高中物理教學培養(yǎng)學生實驗能力分析

楊年

【摘? 要】本文探述了高中物理教學過程中，如何培養(yǎng)學生物理實驗能力。解析高中物理實驗教學現(xiàn)存問題，如實驗教學比重低、學生動手能力落后等，從培養(yǎng)學生的學習興趣、實驗表述能力、觀察能力、動手操作能力、思維能力、科學方法應用能力、創(chuàng)新能力、合作能力等角度，列舉高中物理實驗教學中，培養(yǎng)學生物理實驗能力的方法。期望本文能夠為廣大物理教學工作者帶來一定的參考作用。

【關鍵詞】核心素養(yǎng);高中物理;教學;物理實驗

物理實驗能力是物理學科核心素養(yǎng)的基礎內(nèi)容。在教學改革深入推進、素質(zhì)教育全面開展的背景下，物理教師應加強訓練學生的實驗能力，立足于教學內(nèi)容、教學目標，設計多元化的物理實驗，引導學生以分組合作形式，共享探究物理實驗，把握實驗要素、觀察實驗變化現(xiàn)象、總結實驗結果，得出結論，形成對物理知識深化理解，促使物理實驗能力的提升，進而能夠得心應手地應用物理定律解決生活中的問題，彰顯物理學科的寶貴價值。

一、高中物理實驗教學現(xiàn)存問題

（一）實驗教學比重過低

物理實驗是物理知識的承載體，是學生學習物理知識的基礎方法。但當前很多教師，受不合理教學觀念的影響，對實驗教學缺乏重視，開展實驗教學的意愿較差，在教學負擔較重時，往往會利用多媒體設備，以播放錄像的形式，代替實際的實驗教學，對于一些具有危險性的實驗，甚至會直接越過不講，這顯然會影響學生物理學習水平的成長，不宜于學生的長遠發(fā)展。

（二）學生動手能力落后

受應試教育的影響，當前很多學生對物理學科的學習都更側重于理論知識，對于常見的實驗習題，也僅是采取背記操作步驟、實驗現(xiàn)象的方式進行學習，參與物理實驗的積極性較低，動手操作能力發(fā)展滯后。在課程改革的號召下，顯然，上述問題為物理課堂帶來的困擾，已足以影響物理教學的順利進行。因此，教師亟需順應現(xiàn)代教育事業(yè)發(fā)展形勢，采取合適手段，加強對學生物理實驗能力的培養(yǎng)，促進學生物理核心素養(yǎng)的平衡發(fā)展。

（三）教師教學觀念傳統(tǒng)

物理課堂中，學生的實驗能力得不到成長的一個關鍵原因，是教師教學觀念的落后。當前，有很多教師，過于依賴以傳統(tǒng)教學模式進行教學，對一些涉及物理實驗的知識，往往僅會采取口頭教學的方式，以千篇一律的教學手段，將其傳授給學生，這必然會影響學生對物理實驗的學習興趣。此外，還有部分教師，在進行實驗教學時，過多應用教材設計好的物理實驗，很少設計創(chuàng)新性實驗，導致很多學生在未參與實驗時，就已從教輔資料中獲知了物理實驗的內(nèi)容與結果，這顯然會使教學效果大打折扣。由此可見，在倡導教學創(chuàng)新的今天，教師亟需加強對物理實驗的創(chuàng)新設計，一方面調(diào)動學生對實驗的探究興趣，另一方面促使學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

二、例談高中物理教學對學生實驗能力的培養(yǎng)

廣義上來講，物理實驗能力包含一系列具體的素質(zhì)、技能，如探究精神、實驗表述能力、實驗操作能力、觀察能力、思維能力等，此外，在實際的教學過程中，教師應重視激發(fā)學生的學習興趣，讓學生帶著更為濃厚的興趣，投入到對物理實驗的求索中，保證課堂教學效果。以下列舉幾點值得教師采用的策略：

