思維碰撞有奇跡 實驗探究出真知

姚小龍

摘 要：在核心素養理念下，高中物理實驗教學是整個物理探究教學中的主要部分，隨著物理學科知識的不斷深入，當前的物理學科中需要注意的一個點就是加大物理實驗教學的引導和設計，透過多元化的實驗讓學生可以在物理思維和物理自主實驗探究學習上有十足的進步，因此在物理創新實驗的任務導向教學上下功夫是有價值的，是符合高中物理新課程標準和物理學科核心素養的要求的。

關鍵詞：思維碰撞;實驗探究;高中物理;創新實驗

中圖分類號：G633.7?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1673-8918（2022）21-0127-04

一、 引言

核心素養的發布對高中物理學科本身產生了較大的影響，尤其是在物理學科探究教學上，物理老師將進一步加大物理文化滲透、物理實驗探究和物理學習任務中的互動性等。這些變化是一個從機械被動的物理學科學習逐步走向一個主動的、自發的和充滿過程性探究的過程，在這個過程中，學生的物理探究意識和解決特定物理問題的思維都可以得到較好的發展，而物理創新探究實驗恰好可以非常好地去助力高中生的物理學習中的思維發展和學習策略的創新。

二、 高中物理創新實驗的教學背景

思維發展決定著高中物理學科的健康發展，尤其決定著高中生今后在物理學科方面的可持續發展。因此為了更好地提升高中生的物理學科的學習效率，需要不斷創設適合他們思維發展的學習活動，在這些學習活動中，他們的物理思維可以得到激發，尤其是利用實驗項目任務來激發他們去發現問題、分析問題和解決問題。這個看似簡單的過程卻對整個物理知識的學以致用有著非常重要的作用。因此基于思維碰撞來設計創新實驗教學非常有利于學生探究出更多的物理現象，透過物理現象看到物理學習的本質。這個也是核心素養理念下高中物理學科開展特色化物理課程革新與探究的必經之路。

（一）實驗創新教學需要學生親自參與學習探究

高中物理學科難學，究其原因主要是高中物理對物理知識的過程性探究的環節中需要較高的思維要求，另外對物理知識點的有機銜接和物理知識點的項目化設計也有一定的要求。作為物理老師應該不拘泥于教材本體，設計出豐富多彩的實驗創新活動，在這樣的活動中可以引導高中生更多參與實驗的原理設計，實驗的工具和實驗步驟的設計以及實驗方法的預先思考等，完成這些實驗中的核心環節將非常有利于學生的個性化發展和培養。

除了讓學生深入透徹地掌握各類物理知識以外，開展一系列物理創新實驗的目的還包括培養學生在物理實驗中動手操作的能力，物理創新實驗不能僅僅是讓老師操作，學生在一旁觀看，這樣會失去原本的教育意義。物理創新實驗對學生未來的發展也具有重要意義，可以讓學生在自己動手操作的過程中，逐漸打好大學物理實驗的基礎，此外，學生通過完成一系列實驗操作，還能從中獲得成就感和滿足感，極大地提升學生參與物理學習的興趣。物理老師以往都是在實驗中扮演主導者的角色，現在就可以適當進行調整，把自己轉換為一名引導者或旁觀者，只要選取的實驗沒有任何危險性，就要讓學生真正參與進實驗的設計和實踐過程中，從實驗選題到實驗內容再到最后完成實驗操作，都要充分調動學生的主觀能動性，老師要避免直接參與其中，更不能對學生的操作進行過度干預。在實驗中，老師要明確自己“引導者”的身份，可以為學生充分介紹實驗的相關理論，并在實驗進行前為學生準備好各類實驗用具。此外，如果學生遇到了一些困難，老師可以及時予以鼓勵和支持，然后在試驗徹底完成后讓全班同學一同為本次實驗做見證，這不僅可以將課堂知識寓教于樂，還能讓學生在這一系列操作中收獲一種自豪感，讓學生的實踐能力得到提升。

（二）實驗創新教學需要教師創新設計課堂活動

對高中生而言，他們如何能緊跟時代發展的步伐，在修訂的普通高中物理實驗教材體系中熟悉各種核心物理實驗，就需要教師從原有的以演示的實驗教學中走出來，積極去利用全媒體技術來打造形象逼真和啟發性強大的新實驗課堂。一旦做到這些才算是真正意義上的創新實驗，在創新實驗下才可以更好地將學生的物理動手操作能力和學生在物理學科學習方面的優勢培養出來，這是高中物理創新實驗教學必須要完成的內容，作為高中物理教師在設計物理實驗教學的前后應該重點考量的內容。

