高中物理實驗資源開發的研究和實踐

尤飛鵬

摘 要：高中物理課程標準（2017版）對學生的實驗能力提出了更高的要求，在教學中適度開發實驗資源顯得至關重要。本文結合教學實踐，闡述在高中物理實驗教學中如何進行實驗資源的開發和利用，以提高學生的物理學科素養。

關鍵詞：物理實驗；資源開發；物理學科素養

高中物理課程標準（2017版）指出，實驗是培養學生學習物理學科的重要方式。物理實驗的學習有助于學生對物理知識的理解和獲得，對于提高學生的物理學科素養也有積極的意義。因此，適度開發高中物理實驗資源，開展適合教學的實驗項目，顯得至關重要。

1 高中物理實驗資源開發的必要性

高中物理實驗資源包括教材中的實驗資源和一些有價值的課外資源。課外資源可以來自于對科技館和博物館的實地考察，對實驗室儀器的充分利用，科技小實驗的開展，多媒體設備的使用等。若能合理地開發和利用物理實驗資源，它將能更好地服務于實驗教學，提供給學生更多動手做實驗的機會。

長期以來，傳統的物理實驗教學只局限于教材實驗，而且教學模式過于單一，大多停留于教師的演示實驗與學生的驗證性實驗。由于教材實驗教學內容和課時分配的局限，在教學中，學生常常被要求按規定的實驗步驟進行，且盡可能地得到與教材一致的實驗數據，學生根本沒有自己的想象空間，思想受到極大的約束。可見，這樣的實驗教學不利于學生的創新和實踐能力的培養，更不能滿足有較強動手能力和實驗探究能力的學生的需求，教學的質量與效果將大打折扣。

隨著社會科技進步，對學生能力的要求已進入一個全新的階段。教師應打破傳統的實驗教學觀念，呼應新課標要求，合理利用課外資源開發新實驗，讓學生有更多動手做實驗的機會。

2 物理實驗資源開發的研究與實踐

下面以本校實驗教學的實踐來闡述物理實驗資源可以從哪幾個方面進行開發與利用。

為培養學生的動手動腦能力，提高學生的物理學科素養，本校以開發與利用校內實驗資源為主，偶爾還組織學生參觀體驗校外實驗資源。

2.1 開放實驗室，鼓勵學生探究

伴隨著課程改的步伐，探究式教學也悄然融入了物理實驗教學。物理探究式實驗教學提倡的是讓學生自己設計實驗，選擇實驗所需器材，小組討論實驗方案進行實驗，收集分析數據，討論總結實驗結論，從而歸納出相關的物理概念與規律。鑒于此，我校開放了部分的物理實驗室，供學生進行課外探究實驗等。

本校的具體做法是，每天下午放學時間，開放部分實驗室，并安排教師進行適當的指導。每間實驗室櫥柜里排放著常用及應學生實驗探究所需的器材，供學生自己選擇。實驗室講臺桌上排放著一本實驗儀器設備的使用情況登記表，要求學生進行使用登記。學生主要以小組為單位，進行不同的探究小實驗或課外小實驗。 每隔一段時間，教師要求學生對自己的實驗結果要進行階段性、總結性匯報。

開放物理實驗室，使物理實驗由課內拓展到課外，由封閉到開放。同時使實驗室的器材得以充分的利用。學生利用已有器材設計活動進行探究實驗，或結合利用廢舊材料及日常用品進行課外實驗，使自身所學的物理知識能學以致用，物理學知識與思維的碰撞得到充分的展示，動手能力和“提出問題，解決問題” 等能力進一步得到鍛煉。

2.2 開展科技小實驗，引導學生實踐

物理科技小實驗與生活息息相關，它把物理學知識很好地與實踐結合起來，有著趣味性強、操作簡便、用時少等特點。學生在有限的課余時間，能夠較高效地完成，并掌握一定的實踐技能。

教師收集了“擺運動的觀察”、“全反射”、“地磁場發電”等科技小實驗，引導學生利用課余時間進行實踐操作。例如在“地磁場發電”小實驗中，學生設計了“轉門發電”即在教室門的四角釘上釘子，用漆包線繞制形成一個幾十匝的大線圈，線圈接上LED燈，當學生開和關教室門時，便可觀察到LED燈亮的現象。在這個簡單的實驗操作中，學生明白了地磁場發電的原理并體驗到實驗成功的喜悅感。