（一）培養(yǎng)學生的學習興趣

學生參與物理實驗的興趣不足，嚴重影響物理實驗質(zhì)量。從古至今，大多數(shù)物理學家，都是在好奇心的驅(qū)使下，對物理知識展開一遍又一遍的求索，最終得知了物理現(xiàn)象的真諦。因此，學生對物理實驗的興趣不足，也可解讀為學生對物理現(xiàn)象、物理實驗的過程與結果缺乏好奇心與求知欲。建議教師在教學時，采用生活化教學法，借助生活中特殊的物理現(xiàn)象，喚起學生對物理知識的求知欲，再引導學生帶著對物理知識的好奇心，編制實驗方案，完成實驗操作，體驗物理知識在腦海中建構而成的成就感。此外，借助物理學家的事例、真實的物理學史料來激勵學生也是不錯的選擇。物理學科史上的每一項重大突破，都是以實驗為基礎，因此，將物理學史中的實驗范例，與教材中的物理知識結合在一起進行教學，能夠調(diào)動學生的學習積極性，也能夠培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，增強其對科學家的崇敬感，彰顯物理學科德育功能。以對“電磁感應規(guī)律”的教學為例，在課堂導入環(huán)節(jié)中，教師可應用多媒體技術，為學生展現(xiàn)與法拉第有關的資料，將法拉第花費十年時間探索電磁感應規(guī)律、經(jīng)歷千百次實驗失敗，終于得到了理想的實驗結果的故事簡要介紹給學生，讓學生正視物理學習中遇到的困難，潛心探究物理實驗，不斷突破困難，獲得物理學習水平的提升。

（二）培養(yǎng)學生的實驗表述能力

實驗表述能力是實驗能力的基礎之一。物理語言是嚴謹?shù)摹⒁?guī)范的，當前很多學生，在物理課堂中，不懂得如何規(guī)范地使用物理語言描述物理現(xiàn)象，不僅導致教師難以準確了解學生的學情，久而久之也限制了學生自身的成長發(fā)展。由此可見，在物理實驗教學中，教師亟需為學生傳授一些正確的實驗表述方法，訓練學生的實驗表述技巧，引導學生發(fā)現(xiàn)物理知識的嚴謹美、規(guī)范美。例如，在教學“牛頓第二定律”的過程中，教師應在指導學生進行物理實驗的同時，引導學生思索如何從a與F成反比、a與m成反比，得出F=ma，如何用科學的語言，描述物理結論，促進學生物理探究能力的平衡發(fā)展。

（三）培養(yǎng)學生的觀察能力

對于一個完整的物理實驗而言，觀察實驗現(xiàn)象、實驗結果，是必備環(huán)節(jié)。例如，對“用雙縫干涉測光的波長”這一實驗的探究，就很考驗學生的觀察能力。在實驗過程中，學生應仔細觀察亮暗條紋的變化，在此基礎上，得出準確的實驗結論;再如，對“勻變速直線運動”這一實驗的研究，就需要學生盡可能手眼并用，在打點計時器打下的紙帶中，選取點跡最為清晰的一條，舍棄密集的點跡，從便于測量的部位，選取一個開始點O，之后隔5個點取一個計數(shù)點，分別記作A、B、C、D，最終得出S1、S2、S3。上述實驗中，實驗結果準確與否，與觀察能力息息相關。在實驗教學過程中，教師應不吝引導學生細致觀察，手眼并用，從實驗細節(jié)入手，全面把握實驗現(xiàn)象，形成對物理知識的深層次認知。

（四）培養(yǎng)學生的操作能力

操作能力是物理實驗能力的基礎。實驗教學過程中，教師應加強對學生操作能力的訓練，引導學生通過實驗操作，更好地探究物理現(xiàn)象，透過物理現(xiàn)象，更好地總結物理規(guī)律，真正提升學生的物理實驗能力。以對“物體變化與外力做功之間的關系”實驗的教學為例，教師可先引導學生，利用如下方法探究實驗：做功方面，以一根、兩根、三根橡皮筋，改變外力做功，其他條件不變，此為控制變量法。亦可引導學生從轉化法的角度，探究這一實驗，結合小滑塊在光滑曲面上上升的高度，探究動能的大小，將動能轉化為動力勢能來測量。此外，還可引導學生用驗證牛頓第二定律的實驗器材來操作，此時，外力做功為mgs，理想模型方法下，繩子拉力T≈mg。可利用打點計時器，求出兩個點之間的速度，即v1、v2，從而求出動能的變化。上述幾種不同的實驗方法，體現(xiàn)的物理思想是不同的，教師可引導學生以小組為單位，分別測驗上述幾種實驗方法，感受對不同物理實驗的具體操作，發(fā)展物理實驗能力。