單項教學是傳統教學的主要特征，已經無法滿足當前高中物理教學活動與時俱進的發展需要?，F階段需要老師多多開展互動教學，在課堂上除了要和學生積極互動并鼓勵學生之間互動外，更要合理安排實驗演示，讓學生以小組形式參與其中，讓其能對理論知識有更為深刻的認識。高中物理的學科一般來說彼此間差異較大，而每個學生的學習能力都各有差別，這就要求老師充分了解班級中每個學生的學習基礎和能力，對出現的問題進行定點突破。通過鼓勵學生親自動手做實驗，確保每個人都能掌握好課堂上傳授的知識點。另外，老師要明確理論聯系實際的重要性，同時也要讓學生了解到物理原理以及規律源于實踐活動，讓學生認識到在高中物理學習中，實驗是不可或缺的重要一環，此外，老師還需要鼓勵學生學會在日常生活中應用課堂所學的知識，在授課時也要多聯系生活實際，向學生介紹目前先進的科研成果，全方位提高學生的學習能力。

（三）實驗創新教學需要教師優化實驗評價設計

在核心素養理念下，注重物理科學思維、物理創新精神和物理自主學習策略的培養以及利用物理學科知識來解決特定的生活化問題等。因此對高中物理老師而言，針對學生的思維培養方面的要求實際上是越來越高，另外在創新實驗教學中，最能激發高中生去積極探索，尤其是挖掘物理實驗中包含的知識要點，讓他們在學習中感受到學習樂趣的是“科學而靈活地創新實驗課堂教學評價”。這里所要求的教學評價不但要求有評價方案、評價指導，而且還需要有過程性的評價指導等。

三、 高中物理創新實驗教學中常見的共性問題疏導

雖然受到高中物理學科的核心素養的引導，當前相當一部分學校已經開始在努力地去探究高中物理實驗創新教學，但是通過對甘肅會寧高中學校的一些班級做了調研以后發現，在進行高中物理創新實驗教學中還存在以下幾個方面的問題。

（一）本區域高中物理創新實驗的理念認知的調研

學校物理學科教研組結合區域教研室的物理創新實驗的理論和模式，設計出了問卷調查量表，利用問卷星在線調研了片區1000名高一、高二學生，最后導出了對應的數據，透過這些核心數據可以發現在進行高中物理創新實驗教學中的核心概況，例如問卷調研的學生中有近30%的學生認為他們對高中物理創新實驗學習理念和教學參與模式是比較含糊的，而表示熟悉的人數的比例僅僅占據了16%，熟悉的也只有21%，這些數據足以說明該領域在落實高中物理創新實驗的過程中，相當一部分學生還沒有融入其中并感受到該模式與傳統高中物理實驗之間的內在差異。

（二）本區域高中物理創新實驗的設計步驟的調研

從圖1中的數據可以非常明顯地看到，在高中落實了高中創新實驗教學的實驗步驟的設計以后，學生總體對該實驗模式的評價和整體感知并不高，這也從側面反映了該實驗設計上的特色不夠，對學生的潛在影響力不夠，需要在后續的進一步推進中得到優化和提升。

圖1 高中創新實驗教學的實驗步驟設計整體感知調研

（三）本區域高中物理創新實驗課堂實踐的現狀

另外，課題組采用了聽評課和課堂觀察并結合學生客觀反映的形式對該模式滲透以來的課堂實踐進行了調研，結果見表1。

根據表1中所論述的內容可以發現：“高中物理創新實驗教學”的教學落實總體是好的，但是在課堂參與度上，還有27%的學生的參與度不夠好，在實驗步驟上還有16%的學生認為實驗步驟不夠規范，在實驗任務項目的統計上還有22%的學生對實驗項目的實質性不清楚，對參與興趣上，還有27%的學生認為一般。另外在實驗評價和學習成效上也存在一定的不足，需要在后續的課堂教學中加以重視。

四、 談高中物理創新實驗的任務導向教學策略構建

以人教版普通高中物理學科的教材為例，下文將圍繞創新實驗的設計和課堂實施來解決調研中存在的一些問題。

（一）基于創新實驗的微課堂鑒賞 整體優化學生實驗學習感知

針對學生對本實驗模式理念不清楚、理解不深入的問題，課題組認為可以借助微課堂技術來最大化改善整個實驗課堂的學習效率，讓學生對實驗步驟和設計理念有煥然一新的感覺，具體如下面的案例。

【例1】 老師在學科網下載一個針對“勻速直線運動”的微視頻，視頻中詳細地講解了設計原理，實驗儀器及其實驗儀器的具體操作，和學生參與此類實驗所需要的一些理念技能?？赐暌曨l后，老師將大家分成若干個小組，然后需要圍繞“我們如何利用現有的工具來證明：①勻速直線運動的特點。②勻速直線運動產生的條件以及積極思考勻速直線運動在現實生活中的運用”這兩大問題。經過先感知與反思再結合視頻去做實踐探究，在完成整個實驗學習過程以后，學生不但熟悉了勻速直線運動的理念，還會結合小組間的探討和個性化實驗探究來提升試驗設備組裝、實驗器具使用以及實驗原理的論證的能力和時效性。因此這樣設計的物理實驗課堂才是真正的創新。

