實驗教學法在高中物理實驗課程中的優化策略

在時代不斷發展下，社會對教育的要求也在不斷變化，當前新課標對教學目標有了更清晰的指導和要求.對于像物理等理科學科，強調要培養學生的科學探究素養，所以高中物理實驗課程的重要性日益凸顯.但現實中許多實驗課堂仍停留在按步驟操作的淺層實踐，學生機械重復教材流程，教師過度追求數據與理論完美吻合，導致實驗教學陷入動手不動腦的困境.教育部文件雖明確要求加強實驗創新能力培養，但課時壓縮、評價單一等問題制約著教學實效.本文基于實驗教學法，剖析當前課堂痛點，探索通過教學設計優化激發學生科學思維的有效策略.

1實驗教學法與高中物理實驗課程

1. 1 實驗教學法概念

實驗教學法是一種以實踐操作為核心的教學方式，主要是讓學生親手參與實驗設計、操作儀器、觀察現象和分析結果，將抽象物理概念轉化為直觀體驗.與常規傳統課堂教學法不同，常規教學是教師講、學生聽，但實驗教學法則注重動手做和主動學的過程[1.比如牛頓第三定律，就可以采用實驗教學法，比如讓學生用彈簧測力計互相拉扯，真實感受到作用力與反作用力的對稱關系，這種具象化體驗比單純背誦公式更能幫助學生理解力的本質.

實驗教學法的核心價值在于還原科學探究的本質.物理學家伽利略曾說“實驗是科學真理的唯一仲裁者”，而實驗教學法正是讓學生像科學家一樣思考，從提出問題、設計方案到驗證結論，每一步都需要邏輯推理和批判性思維[2.比如在自由落體運動實驗中，學生需要排除空氣阻力干擾，學會用控制變量法設計對比實驗.這種對科學思維能力的培養，正是實驗教學法區別于傳統灌輸式教育的關鍵特征.

1. 2 高中物理實驗課程

物理實驗課程是連接理論知識與現實實際的“橋梁”.高中物理涉及電磁學、力學等抽象概念，單純依靠公式推導容易讓學生陷入紙上談兵的困境.例如楞次定律中“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量變化”的理論，光靠死記硬背，不僅拗口還難以理解，但如果讓學生親自動手操作磁鐵在線圈中出入，觀察電流計指針的偏轉方向，瞬間就能建立直觀認知.教育部《普通高中物理課程標準》中明確指出，當下的教育要培養學生的動手能力、解決實際問題能力和知識的自主探索能力，所以相對來講，實驗課程比常規理論課程更加符合當前的教學目標[3].

2高中物理實驗課程中實驗教學法存在的問題

2.1實驗照本宣科，設計僵化缺乏創新空間

當前高中物理實驗課程中，普遍存在機械執行教材實驗流程的現象.許多課堂將實驗簡化為“按圖索驥”的驗證性活動，教師直接提供實驗器材清單、操作步驟甚至數據表格，學生只需按部就班地完成規定動作[4].例如在歐姆定律驗證實驗中，教師提前告知滑動變阻器的調節范圍、電流表量程的選擇標準，甚至規定每隔0.5伏特記錄一次數據.這種模式下，學生無需思考為何選擇特定儀器，也不用理解實驗步驟間的邏輯關系，只需像流水線工人般完成操作即可.

這種僵化的實驗模式導致三個突出問題.一是實驗目標偏離探究本質.學生關注點從理解原理異化為完成操作，例如測量重力加速度時，部分學生只關心如何讓打點計時器紙帶上的點跡更清晰，卻忽視分析紙帶運動軌跡與自由落體規律間的關聯.二是實驗設計缺乏梯度.所有學生使用相同的儀器和方法，無法滿足不同層次學生的認知需求，擅長物理的學生覺得太簡單沒挑戰，基礎薄弱的學生則因操作失誤陷入挫敗.三是創新思維被抑制.當學生提出“能否用光電門替代打點計時器測量速度”等改進建議時，往往因超出教材范圍而被教師否定，無形中扼殺了學生的創造欲.

