高中物理創新實驗教學策略探究

高財遠

摘 要：物理是一門以實驗為基礎的學科，物理學科的發展和進步離不開物理實驗，學生物理核心素養的形成和發展也離不開實驗，特別是隨著課改的不斷推進和深化，實驗教學已從原來簡單地讓學生掌握實驗步驟和實驗結論到現在更加注重學生實踐能力和創新能力的培養。在新的教育形勢下，教師需要對傳統實驗教學模式進行改進和創新，加強對學生實驗設計和實驗創新等能力的培養和訓練，指導學生運用物理知識解決實際問題，讓學生做到學以致用，全面提升學生的能力與素養。

關鍵詞：高中物理；實驗教學；情境；項目；第二課堂

中圖分類號：G63 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-9132（2023）13-00６７-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2023.13.0２２

物理實驗在高中物理教學中占據著十分重要的地位，它不僅可以讓學生親歷物理知識的形成過程，幫助學生更好地理解和掌握物理知識，還有助于學生物理素養和物理技能的養成，同時也是培養學生創新精神的“沃土”。在傳統的物理課堂上，教師用口頭講實驗代替了學生做實驗，用教師演示實驗代替了學生自己動手操作，而且在很多教師和學生眼中，實驗總是處于被動的位置，教師為了幫助學生應付考試而教，學生也是為了分數才學。這種應試型的實驗教學模式已經無法適應當前物理教學改革的趨勢，也難再滿足學生的學習需求。為此，高中物理教師需要創新實驗教學策略，運用現代化的教學手段和多樣化的教學方法提升實驗教學的趣味性、知識性和探究性，為學生提供動手操作的時間和空間，讓學生在親身體驗中掌握物理知識、方法和技能，提升學生的科學素養，為國家和社會培養高素質、應用型的人才。

一、高中物理實驗教學存在的問題

（一）實驗教學內容單一

在當前的教育教學中，很多教師和學生都存在著“一考定終身”的觀念，認為高考決定著學生未來的人生走向，因此把提高物理成績作為教與學的起點和終點，把學生困在題海中，打消了學生學習的積極性。教師以提高學生的應試能力和解題能力作為教學的主要目標，圍繞教學大綱和考試大綱為學生提供大量實驗題，用刷題的方式訓練學生解決實驗題的能力，導致學生學到的都是死知識，缺乏實戰經驗和物理思維能力。當學生面對一些新穎、靈活的實驗問題時就會束手無策、無從下手，不能把所學的物理知識有效遷移到新的物理實驗中，違背了實驗教學的初衷。

（二）實驗教學方式單調

物理實驗是一項充滿趣味性的教學活動，其教學形式應當是靈活多樣的，但在實際教學中并非如此。有些教師沒有認識到實驗的重要性，為了節省課堂教學時間，把很多需要學生動手操作的實驗用多媒體進行演示或者只是口頭“講”實驗，雖然學生也能夠從中了解到實驗過程和實驗結論，但是語言描述和動畫模擬并不能替代現場實驗對學生的吸引力，甚至還會導致學生對實驗結論產生懷疑的態度，影響科學素養的形成。高中生對外界事物具有濃厚的好奇心和強烈的求知欲，在實驗教學中教師沒有意識到學生的這一心理特點，往往是把實驗的結果先告訴學生，然后再利用實驗進行驗證，這種驗證性的實驗教學模式挫傷了學生的探究欲望。

（三）學生實驗能力薄弱

高中物理所涉及的知識點多且復雜，知識也比較抽象，給學生的物理學習帶來了一定的難度，導致學生對實驗的積極性不高，即使有意愿加入到實驗教學中，也僅僅是對實驗現象感興趣，無法掌握實驗的本質，學生缺乏實驗基礎，造成了實驗效率偏低的現象。教師不讓學生參與到實驗設計、儀器選擇、成果展示等活動中，師生之間的互動相對較少，限制了學生的思維發散。還有些學生參與實驗教學的目的不正確，他們往往只是為了應付考試而參與實驗，在課外很少主動設計和思考實驗，實驗能力薄弱，不能將所學的物理知識靈活地運用到實驗中。

二、高中物理創新實驗教學策略

（一）創設實驗情境，激發探究興趣

物理是一門以實驗為主的學科，物理實驗在物理教學中具有重要的作用。在實驗教學中，如果教師采用長驅直入的方式，很容易讓學生抓不住重點、找不到關鍵，影響物理實驗效率。所以，教師可以結合實驗內容和實驗目的創設與之相關的實驗情境，將特定的情境作為實驗教學的鋪墊，把視覺形象和實驗教學的價值結合起來，讓學生在視覺感知下進行積極的思維活動，激發學生的探究興趣。良好的物理實驗情境可以開闊學生的視野，降低物理實驗的理解難度，發揮學生的主體地位，形成比學趕超的學風，深化對物理實驗的認知，構建起系統化的物理知識網絡。

高中物理教學中的很多實驗在物理學史上具有關鍵意義，這些實驗是一代又一代的科學家智慧與汗水的結晶，推動了物理學科的發展。在實驗教學中，教師可以用物理學史的內容為學生創設實驗情境，通過動畫、視頻等方式演示物理學家的實驗探究過程，還可以結合教學內容講述相關物理學家的生平事跡、取得的研究成果等，把物理實驗與豐富多彩的歷史背景相結合，深化學生對物理知識的感知，引導學生以科學家為榜樣，樹立崇高的理想和信念，同時也可以激發實驗探究的興趣和自信。教師可以從網絡中查詢當前的物理前沿資料，利用多媒體展示當前物理學領域取得的成就，讓學生在感嘆強大科技力量的同時增強實驗動力，激發學生發明創造的欲望。高中生已經具備一定的生活經驗，但這些生活經驗并不是完全正確的，有時也會成為學生思維的障礙。教師可以從學生的生活經驗和已有認知出發，為學生創設形式多樣的問題情境，在學生的已有認知和實驗現象之間有意地制造矛盾和沖突，引導學生在觀察中提出問題，并通過自主實驗加以驗證，鼓勵學生自我修正和自我完善，培養科學態度。

