物理實驗與理論教學有效銜接的課程設計與實踐探究

物理學科重視從實驗中探索規律，堅持理論與實踐相統一.物理實驗不僅是驗證物理定律的重要手段，更是激發學生探究欲望、培養科學精神的關鍵環節.受應試教育觀念影響，不少學校重理論傳授、輕實驗教學，將實驗與理論教學割裂開來，使實驗流于形式，導致學生動手能力不足.新課標明確指出，物理教學要重視實驗，將實驗貫穿于教學全過程.如何加強實驗教學與理論教學的有效銜接，提升實驗教學實效，成為物理教學改革的重要議題.本文在分析實驗教學價值的基礎上，剖析實驗與理論教學銜接不足的原因，并提出對策，以期為物理教學改革實踐提供借鑒.

1物理實驗與理論教學銜接的意義

1.1提升物理概念與原理的理解深度

物理學科的抽象性、邏輯性強，學生理解物理概念和原理往往感到吃力，而將物理原理與相關實驗相結合，引導學生在動手實踐中感知物理現象、建構物理概念，能加深學生對物理知識的理解.

例如在學習機械能守恒定律時，學生通過演示“邁克耳孫擺”實驗，觀察小球在不同高度的速度變化，感受重力勢能向動能轉化的過程，加深對機械能守恒定律的理解.物理實驗能將抽象的物理概念形象化、具體化，使深奧的物理原理變得直觀易懂.實驗與理論教學的有機結合，讓學生在“玩中學”“做中悟”，使物理知識的內化過程變得更加自然和深刻，促進學生在動手實踐中建構起物理概念框架，對物理規律的理解更加深入和透徹.

1. 2 培養學生科學探究能力與創新思維

物理學科重視培養學生的科學探究和創新實踐能力.實驗教學為學生提供了動手實踐、主動探究的機會，有利于培養學生的科學探究能力和創新思維.學生在實驗過程中，要找出影響實驗結果的變量，學會控制變量；要客觀記錄實驗數據，學會數據處理；要分析實驗結果，提出合理解釋.這一系列探究過程，能鍛煉學生分析問題、解決問題的能力.

例如在\"測定小燈泡的電功率”實驗中，學生要改變電路的連接方式，測量不同情況下的電壓、電流，并據此計算電功率.實驗要求學生靈活操作、合理設計實驗方案，培養了學生的動手能力和創新意識.“自制電動小車”的探究性實驗，鼓勵學生發揮想象，設計獨特的小車結構，在創新實踐中提升動手能力.物理實驗能激發學生主動探究的積極性，使其在動手操作中培養科學探究的意識和能力.學生在設計實驗、優化方案的過程中，創新思維和實踐能力得到鍛煉，為將來從事科學研究、技術創新奠定良好基礎.

2物理實驗與理論教學銜接中存在的問題

2.1實驗教學與理論教學脫節

物理實驗與理論知識是相輔相成、互為補充的，理論指導實踐，實踐驗證理論.但在實際教學中，二者往往各自為戰、脫節嚴重.部分教師習慣于“先講后做”，在系統講授完理論知識后才安排實驗，導致實驗淪為理論的附庸，缺乏探究性.學生先學理論，后做實驗，難以將二者很好地聯系起來.另外，還有教師為趕教學進度，“先做后講”，在學生尚未學習相關物理知識的情況下就進行實驗；學生缺乏必要的理論指導，對實驗原理一知半解，實驗效果大打折扣.實驗教學大多獨立于理論教學之外，實驗課與理論課各自成章，師生往往將二者視為獨立的教學活動，割裂了二者的內在聯系.這種實驗與理論相脫節的教學現狀，違背了物理學科中實踐與理論相統一的要求，不利于學生在實踐中感悟物理原理和領悟科學探究的精髓，

