數據的記錄都需要符合規范要求，以保證實驗結果的可重復性和科學性。

（二）靈活性與適應性相結合

由于各地學校在教學條件上存在差異，教師要能夠靈活調整與優化實驗資源，滿足不同教學場景的需求，實現資源的高效利用。第一，多樣化設計實驗資源。實驗資源的開發應針對不同的教學環境設計多種可行的實驗方案。例如，針對必修二第五章“探究平拋運動的特點”，條件較好的學校可使用數字化傳感器精確測量數據，而設備較為有限的學校則可選擇使用刻度尺、秒表進行手工測量，以保證實驗教學的順利開展，提高教學的適應性。第二，實驗資源要有效應對教學目標的變化和學生個體差異。在教學實踐中，教師應根據不同的教學目標和學生需求對實驗資源進行調整。第三，教師應多元化利用資源。物理實驗教學資源不能僅限于實驗室內的專用器材，教師還應從生活中尋找替代品或拓展實驗場景。

（三）創新性與實用性相結合

在實驗教學資源的開發利用過程中，教師不僅要注重技術與方法上的創新，而且應關注資源的可行性，使實驗資源真正服務于教學目標。第一，教師在開發實驗資源時要突破傳統思維，探索新方法、新材料以及新技術的應用。教師可以根據實際需要，設計開放性、探究性或生活化的實驗，引導學生動手操作以發現和驗證物理規律，增強學習的主動性。第二，實用性是創新性得以發揮價值的重要前提。實驗資源的開發應考慮其實用性，保證資源易于獲取、操作簡單且成本適中。例如，對于必修二第八章“驗證機械能守恒定律”實驗，教師可以選擇利用簡易的滑輪、彈簧測力計等傳統器材達到實驗效果。第三，教師要注重對實驗資源的二次開發與改造。教師可以對現有實驗器材進行創新性改造，使其在功能和用途上更加多樣化，降低了實驗成本，提升實驗資源的教學效能。

三、高中物理實驗教學資源開發與利用的策略

（一）注重課程標準及教材的分析

物理課程標準明確了教學目標和核心內容，是實驗教學資源開發的依據，而教材則為實驗教學提供了具體的指導以及案例。因此，教師要注重分析課程標準與教材，使實驗資源開發符合教學目標，貼合學生的學習需求，為實驗教學的有效實施奠定基礎。第一，課程標準為實驗教學資源開發提供方向。高中物理課程標準明確了學生需要掌握的核心物理知識與技能，強調了科學探究能力的培養和科學態度的形成。實驗教學資源開發應緊扣這些要求，以滿足教學目標。[4]例如，在開發“平拋運動的特點”實驗資源時，教師應結合教學目標——引導學生理解分解運動和合成運動的規律，設計符合探究目標的實驗方案，幫助學生更好地掌握運動學知識。第二，教材是實驗資源開發的重要參考依據。教材中包含基礎性和擴展性兩類實驗，既為教師提供了驗證物理規律的基本實驗，又為資源的進一步開發創新提供了素材。教師可以在此基礎上結合學校的實際條件，靈活調整實驗器材或拓展實驗過程，提高實驗的適用性。

（二）對現有物理實驗器材進行改造與創新

在資源有限的條件下，教師要充分挖掘現有器材的潛力，為實驗教學提供更多靈活高效的解決方案。第一，優化現有器材，提高實驗精度。對傳統實驗器材的改造能夠有效彌補實驗過程中精度不足或操作煩瑣的問題。例如，對于“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，過去不少教師采用秒表和刻度尺手動測量，導致實驗數據誤差較大。對此，教師可以將滑軌上的小車和定時裝置相結合，或利用傳感器和數據記錄儀實時記錄位移和時間，提升實驗的精度以及可靠性。第二，拓展器材功能，增強實驗的多樣性。過去教師所采用的實驗器材功能單一，限制實驗教學的深度與廣度。教師可以改造現有器材，讓同一設備在不同實驗中發揮作用。第三，創新實驗設計，開發新型實驗方案。在“探究平拋運動的特點”實驗中，傳統方法多使用斜槽和小球，但如果設備陳舊或器材不足，教師可以利用日常材料改造實驗裝置，用塑料水管代替斜槽，用手機記錄小球運動軌跡，再使用視頻軟件分析平拋運動的分量。此種改造成本低廉，能激發學生利用身邊材料開展實驗的興趣，增強其動手能力。

（三）建立實驗資源數據庫

科學、易用的實驗資源數據庫能系統整合現有資源，為教師提供高效的教學支持，便于分享推廣實驗創新成果，提升實驗教學的規范化水平。第一，教師應系統整合現有實驗資源，提升資源利用率。在部分學校，實驗器材管理分散，教師對已有資源的使用和更新情況缺乏全面了解，導致資源閑置或重復采購。學校建立實驗資源數據庫，教師可以對現有實驗器材進行分類歸檔，并記錄其用途、使用方法及維護建議，提高實驗資源的利用率，避免資源浪費。第二，教師要收集多樣化的實驗方案，豐富教學內容。實驗資源數據庫除了存儲物理教材中的基礎實驗外，還應收錄各種拓展性、探究性和創新性實驗方案，為教師提供多樣化的選擇。數據庫可以收錄教學研究中開發的實驗案例、生活化實驗設計以及基于現代技術的虛擬仿真實驗，根據教學目標、難易程度以及實驗條件進行分類，幫助教師快速查找適合的實驗設計，豐富課堂內容，滿足不同學生的學習需求。

四、結語

高中物理教師應注重課程標準與教材分析，合理改造現有實驗器材，拓展實驗資源的來源，建立實驗資源數據庫，提升實驗教學的靈活性與適應性。教學實踐表明，科學性、創新性和實用性相結合的實驗資源開發，可以彌補實驗資源的不足，有效激發學生的探究動力。我們應當意識到，實驗教學資源的開發與利用并非一蹴而就，需要教師在教學實踐中不斷總結經驗，充分調動學生的主體性，使實驗教學資源真正成為培養學生科學探究能力的重要工具。

參考文獻：

[1]張慧欽，陳劍峰.核心素養導向下高中物理實驗教學的創新與探索——以“生活中的振動”教學為例[J].中學理科園地，2024，20（5）：61-63.

[2]李明.核心素養培養下的高中物理實驗教學[J].中學課程輔導，2024（25）：6-8.

[3]蒲素馨.高中物理實驗資源整合與創新策略研究[J].高考，2024（23）：72-74.

[4]周化海，黃紹書.普通高中物理實驗教學現狀及有效途徑探索[J].物理與工程，2024，34（3）：131-139.

作者簡介：

常生偉（1984年1月—），男，漢族，甘肅酒泉人，本科學歷，一級教師，研究方向：高中物理教育教學及實驗教學。