（五）培養(yǎng)學生的思維能力

“思維能力”這一素養(yǎng)極其重要，在物理實驗教學中，更多體現(xiàn)為學生為檢驗某一猜想而編制實驗方案或進行實驗操作的思路。在實驗教學過程中，教師應加強對學生的思維訓練，鼓勵學生靈活、獨立地思考物理現(xiàn)象，啟迪學生的深層次思維，促進學生思維品質(zhì)的發(fā)展。以對“驗證動量守恒”實驗的教學為例，實驗中，質(zhì)量為m1與m2的小球?qū)l(fā)生碰撞，碰前m1運動，m2靜止。依據(jù)動量守恒定律，可得m1v0=m2v2+m1v1，此時驗證速度問題，轉化為了驗證位移問題，即驗證m1OP=m1OM+m2ON是否成立。教師可帶領學生思索出現(xiàn)這種轉化的原因，學生依據(jù)實驗裝置（如圖1），不難分析出其中蘊藏的道理：小球飛離斜槽后做平拋運動，兩球下落速度相同，因此飛行時間也相同，可將m1v0=m2v2+m1v1轉化為m1v0t=m2v2t+m1v1t，時間t取小球下落時間，得v0t=OP，v1t=OM，v2t=ON，便得到了m1OP=m1OM+m2ON。顯然，學生對上述實驗現(xiàn)象的探究，分別用到了類比思維與簡化思維，物理實驗探究的繁瑣步驟得到了一定的簡化，學生的思維也得到了一定的啟迪，思維品質(zhì)得到了發(fā)展。之后，教師可引導學生圍繞這一實驗，以假說—演繹—驗證的思路，總結實驗內(nèi)容，發(fā)展學生的物理學習思維、鍛煉學生的核心素養(yǎng)。

（六）傳授學生科學方法

高中物理實驗教學過程中，教師應高度重視對學生良好實驗習慣的培養(yǎng)，不遺余力、不失時機地為學生傳授一些經(jīng)典的物理實驗探究方法，提升學生的物理實驗學習效率，培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)。例如，實驗推理法就是極為典型的物理實驗研究方法，如帕斯卡實驗推理;理想化實驗方法屬于科學抽象方法，如伽利略理想實驗方法;分析綜合法也是典型的物理實驗研究方法，如牛頓就是在實驗基礎上，利用這一方法，得出了牛頓三定律。教師可在物理實驗演示教學中，培養(yǎng)學生對上述物理實驗方法的掌握。如對于“平拋運動”演示實驗，教師應引導學生思索，如何證明物體在豎直方向上做的是自由落體？重點應觀察哪些實驗細節(jié)？久而久之，學生的物理學習水平與物理實驗設計能力均能夠得到長足的發(fā)展。

（七）培養(yǎng)學生的合作能力

高中物理教學中，很多實驗都需要學生以小組合作形式完成。因此，培養(yǎng)學生的合作能力，也是培養(yǎng)學生物理實驗能力的重要一環(huán)。教師應著力挖掘物理實驗中考驗學生合作能力的元素。如對一個實驗裝置的設計，往往需要多名學生的共同參與;對電學實驗的實物連接，也需要多名學生進行合作，教師可引導學生進行組內(nèi)分工：有的學生負責滑動變阻器，有的學生負責電源，有的學生負責用電器……各部分連接正確的情況下，學生就能夠較為成功地制作出整個實物裝置，之后就可以較為順利地完成整個實驗。對于一些發(fā)生速度較快的實驗現(xiàn)象，教師可引導學生以小組分工，決定由誰觀察實驗現(xiàn)象、由誰記錄實驗現(xiàn)象，讓小組中每一名學生都能夠參與物理實驗探究，在探究完畢后，也可坐在一起討論物理實驗，久而久之，學生的分工能力、合作能力與人際交往能力都會得到明顯的發(fā)展。

三、結束語

綜上所述，當前高中物理課堂中，學生的物理實驗能力發(fā)展得不容樂觀。為強化學生的物理實驗能力，教師應加強對實驗教學的改革，不斷汲取先進的教學方法，將各種別開生面、別出心裁的物理實驗一一呈現(xiàn)于學生面前，從啟迪學生的表述、觀察、思維、創(chuàng)新等一系列能力素養(yǎng)出發(fā)，潛移默化、循循善誘地發(fā)展學生的物理實驗能力，在實驗實踐中不斷提升，強化學生對物理現(xiàn)象的理解、對實驗細節(jié)的把握，促進學生核心素養(yǎng)的長遠發(fā)展。

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