新課程背景下高中物理實驗教學方法的改進研究

郭海斌

高中物理是高中學科教育的一部分，物理實驗教學是其中的一個重要環節。在高中物理教學過程中，物理實驗教學作為重要的手段和方法是必不可少的。教師在講解課程內容時將實驗教學作為輔助手段，能在實驗中培養學生的動手能力，培養學生的整體素養。在新課程背景下，培養創新型、復合型、應用型人才是新時代人才培養的目標，為了實現這個目標，需要對我國教育治理體系進行改革和優化。在高中物理實驗教學方面也需要進行調整和進一步改善，解決物理實驗教學現存的問題，為人才培養創造條件。

一、高中物理實驗教學中存在的問題

（一）實驗室條件建設問題

首先是高中物理實驗室的場地問題。高中物理實驗室的數量少，建筑面積也不大，難以滿足多人同時實驗的教學要求[1]。在開展物理實驗時，需要有一定的空間供學生展開實驗活動，而有些學校的實驗室面積小、數量少，無法滿足教師的教學需求，學生的物理實驗活動開展困難。其次是實驗室中的儀器設備問題。儀器設備是開展物理實驗的核心要素，學校物理實驗儀器設備的數量與學生需求之間的矛盾日益凸顯，有些學校受到條件限制，儀器設備數量少、質量差，甚至在一些偏遠地區沒有配備專門的實驗室和實驗器材。此外，實驗室管理機制尚不健全，有些實驗室整體建設尚不滿足新課標要求。

（二）學生整體素養培養問題

在新課標的要求下，高中物理實驗中需要開設和有效開展分組實驗、演示實驗。但是在實際的物理實驗教學中，由于課時、其他課業及升學壓力的影響，實驗教學有效開展的時間不夠，即使開展了，又受到各種條件的限制，教師只能對高考熱點知識進行實驗和深化教學。這就導致學生的參與積極性不高，創新思維開發不夠。

（三）課后實驗不足問題

有學者經過調查研究發現，在高中階段，由于課業和升學壓力，有些學生不愿意開展課后的物理實驗，對物理實驗的興趣和好奇心都被繁重的課業消磨掉了。有些學生希望做一些物理小實驗，卻沒有相關的條件，一些客觀條件致使他們放棄了對物理實驗的探究。僅僅有個別學生會自己動手在課后進行物理實驗，這些學生往往是出于對于物理的好奇心、探索欲，感受到物理的趣味性，將實驗過程當作游戲的過程，并能在這個過程中獲得娛樂放松的感受。

（四）教師實驗教學意識問題

作為實驗教學的引導者，教師應該根據學生的學習需求和學生身心特點進行實驗教學體系的構建，為學生創造良好的實驗教學環境。實驗教學的過程是學生運用知識、自我思考的過程，教師只發揮輔助、引導的作用，“對學生實驗的困難提供必要的指導和幫助”[2]。但在實際實驗教學的過程中，由于客觀環境的影響和現實條件的約束，部分教師的實驗教學意識還不到位，過于重視理論知識的教學和對考題的分析，對于實驗教學的重視不夠，在實驗時也多為教師單方面演示，學生作為觀者觀看，沒有實際體驗實驗過程。

二、高中物理實驗教學方法的改進策略

（一）條件建設層面

第一，為學生開展實驗創造條件。首先，做實驗是開展實驗教育的前提，要讓學生親身體驗實驗過程，投身于實驗當中。在條件允許的情況下，對于高中物理中涉及的相關實驗盡可能讓學生動手操作，不能僅停留在嘴上功夫，有時候語言說再多都抵不上一次實際操作印象深刻。其次，隨著科技的進步，教學儀器的改進，投影儀、幻燈片在課堂上的使用頻率增多。科技輔助教學是時代發展的表現，也是未來的大勢所趨，能夠使物理教學更具趣味性和創造性，在計算機上可以實現難度較大的模擬實驗，但是模擬實驗終究不如學生實際操作記憶深刻。模擬實驗是一個觀看的過程，學生能夠從圖片、視頻中看到物體的運動，而親自動手實驗是一個感受的過程，學生在動手的過程中有自己的思考，能夠從實際操作中感受到物體的運動，物體的作用力。因此，不能一味追求對于輔助教學媒介的使用，不能依賴互聯網和計算機，要認識到它們的工具性和輔助性作用，不要本末倒置。動手實驗是深化、內化知識的根本途徑，要充分利用學校的實驗室和實驗設備，通過在實驗中學習、在學習中實驗，對知識進行有機融合，不斷提高學生的學習興趣和熱情，不斷開發學生的創新思維和動手能力。