而且教育部《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》曾強調鼓勵改進創新實驗方法，但現實中，部分教師因課時緊張、考核壓力或自身實驗能力不足，更傾向于選擇零風險的標準化流程.這種保守態度使得實驗課堂淪為教材的附屬品，學生雖然動手操作，但思維仍停留在被動接受層面.

2.2 以結果為導向忽視探究過程，削弱思維訓練

另一種典型問題是實驗教學過分強調達成“正確的結果”.教師往往在實驗開始前就明確告知預期結論[5]，例如在驗證機械能守恒實驗中直接聲明重物下落時動能增加量等于重力勢能減少量，導致學生將實驗目標窄化為讓數據符合公式計算結果.這種導向下，實驗過程演變為數據湊答案的博弈.當實測數據與理論值偏差較大時，學生會反復調整測量方式甚至篡改數據，而非深入分析誤差來源.在某項實地調研的研究中，有教師反饋，在測量金屬電阻率實驗中，絕大部分的學生會刻意選擇長度更大的金屬絲重新測量，只因初始數據未達到教材標注的標準值范圍.

而這種以結果至上的教學模式同樣會對思維造成三重缺失后果.一是猜想環節被架空，科學探究本應始于問題假設，但現實中學生往往跳過“為什么會發生這種現象”的思考，直接進入操作階段.例如探究單擺周期公式時，教師直接要求學生測量擺長與周期的關系，卻未引導學生先觀察擺球運動特點、提出影響周期的可能因素.二是論證過程形式化，數據分析淪為填表游戲，學生機械計算斜率或百分比誤差，卻不會用圖像法自主推導規律.在探究加速度與力、質量關系實驗中，多數學生能熟練畫出 a-F 圖像，但鮮少有人追問“為何質量不同時圖線斜率代表倒數關系”.最后則是反思機制缺失，當實驗出現異常現象時，比如在潮濕天氣進行摩擦起電實驗會失敗，教師通常簡單歸因于環境干擾并要求學生忽略異常數據，而非借此展開誤差分析的深度討論.這種處理方式使學生錯失了理解科學實驗不確定性的重要機會.

此外，更需要值得注意的是，部分教師為提升課堂效率，采用演示實驗視頻替代實操，或分組實驗中僅組長操作等方式，進一步壓縮學生的實踐參與度.同樣在某項實地調研的研究中，在課堂觀察報告中指出，超過三分之一的所謂“實驗課”實質是教師播放實驗動畫后讓學生背誦結論.這種做法完全背離了實驗教學法培養科學思維能力的初衷，使物理實驗淪為應試工具.

3優化高中物理實驗課程中實驗教學法的措施3.1重構實驗設計框架，賦予彈性空間

解決照本宣科問題的關鍵在于打破教材實驗的固定模板.教師可將實驗流程從步驟說明書轉化為“任務腳手架”，設置分層目標，比如基礎層完成教材規定操作，進階層自主改進實驗方案，拓展層結合生活場景設計新實驗.以測量金屬電阻率實驗為例，基礎任務可要求用螺旋測微器測量金屬絲直徑，進階任務則允許學生選擇銅絲或鎢絲進行對比實驗，而拓展任務可提出“如何測量不規則金屬塊的電阻率”.這種彈性設計既保障教學底線，又為創新留出空間.

具體實施時，教師需把握三個核心，一是設置開放性問題，在實驗指導中增加“為什么”的引導，例如在歐姆定律實驗中提問“若電源電壓不足，如何調整電路保證數據有效性？”.二是提供替代性器材，實驗室可同時準備打點計時器與光電門、傳統天平與電子秤等不同精度儀器，允許學生根據實驗目標自主選擇.最后則是預留彈性時間，可以將每節課最后10分鐘設為“實驗創意角”，鼓勵學生用剩余器材嘗試新想法.

