高中物理實驗化的教學研究

夏峰

摘 要：實驗是高中物理學習中的必修部分。有效地開展物理實驗，有利于增強學生的動手操作能力，深化基礎知識的同時，培養學生積極的科學探究精神。讓實驗成為學生今后學習發展的堅強基石，為后續高等物理的研究和學習打下良好的基礎。在原有的教學框架上，在高中物理實驗教學中，教師要努力激發學生的學習興趣，創新實驗教學的方法，激發學生的求知欲望，調動學生學習的主動性，從而提高物理實驗的教學質量。

關鍵詞：高中物理;物理實驗;創新實驗教學

高中階段，學生的學習任務繁重，承受著巨大的學習壓力。物理課程的開設和語數外相比課程量明顯少的多，并且物理課程僅僅只局限于教室。因此高中物理教師要逐漸地提升學生物理實驗操作的興趣，嘗試去轉變傳統的講授模式，讓物理實驗課程變得豐富多彩。在實驗的過程中，教師把重心放在學生的需求上，教師在實驗過程中扮演引導者的角色，幫助學生在物理實驗課上自主地理解物理實驗知識，發現實驗相關的問題，并且嘗試自主解決問題。

一、高中物理實驗化的教學現狀

（一）教師層面

絕大多數學校都只重視物理基礎知識的教學，但常常把物理知識和實驗操作割裂開來。因此教學過程當中大多數情況下都是將物理實驗知識作為單獨的一個知識點來進行死記硬背，從而達到教學目標的完成。問題一：實驗教學過程中刻意地強調現象和結論，忽略實驗操作的過程與細節。學生沒有作為學習的主體參與進來，這樣整個課堂的參與度與積極性嚴重下滑。問題二：部分老師喜歡在課堂上做演示實驗，這樣的效果只會讓教師感覺自我良好，后排的同學根本看不清楚教師在做什么實驗，或者單純地觀察實驗現象，不帶著問題去思考。問題三：教師對實驗器材的把握不熟悉，缺乏創新鉆研的精神。當學校的實驗器材老化時，或者有些器材實驗室根本就沒有，教師就會手無足措，不去利用身邊的工具自己制作實驗道具。

（二）學生層面

而來自學生的問題有以下幾點。問題一：對基本測量儀器的使用不規范，比如使用彈簧測力計不知道事先調零，多功能電表的歐姆調零和機械調零等等。其次，不知道選擇測量范圍合適的儀器進行測量，比如電壓表0-3V還是0-15V。問題二：對基本的儀器特性不熟悉，實驗過程當中有很明顯的手忙腳亂。典型的電路實驗當中，測量小燈泡的伏安特性曲線，學生往往手忙腳亂先連接電路，而不能正確的先畫出電路圖，然后再連接實際的電路。問題三：一部分學生到了實驗室之后，不是先提出問題設計實驗方案，而是直接用書本的結論性的知識來代替實際操作的結果。

（三）評價體系層面

一個教室50多名學生在進行實際的實驗操作時，教師無法做到對每個學生的操作進行量化的分析與評價，并且也沒有固定的評價標準將實驗操作與評價體系深入融合。學校的素質教育評價，往往只是文化課考試，而對于實驗方面，即使高考之前，有實驗操作的評價，但也只是敷衍了事，并不能對學生的實際的實驗操作環節定量化的分析。完善的可行性的實驗評價體系是高中物理實驗的基礎框架，每一節物理實驗課的評價都可以幫助學生提高自己的實驗操作認知能力。

二、高中物理實驗化的教學現狀的思考

（一）提升學生的學習興趣

興趣是學生學習的第一塊敲門磚，高中學生心理，生理上的發展已經逐漸成熟，但傳統的機械教育觀念使得他們在學習方面更多的是被動的接受。在高中生的認知中，學習是一種習慣，每天都要重復相同的勞動，按時按量完成特定的學習任務，而不是把學習當成一種興趣。對于物理實驗教學來說，學生無論是對問題的探究思考還是實際的實驗操作，互動性還有參與度都大打折扣。實驗操作的晦澀難懂，枯燥乏味嚴重打擊了學生的學習積極性，因此要想增強實驗教學的趣味性與生動性，就必須讓學生積極主動地參與到實驗活動當中，只有自己把實驗做一做才能深刻地體會到實驗操作的細節處理。在實踐教學過程中，教師要善于利用生活當中的實驗現象，巧妙地提出問題，激發學生的物理學習興趣，還要結合物理知識創建出物理模型，幫助學生進一步理解。例如：在教授“光的粒子性”的實驗過程中，可以讓學生利用身邊的器材光源、鋅板、驗電器等等，觀察實驗現象，提出問題。讓大家研究探討“飽和電流與哪些因素有關”，引導學生思考，作出猜想與假設，再通過具體的實驗操作進行驗證。

（二）逐級設置目標導向

高中學生缺乏自我的認同性，對于高中物理實驗教學來說，興趣放在第一位，接下來就是設置恰當的學習目標，讓學生明白接下來自己要做什么。然而目前許多學生在進行物理實驗時，習慣依葫蘆畫瓢，不清楚自己做實驗的目的，另外教師將實驗教學的重點放在實驗操作的步驟與結論上，忽視了目標導向。一些學生一進實驗室，就自己興致勃勃地擺弄實驗器材，等到教師具體講授實驗操作的時候就瞬間萎靡不振。每位同學都可以設置一個目標清單，每一步自己要做什么，達成什么樣的一個目標成就。這樣把枯燥的物理實驗設置成一個一個的目標小游戲，降低操作難度的同時，讓學生體會到完成目標的滿足感，提升自己的實際操作能力。除了教師給學生設置目標導向，學生小組之間也可以相互設置，利用PK的形式，增強課堂活動的多樣性與豐富性。