第二，合理利用實驗室，延長開放時間。首先，實驗室是學生實驗的場所，要對其合理利用，將開放時間延長，做到全面開放。全面開放實驗室后，學生能夠在課余時間去實驗室認識儀器，對各種儀器有大致了解，為后續實驗做好準備，避免浪費時間。青少年的好奇心和求知欲處在一個旺盛階段，在學習完相關物理知識后，有些學生會有一些實驗方面的想法和構思。實驗室開放為學生進行實驗提供了條件，讓他們能夠及時將頭腦中的想法通過實驗驗證，在發現與探索的過程中創新思維，動手能力得到一定程度的提高，實驗欲望和學習熱情也能得到激發和鼓勵，有利于學生對知識進行內化，并運用于實踐中。此外，學生是有個性的，每個學生之間具有個體差異性，有些學生想要做實驗，但因為自己不具備較強的動手能力，就要進行多次演練。上課時間是有限的，學生只能在課后再次進行實驗操作。開放實驗室能夠為學生打開求知的大門，為實踐能力較差的學生提供支持，讓其在不斷努力的過程中縮短與其他同學的差距。其次，實驗室也能為教師給學生解惑提供便利，有些學生在課程中有存疑之處，而教師只用語言進行闡釋有些乏力，開放的實驗室能夠在教師和學生間搭建溝通的橋梁，讓學生在實際動手操作的過程中解開疑惑。在實驗室全面開放后，教師可以將其利用起來，讓有興趣的學生有組織地進行知識探討、實踐演練，豐富學生的實驗知識和實驗能力，也可以定期舉辦一些實驗活動、實驗競賽，開闊學生的視野，鍛煉學生的綜合能力。

（二）學生層面

第一，增強學生自主參與的意識。在傳統的實驗教學過程中，學生只是按步驟操作，在教師的指令下一步步進行實驗。這種情況下，教師是實驗的主動參與者，學生被動參與實驗，沒有對實驗展開設想和思考，雖然也親身參與了實驗，但是以單純的機械操作為主，按照固定的流程實驗，得出固定的數據和答案，這樣的實驗過程無疑對學生來講作用很小。因此，實驗教學要進行過程優化，要讓學生主動參與實驗，以學生為主體開展實驗教育，讓學生參與實驗設計、實驗方案選擇、實驗評價等實驗全過程，并非只進行實驗操作。教師不要包攬全部，要給學生自主參與的空間和時間，與學生合作完成實驗，引導學生開展實驗。教師要在學生的實驗遇到困難時給予學生幫助，在實驗結束后對實驗進行有效評價，讓學生體驗實驗全過程，豐富學生對實驗的全面認識，使其對實驗的了解更加多元和具體。

第二，提升學生的動手能力。在做實驗之前進行實驗設計和實驗方案選擇是提高學生整體能力的有效途徑，這兩方面也是開展實驗的前提，有一定的難度和挑戰，要求學生兼具創新思維和動手操作的能力。實驗設計要求在不同的實驗場景下通過各式各樣的實驗方法進行實驗過程的構想，具有一定的開放性和思辨性，還要在設計構想時考慮它是否具有實際操作的可能性。這就對學生提出較高要求，需要學生對相關的物理知識、物理原理有清晰的認知和理解，能夠根據實驗要求制定不同的設計方案，從中選擇一套最優方案進行實驗，通過分析比較得出相關物理結論，在操作過程中腦海中要有清晰的邏輯框架，操作完成后能夠將操作成果完整闡釋出來。例如，在作用力與反作用力實驗中，在實驗開始前，學生需要制定出一個實驗方案。教師可以通過問題引導學生，如“除了書本上的實驗方法，還有什么方式可以更直觀地感受到作用力和反作用力”。學生就會在實驗設計過程中進行思考和討論，實驗時將不同物體分組，通過組間、組內不同力的作用得出不同的數據。有的學生會想到讓兩名同學形成力的相互作用，使感受更加直觀，從不同的實驗方法中得出不同的數據和一致的結論。這樣，學生整體對力的作用有了一個深刻的認識，還通過親身感受、親身設計、親身參與力的作用，對相關知識有了自己的記憶和理解。在設計的過程中通過思考和交流，學生的發散思維得以激發，提高了自身的創新性和實踐性。因此，教師要通過引導，為學生留出一定的空間時間，讓其能夠在不同的物理實驗場景中制定出不同的實驗方案，培養學生的綜合能力，提高學生的整體素養。