有一些知識點，老師可能很難用淺顯的語言表達出來，學生也難以通過分析理解，這類問題可以通過視頻教學的方法來解決，現在隨著網絡科技的發展，網上有很多初高中物理實驗的視頻，詳細展現了實驗的全過程和相關細節，老師就可以通過讓學生觀看視頻的方式來帶動其學習，教師也能更好地指導學生，真正做到一舉兩得。

（二）基于物理實驗創新課堂預設 激發高中生試驗前的準備意識

要讓高中物理實驗創新課堂落實得更到位，不但要整體規劃好物理實驗的計劃和對應的課堂實施策略和實驗評價，還需要發動學生圍繞網絡學習App來做試驗前的準備。為了帶動學生的學習興趣，讓學生主動挖掘知識點，老師要營造出一種合理的物理教學情景，真正激發出學生的學習欲。老師要對物理教學中涉及的相關問題進行相應研究和探索，在教學過程中，啟發學生并引導其主動思考問題，調動其自主學習的能力。此外，老師還可以多與學生進行溝通，對難點問題可以共同探討，這樣可以最大限度地激發出學生的學習興趣，引導他們主動探尋知識，具體如下面的案例所示。

【例2】 以摩擦力的創新實驗教學為例，老師要引導高中生去做一個“靜摩擦力”的創新實驗教學，老師提前將實驗的預設圖畫和對應的實驗器材的圖畫設計成圖紙，然后傳到騰訊課堂的作業設計App，學生在進行實驗之前登錄App去預習實驗圖畫，之后將自己對實驗的理解和自己的創新想法寫到紙張上拍照后再上傳到App，物理老師可以及時登錄教師端口來集中檢查學生在實驗教學的準備上所做的努力和整體情況，然后將集中的問題和需要修正的地方在教學設計中加以潤色和修改，到了第二天的實驗課堂上引導學生去分組討論。選出最佳預設組，然后將實驗交給他們，其他學生觀看他們完成整個實驗步驟，再參加評價，在評價的過程中老師可以做對應的補充。

在高中物理教學過程中，老師教授理論只能讓學生掌握基本的知識點，但是開展落實物理實驗就可以讓學生在動手操作的過程中提升自己的科學素養，還能真正體會理論對實踐的指導意義。因此，為了能讓學生更加全面、深刻地學習物理知識，老師要積極主動開展物理實驗，組織并引導學生參與其中，切實提高學生的動手操作能力，使其掌握科學實驗的相關原理和方法。

（三）基于多元化的物理實驗評價 培養滿足學生實驗創新的價值感

在推動物理實驗課堂的“向心力”的探究創新實驗的過程中，物理老師需要考量物理創新實驗在理念創新、教學引導創新和課堂實驗中學生利用實驗解決特定問題的表現以及綜合能力。然后精心設計整個課堂的實驗教學中的評價策略和定制評價工具，體現規范性和科學性，具體的教學設計可以如下面的案例所示。

【例3】 物理老師可以采用小組評價的方式來評價學生之間協作完成實驗的表現，采用檔案袋法記錄學生操作實驗的具體情況和使用工具的熟練程度以及學生個性化參與實驗討論的綜合表現等。最主要的是要詳細記錄學生在創新實驗課堂中的階段性成果，利用錄制視頻和實驗報告表格填寫來完成，這樣的實驗評價可以滿足不同學生的需要，進而培養和滿足學生實驗創新的價值感。

保證學生在教學活動中的主體地位是當前教育改革的重中之重，教學者在開展物理教學的過程中，一定要以學生的長期發展為落腳點，帶動學生開展創新實踐，以科學合理的方式建設學生的自我發展機制，以此逐漸提高學生的學習效率。學生是否能獨立思考也是判斷教學質量的指標之一，在開展物理實驗的過程中，老師一定要做好引導，讓學生深入透徹地掌握知識點，體會物理學習的意義。此外，老師還可以在課堂中結合知識點聯系日常生活中的現象，讓學生在生活中也能巧妙運用課堂知識。老師要時刻嚴以律己，為學生做好模范。在遇到問題時，老師要積極和學生探討并主動溝通交流，通過建設相應的教學情景，安排創新實驗，保證學生能夠對常見的物理現象有全面的認識，盡可能激發出學生的學習欲望，使其在學習過程中端正學習態度，真正實現自主學習。針對學習能力或學習基礎不佳的學生，老師要及時對其進行鼓勵，創建相應的試驗情景，不要讓學生失去學習的信心，調動起他們的學習積極性，確保學生能主動學習，全面提高高中生物理學習的能力，要充分利用多元評價，助力物理課堂。

五、 結語

基于創新實驗課堂可以非常好地培養高中生的物理學習思維和利用物理實驗解決特定物理問題的能力，文章圍繞這一理念在調研的基礎上給出了應對策略，實現了研究的價值。

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