開展科技小實驗，不僅激發了學生的學習興趣，同時也拓寬了他們的知識面，讓學生明白“物理來源于生活，生活處處是物理” 。

2.3 改進課本實驗，激發學生創新

課本實驗在教學中分為演示實驗，學生驗證性實驗，探究性實驗等，由于教學設備和教學時間的局限，很多實驗都無法落實。因此，教師可以適當地從器材，方法等角度去改進實驗，使教材實驗更易于操作，用時更短，對物理知識的滲透與獲得同樣地得到實現。

司南版《斜拋運動》中的教材實驗（圖1），存在著表達不清、原理出錯等缺點，筆者對此進行了改進（圖2），用大容量礦泉水瓶代替玻璃瓶，既擴大容量又提高安全系數；用滴帶代替導管，使水的流速可以控制；加裝了直尺、三角板和量角器（圖3）用于測量射程、射高和拋射角。制作后的儀器具有操作簡單、過程安全、結論準確、整理方便等特點，能生動、定量地得出斜拋運動物體的射高和射程與初速度和拋射角的關系，可讓學生自己動手由實驗得出結論，效果非常良好。

教師改進課本實驗，為學生創設更豐富的實驗情境，呈現更清晰的實驗現象，激發了學生創新的欲望，從而提升了實驗教學的水平和育人效果。教師在教學中可以鼓勵學生利用自己所學的知識去改進課本實驗，培養學生的創新能力。

2.4 編制校本課程，豐富學生知識

校本課程是教師根據自己學校的條件及學生的特點，編制并實施的課程。校本課程作為國家課程的補充，具有形式靈活，體現學校特色，符合本校學生需求等特點。高中物理實驗資源校本課程，不僅給學生一個開放的空間，讓學生在做中學，提高了學生對物理學科的興趣，而且給學生補充了豐富的物理學科知識。

本校物理教研組長組織組內各位教師認真學習和研究了高中物理新課程標準，校本課程理論，以及多種教育理論。以此為依據，教師挑選、改編一些適合本校學生發展的物理實驗資源，并制訂成冊——《高中物理實驗資源匯編》。教材中的每個實驗都配有背景資料、工具與材料、活動過程、說明與延伸等。課程在高一、高二年段以研究性學習的方式進行實施，得到絕大多數學生的肯定。

校本課程的實施，超越了教材與課堂的局限，使教師關于新課程新教法的理念得以有效地提升。學生通過校本課程的學習，在知識、技能、合作意識等都有明顯的進步，學習行為由“被動”變為 “主動”，科學思維得到提升，學習成績得以提高。

3 基于物理實驗資源開發和利用的幾點收獲

3.1 提高教師的教學素養

高中物理實驗資源的開發和利用需要教師通過理論學習和實踐，提高自己的專業水平，指導學生解決實驗過程遇到的物理學問題。在這過程，教師對新課程理念的踐行有更深刻的理解，自身的教學素養也得到提升。

3.2 培養學生探究的思維品質

在高中物理核心素養中，科學探究是重要的組成部分。實驗的探究過程能讓學生體驗科學研究的歷程，學習科學研究的方法并建構相關物理知識及規律。在實驗資源的開發和利用中，教師給予學生自主探究的機會，充分發揮學生的主觀能動性。學生在設計實驗過程，創新思維、批判性思維得到鍛煉，學生學會了從不同角度提出問題，解決問題，學會了記錄實驗數據，并進行有效地分析歸納，深化了知識理解。

3.3 提升學生的實踐能力

在學科教學中滲透STEM教育理念[STEM是科學 （Science）， 技術 （Technology）， 工程 （Engineering），數學 （Maths）這四個單詞首字母的縮寫][ 1 ]，是科學教育研究的一個熱點。物理學是一門與STEM有著緊密聯系的學科，在教學中重視的是學生的思考方法與實踐而不是知識點。

教師通過“開放實驗室，設計探究實驗”、“開展科技小實驗”給學生一個全新的學習體驗。鼓勵學生動手動腦，激發學生的想象力和創新意識，培養小組合作精神。通過“校本課程的實施”，創設與物理學相關的實際問題，讓學生利用所學知識嘗試解釋與解決問題，以提升學生實踐能力，培養學生科學態度與責任。

參考文獻：

[1]吳定允，王莉華.高中物理實驗資源的開發和利用[J].教育理論與實踐，2011（11）：12-17.