2.2 實驗課時與內容不足

物理實驗在培養學生科學探究能力、提升學科核心素養等方面有著不可替代的重要作用.不少學校的物理實驗教學還存在課時與內容不足的問題.部分學校受應試教育觀念的影響，片面追求升學率，嚴重擠占實驗課時.其教學計劃中，理論教學多，實驗教學少，實驗課淪為理論課的“陪襯”.同時，實驗室資源閑置，實驗器材陳舊，難以開展新穎有趣的實驗項目.在有限的實驗課中，教師只能開展基礎性的演示實驗，探究性實驗、設計性實驗鮮有涉及.學生在實驗中缺乏充分的動手機會，難以獲得完整的科學探究體驗.另外，實驗內容設置雷同，創新不足，難以滿足學生的探究需求.實驗課時安排不足、實驗內容單一陳舊等，是制約實驗教學質量提升的瓶頸，改善這些問題，是深化物理教學改革、推進素質教育的必然要求.

2.3 實驗教學流于形式

物理實驗不應是簡單的演示和驗證，而應著眼于學生科學探究能力的培養，但不少學校的實驗教學流于形式.由于缺乏實質性的探究活動，教師在實驗課上往往照本宣科、按部就班進行演示，缺少啟發和引導，鮮有師生互動；學生只是被動地看，缺乏動手操作的機會.實驗目的、步驟、結果都一清二楚，學生只是機械地重復操作，缺乏獨立思考的空間.這種“做給學生看”的灌輸式教學，忽視了學生的主體地位，泯滅了學生探究的積極性，使學生在實驗中難以獲得直接經驗，更談不上在實驗中培養科學的思維方式.實驗教學大多注重結果、輕過程，只要實驗現象與教科書描述的一致即可，缺乏對實驗過程的探討和對結論的質疑，實驗淪為物理定律的“點綴”，實驗教學的科學本質蕩然無存.

3物理實驗與理論教學有效銜接的策略

3.1理論驅動下的實驗教學設計

物理學科理論知識具有高度的抽象性和邏輯性，需要通過實驗教學來進行支撐和印證.精心設計的物理實驗教學應以物理理論為指導和依據，圍繞物理概念與規律，開發與理論知識緊密關聯的實驗項目.教師要根據教學內容和學生認知特點，因材施教地設計探究性、綜合性實驗.實驗前，引導學生調動已有物理知識分析實驗原理，研讀實驗指導，做好探究準備.實驗中，啟發學生有目的地觀察現象、收集數據，在操作體驗中感悟物理規律的精髓.實驗后，指導學生分析實驗結果，撰寫實驗報告，在邏輯梳理中升華物理理論.教師應以理論驅動優化實驗教學，讓學生在動手實踐中印證物理理論、內化物理思想，感受科學探究的樂趣，提升實驗教學質量.

例如以人教版高中物理選擇性必修第一冊中“單擺”的教學為例，該課涉及單擺周期的影響因素等物理規律，理論性強，學生容易感到枯燥難懂，教師先引導學生回顧單擺周期的理論公式，提出“單擺周期只與擺長有關”的假設，引發學生的思考和質疑.接著，學生通過改變小球質量、擺角等因素做探究實驗，測定不同條件下單擺的周期，驗證研究猜想.學生分組實驗、合作探究，不僅加深了對單擺周期規律的理解，也鍛煉了動手操作能力.教師還鼓勵學生創新思維，探究“能否利用單擺測定重力加速度”.學生集思廣益，激烈討論，在質疑與爭辯中掌握了單擺的物理內涵.課后，教師引導學生系統梳理單擺的概念與規律，反思實驗得失，在理論總結中提煉科學方法.學生在“預習理論一實驗探究一歸納提升”的學習過程中，深化了對單擺知識的理解，領悟了理論與實驗相輔相成的科學本質.