此外，教育部門也可配套建設“實驗創新資源庫”，收集整理全國優秀實驗改進案例.例如將“用激光筆和鏡子測量光速”等低成本創新實驗納入共享資源庫，幫助教師突破教材局限.同時需加強教師實驗設計能力培訓，通過工作坊形式讓教師親歷“設計一失敗一優化”的全過程，從根本上改變“教材怎么寫就怎么教”的慣性思維.

3.2構建探究導向的完整學習鏈條

針對結果導向的弊端，需將實驗教學從驗證結論轉變為經歷科學發現的過程.這需要教師構建一個流程框架，也就是由猜想到實驗最后再到反思的閉環學習鏈條，具體可分三步來實施.

第一步是要創設認知沖突引發猜想，也即在實驗前設置矛盾情境激活思維.例如在自由落體運動教學中，先讓學生同時釋放紙片與鐵球，觀察二者不同時落地，再提供牛頓管演示真空中下落同步的現象.這種反差能自然引發“空氣阻力如何影響運動”的探究欲望.接著要求學生書面提出三個可能影響下落時間的因素，教師篩選出可實驗驗證的假設，如物體質量、形狀、釋放高度等，形成個性化探究路線.第二步則是設計留白式實驗記錄單，可以用結構化表格替代填空式報告，重點留出思維痕跡區.例如在探究加速度與力的關系時，記錄單應包含“我預期的圖線形狀”“實際數據與預期的差異”“可能解釋”等欄目.第三步則是建立異常現象分析機制，可以將實驗偏差轉化為教學資源.例如當學生測量重力加速度出現 9.6m/s² 與 9.8m/s² 兩組數據時，可組織小組辯論哪組更接近真實值，為什么會出現這種情況，是偶然誤差、系統誤差還是操作有誤.教師要引導學生區分這些誤差來源，比如用打點計時器紙帶測加速度的學生可能發現計時器頻率不準，而用光電門的組別可能討論擋光片寬度的影響.這種基于真實問題的分析，比單純講解誤差分類更具教育價值，

在配套措施上，學校需調整實驗評價體系，不能只注重最終的實驗結果是否與“金標準”的結果相符，而是要注重學生的實驗過程.比如將過程性評價占比提升至 60% ，重點考查猜想合理性、數據記錄規范性、反思深度等；還可以設立“最佳問題獎\"“最具創意誤差分析獎”等專項激勵；此外，最重要的是實驗報告允許呈現出失敗案例，不能千篇一律地必須要求試驗成功，于常理來講，這都是不符合科學常規的，只要學生能附上原因分析和改進方案，同樣也可以讓失敗的實驗獲得高分.

此外，可借鑒德國“現象教學”經驗，每學期設置 2～3 個開放實驗項目.例如給出“如何用礦泉水瓶制作物理教具”的主題，學生組建小組完成設計、制作、展示全過程.這類項目能自然融合猜想、實踐、修正等科學思維要素，使實驗教學真正成為培養核心素養的主陣地，

4結語

高中物理實驗課程的優化本質是革新教育理念.通過設計彈性實驗來激活學生的創新思維，借助完整探究鏈條培育科學態度，實驗教學法方能真正成為培養學生核心素養的載體.但這一轉型需要教師突破固有教學模式，而且學校也要建立過程性評價機制，更需要教育部門提供資源與技術支撐.未來研究可進一步探索實驗教學與跨學科融合的路徑，讓物理實驗不僅是知識驗證的工具，更成為培養未來創新人才的實踐場域.

參考文獻：

[1]晏鵬.核心素養視角下高中物理實驗教學優化策略[J]教育， 2025（4）：70-72 業

[2]孔維陽.新高考改革背景下高中物理實驗教學優化策略探析[J].高考， 2025（3）：12-14 業

[3]吝曉茹.基于標準化的高中物理實驗教學流程優化研究[J.中國品牌與防偽，2024（11）：167—168.

[4]方雄兵.新課改背景下高中物理實驗教學優化策略探究[J].名師在線， 2024（18）：25-27 ：

[5]高峰.優化高中物理實驗教學提升科學探究核心素養[J].教學月刊·中學版（教學參考），2024（6）：30一34.