（三）結合生活情境

物理就是靠物來說理，它來源于生活，從生活中抽象出物理概念、物理模型等，最終又服務于生活，應用到生活的方方面面。電的發現和使用使整個人類文明向前邁進了一大步，而這些自然生活場景都與物理電磁學知識緊密聯系在一起。對于高中學生來說，雖然有串并聯電路以及磁場的知識基礎，但對電磁學知識的了理解不夠深入，電磁感應現象更是一知半解。因此，教師應該在物理實驗教學中融入生活情境，讓學生明白物理實驗并不是一種理想化的實驗，得出來的數據也不是課本上那么的完美，而是緊緊地與生活實際相結合，讓學生帶著興趣和問題，利用自己掌握的物理知識去解決日常生活中遇到的實際問題。這種的教學方式，使得物理的實驗教學充滿更多的可能性與趣味性，讓學生作為主人公以第一視角體驗生活情境，進行實驗，不僅僅能夠拓寬知識面，而且讓學生體會到物理其實是一門真實應用生活的科學。

三、高中物理實驗化的教學創新

（一）信息化教學

信息技術的發展日新月異，當前信息技術正在深刻影響著課堂教學。鴻合系統、希沃系統、平板互動等信息技術讓普通的課堂活動變得多姿多彩。白板軟件的使用減少老師對粉筆的依賴，多屏互動的應用提高了課堂的互動性，網絡知識系統和在線優質課程讓廣大學生能夠在疫情期間足不出戶完成學習任務。我們要積極提高教師和學生的科學信息素養，合理利用信息技術，把信息技術和物理實驗相融合，讓學生對實驗留下深刻的印象和思考。比如，在學習“恒力做功與物體動能變化的關系”時，實驗的核心內容在于物體在研究恒力作用下，所受合力所做的功與物體動能變化的關系，但物理學中“合力”是較為抽象的概念，動能的變化又難以精確的測量，僅靠理論講述難以達到實驗目標。此時教師就可以利用信息技術朗威DISLab、計算機、氣墊導軌、天平等實驗器材進行實驗，把摩擦力減小到最低，以此來減少實驗探索的難度。首先，教師可采用視頻的方式呈現利用打點計時器探究恒力做功與物體動能變化的關系，引發學生思考，這樣的實驗操作有哪些不足之處，哪些地方可以繼續改進。然后學生會踴躍通過實驗器材分析此問題，學生在自主動手驗證實驗結果時，教師需和學生一起利用傳感器把將實驗結果精細化，數據化。這樣的信息化技術教學過程提高了學生的課堂的參與度，讓學生明白物理實驗不只是彈簧測力計，托盤天平，斜面，鉤碼等傳統的實驗器材，也可以和傳感器，計算機技術相融合，打破傳統的物理實驗課堂教學模式。然而，目前信息化的實驗教學還有很長一段路要走，教師對于信息化的概念還比較模糊，脫離了粉筆和黑板不知道課堂上自己能干什么。教師應充分利用自己學校的信息化軟件，加強信息化知識系統的培訓，每天逼迫自己上課的時候，利用一點信息化的技術，特別要思考如何將信息化與實驗相結合，對于微觀世界分子，原子的內部結構，宏觀天體的運動都可以利用信息化技術直觀生動地向學生展示物理的神奇世界，豐富課堂活動的同時，又能激勵學生的科學探究精神。

（二）仿真虛擬實驗

模擬動畫或者VR技術等技術是一種生動形象，交互良好的物理實驗教學方法。高中物理仿真實驗室NOBOOK將實際的實驗裝置通過信息技術模擬，學生不需要到實驗室，就可以在自己的平板電腦中完成實驗操作。無需擔心因操作不當造成的實驗儀器的損壞，也不需要考慮實驗器材的老化，只要自己能夠設計出來的實驗都可以通過仿真實驗模擬出來。例如，在原子物理的章節學習中，教師可以借助仿真虛擬實驗學生創造原子物理的世界，讓學生清楚地看到電子的躍遷、氫原子的光譜，α粒子的散射等現象。讓學生能夠直觀地接觸到原子物理的世界，幫助學生對微觀世界建立形象的記憶。

綜上所述，物理的實驗化教學在高中物理教學中起著非常重要的作用，既是物理教學的敲門磚，又是提升物理水平的奠基石。然而，實驗化的教學的實施任重而道遠，教師、學生、社會等等因素對實驗的漠視，導致實驗課程形同虛設，或者進行了實驗化的教學，但是結果不盡如人意，學生的表現總是平平淡淡，按部就班，體會不到物理其實是一門有趣的實驗科學。對于實驗化的教學，教師應大膽突破，勇于創新，將物理與生活中的一點一滴聯系在一起，離開書本，走出課堂，把物理實驗看作是一場生活的修行與歷練。教師在前面做一個引導者，讓學生用自己的慧眼，用自己勤勞的雙手，觀察、思考、探索、驗證。樹立學生正確的物理觀念，培養學生高度的科學態度與責任感。