第三，增強學生的創造力。上文提到，有些學生由于課業壓力而不愿意或沒有時間開展物理實驗，如果教師將物理小實驗當作課后作業布置給學生，并通過改進作業模式激發學生的實驗熱情，這未嘗不是一種可取的方式。在傳統高中教學中，作業大多為課后習題、試卷等需要寫字計算完成的內容，很多學生會產生抵觸情緒，長此以往學生所學的知識沒有得到實驗的檢驗和鍛煉，會在一定程度上降低學生的學習熱情。因此，需要在課余時間讓學生開展有趣味性、娛樂性的物理小實驗。一方面，物理小實驗難度較低，對設備的要求不高，學生在家可以獨立完成；另一方面，學生在進行物理小實驗時思維得到激發，動手能力得以增強，能夠在一定程度上放松身心，對相關知識有了更為深刻的理解和記憶。

在布置課外實驗時，教師首先要選擇實驗主題，不是所有的實驗都適合讓學生獨自完成，要選擇兼具趣味性和知識性的小實驗，還要與學生的實際生活有所關聯，不需要很精準的儀器設備，運用日常生活中可見的物品就可以完成，重視實驗方法的多元化。教師還要在實驗布置中引導學生發現實驗中蘊藏的物理原理。教師在布置實驗時不對實驗作詳細說明，而是讓學生在實驗的過程中發現物理規律，鍛煉學生的邏輯思維，這樣在課上實際教學時也能達到事半功倍的效果。此外，“還要增加開放性實驗教學、課外實驗教學，豐富實驗教學內容，優化實驗教學效果”[3]。另外，也可以將探究式學習、體驗式學習運用到物理教學當中。實驗室并不是物理實驗唯一的場所，在生活中隨處可見物理現象。在具備一定條件時，教師可以帶學生去戶外開展體驗式物理教學，根據場景設置不同的考核方式，學生通過層層考驗可獲得相應的獎勵或榮譽。考核方式可以是物理知識計算，也可以是物理實驗證明，學生可以成組合作，共同收獲勝利。物理本身就是一門實踐性學科，在這樣的環境下學生的積極性大大提升，對于物理的了解從書本走向實際生活，在生活中發現物理知識。并且，學生之間的合作意識與競爭意識同步增強，在內部形成良性競爭，帶動學生的學習熱情，促使學生提高學習效率[4]。

第四，提升學生的整體素養。在實驗完成后，撰寫實驗報告也是實驗過程的一環，是對實驗進行總結和歸納的過程，要在平時的實驗結束后養成隨手記錄、隨手整理的好習慣。對于實驗中出現的差錯或問題進行整理，有助于在日后的實驗中根據經驗作出正確的處理，避免錯誤重復出現，記錄實驗過程，讓學生對實驗過程進行重溫和回顧，加深對實驗過程、實驗步驟的記憶和理解。實驗報告撰寫次數多了，學生的邏輯思維和表達能力能夠得到提高，也能養成良好的學習習慣。

（三）教師層面

以上提到的種種，都離不開教師的參與和引導，教師作為開展物理實驗教育的引導者，在實驗全過程中對學生進行引導和幫助至關重要，對實驗教育的開展具有重要意義。物理教師也要根據時代要求和課程要求，不斷提升自己的專業素養，在課程教學中結合學生的個性化差異做到因材施教、寓教于樂。在運用現代化的科技手段輔助教學的同時，注重實驗教學的重要性和必要性，讓學生多動手、多動腦。

物理本身的實踐特性決定了其實驗教學的必要性。在實驗教學的過程中，學校、家庭和社會要協同努力，改善學生開展實驗的各種主客觀條件，為學生創造一個良好的實驗環境，讓學生的思維能力得到提高，實踐能力得到發展，為培養新時代綜合型人才奠定堅實的基礎。