3.2 實驗引導下的理論知識構建

物理理論看似高深難懂，但都源于對物理實驗的歸納總結.教學中，教師要發揮實驗的引領作用，通過巧設問題情境，引導學生在觀察實驗、操作實驗的過程中主動探究物理規律，建構理論知識.教師要創設與生活實際、學生已有經驗相聯系的實驗情境，調動學生探究的興趣，讓學生帶著疑問去嘗試實驗、體驗實驗.教師要啟發學生敏銳觀察實驗現象，提出合理猜想，并通過實驗驗證結論，引導學生在主動探索中發現規律、習得方法.教師還要注重培養學生用物理理論分析解釋實驗現象的意識，引導學生在實驗引發的問題驅動下，主動探尋理論知識，在親歷知識生成的過程中加深理解，做到學以致用、用以促學，實現理論學習與實驗實踐的良性循環.

例如以人教版高中物理選擇性必修第一冊中“波的形成”教學為例，波是抽象的物理概念，學生理解起來有一定難度.教師先引導學生在水槽中滴水、撥動繩子，直觀感受水波、繩波的形成和傳播；接著請學生思考：波是如何產生的？為什么滴入水槽中的水越多，波紋越密集？學生通過實驗對比繩子兩端振動頻率與波長、波速的關系，歸納出“頻率越大，波長越短”的結論.學生還嘗試用不同材料的繩子做實驗，感受介質的影響.在實驗的引導下，學生主動探究波的特征量，建構起波形成的基本規律.教師介紹波的理論知識，講解波陣面、波速、波長等關鍵概念.此時，學生在已有感性認識的基礎上，易理解波的理論內涵.學生還通過分組實驗，探究繩子張力、線密度等因素對波速的影響，并嘗試推導波速公式，印證理論學習，在實踐應用中強化對知識的理解.

3.3理論與實驗交替遞進的教學模式

物理理論與實驗是相輔相成、互為促進的關系，單一的理論講授或實驗操作，都難以引發學生深度思考，無法達成理想的教學效果.教師可采用“理論預習一實驗探究—理論總結”的教學方法，先簡要講解物理原理，再讓學生通過實驗加深感悟，最后回到理論高度升華認識；也可采用“實驗探究一理論學習一實驗驗證”的方式，引導學生在實驗中發現問題，用所學理論分析解釋實驗現象，再通過設計實驗檢驗結論.這種理論與實驗的交替教學，讓學生在“理論一實驗一再理論一再實驗”的認知螺旋中不斷豐富、深化對物理學科本質的理解，形成科學探究的思維品質.

例如 以人教版高中物理選擇性必修第一冊中“全反射”的教學為例，全反射現象抽象難懂，學生容易將其與反射定律相混淆.為突破教學難點，教師先引導學生回憶光的反射、折射等前置知識，并通過演示實驗直觀展示全反射現象，揭示其獨特性；接著組織學生分組探究全反射的條件，引導學生測量不同入射角下的光路變化.學生發現，只有在光從光密介質射向光疏介質，且入射角大于某一臨界角度時，才能發生全反射.得出結論后，學生初步建立起全反射概念，為進一步系統學習全反射定律奠定了基礎.隨后，教師系統講解全反射的定律、臨界角的計算等理論知識；學生在實驗感知的基礎上，能較快理解和掌握全反射的數學表達與推導過程.完成鞏固練習后，學生再開展光纖傳導的綜合性實驗，借助實驗裝置探究光在光纖中的傳輸規律，加深對全反射機理的理解.

4結語

物理學科具有實驗教學的基因內核，推動實驗和理論的銜接，對學生物理素養的形成意義非凡.教師要轉變現有的教學理念，采用理論與實驗相互交替、探究式教學等模式，讓學生借助“做中學”掌握物理知識；增添實驗內容并拓展其形式，開展綜合設計類實驗，培養學生分析與解決問題的技能，助力學生物理學科核心素養的發展.新時代期待著創新型科技人才，物理教育應主動承擔培育人才的重任.物理教師應大膽地探索創新，以實驗與理論的融合為途徑，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人，繪就教育發展新藍圖.

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