（二）改良傳統實驗，發展探究能力

傳統的物理實驗相對枯燥，缺乏吸引力和新鮮感，學生在學習的時候容易感到厭煩。為此，教師可以鼓勵學生發揮聰明才智，對這些傳統實驗加以改良，使改造后的實驗更加貼近學生的實際情況，更容易激發學生的參與興趣。在當下，“從生活走向物理”是高中物理教學的重要理念，教師要樹立生活化的教育觀，指導學生將生活元素融入物理實驗中，利用易得的生活材料和廢舊物品對傳統實驗進行改進和創新，用生活物品替代傳統的實驗器材，還可以在不影響實驗結論的前提下改變實驗步驟、實驗環境、實驗條件，打破教條主義，培養學生的科學創新精神。

物理實驗改良要體現創新性和綜合性的特點，鼓勵學生發揮聰明才智，提出各種各樣的想法，設計新型實驗，揭示物理原理。教師可以設計主題式的改良實驗活動，給學生拋出實驗主題，激活課堂，使學生自主獲取新知識。比如人教版高中物理實驗《研究平拋運動》，要求學生通過經歷實驗探索過程，鍛煉思考的全面性、準確性。如果教師只是按照教材中的實驗方案進行教學，學生很快就會失去興趣，并且不會再進行深入的研究，使物理實驗水平受到限制。如今，教師給學生發放思維導圖，將與本節課內容有關聯的內容都展示出來，鼓勵學生創新求變，自主設計出實驗方案，并且進行討論和計算，得出實驗結論。有的學生提出利用斜面小槽等器材，讓鋼球從斜槽上滾下來，沖過水平槽飛出后做平拋運動，由此來深入研究平拋運動，理解平拋運動是勻變速運動，其加速度為g。還有的學生提出利用有孔的塑料瓶向外噴水，以此來研究平拋運動，以形象直觀的方式給學生以清晰的認識，強化知識與生活相聯系的意識。

（三）運用項目教學，豐富學習體驗

物理教學的主要目的重在培養學生的實踐能力和探究能力，這就需要教師多為學生提供動手操作的條件和機會，讓學生經歷探究的過程，在實驗中學習科學知識和科學探究的方法，提高分析問題和解決問題的能力。在日常教學中，教師可以引入項目式教學，學生通過合作完成某一特定的學習項目，帶來一種全新的學習體驗，形成具有特色的實驗課堂。項目的完成過程就是物理知識的學習過程，有利于改善學生被動學習的現象，構建高效的物理實驗課堂。教師要尊重學生的個體差異，同時也要突出學生的主體地位，和學生一起確定實驗項目任務，使實驗項目學習的主題更加貼近學生的學習興趣，使學生積極主動地加入項目的實施過程中。

為了保證項目完成的效果，教師可以采用小組合作學習的方式，按照“組間同質，組內異質”的原則把學生進行科學合理的小組劃分，并對每個小組進行職責分工，在小組內設置小組長、操作員、記錄員、觀察員等，通過分工協作和小組成員間的交流與討論，讓學生深刻理解實驗原理、了解實驗現象、得出正確實驗結論，拓寬物理思維，培養學生的合作意識。在實驗項目實施過程中，教師還可以利用信息技術搭建網絡交流平臺，利用微信、釘釘等軟件組建班級學習群，讓學生在群內進行實時互動，相互交流經驗，共同探討在實驗中遇到的困難和問題，打破課堂時間與空間的限制，實現實驗教學中的實時互動和互相學習，活躍實驗教學氣氛。在實驗項目結束后，教師還要鼓勵學生用圖片、視頻等形式呈現項目成果，讓每個小組派一名代表向教師和其他學生講述小組的實驗過程和實驗心得，讓每個小組的學生都能收獲成功的喜悅，同時也可以從教師和其他學生的評價中對自己小組的實驗加以反思，產生更多新想法、新思路，培養學生科學嚴謹的學習態度。

（四）引入信息技術，開發學生潛力

信息技術的發展為物理實驗的改進和創新提供了有利條件，教師可以把數字化的實驗系統融入實驗教學中，利用先進的信息技術手段，讓學生更直觀地觀察物理現象，更深刻地揭示物理規律，促進學生對物理知識的主動構建，養成良好的實驗習慣。由于學生觀察力有限，有時很多實驗現象觀察不到，有時數據過多、過大，很容易造成實驗誤差。為此，教師可以利用傳感器來感應實驗過程中的微小變化和瞬間變化，并將其生成圖像、表格、視頻等，實現實驗過程的可視化、直觀化，把實驗誤差降到最小，提高實驗結論的準確性，加深學生對物理實驗的了解。

演示實驗是實驗教學中必不可少的內容，但受教學空間和實驗本身的限制，有些實驗現象學生在課堂上是觀察不到或觀察不清的。以前遇到這樣的情況，教師就會要求學生死記硬背實驗結論，不做進一步的拓展和延伸，脫離了學生的實際水平。在新時期，教師可以引入實物展臺，把演示實驗的操作過程利用投影進行放大，提高實驗的可見度。還可以利用手機或錄像機拍攝下實驗的全過程，在課堂教學中用視頻或AI技術進行展示，通過放大、暫停、慢放、動畫模擬等功能，讓學生更直觀地看到實驗過程，減少學生觀察的難度。同時，物理教師可以利用微課視頻輔助實驗教學，使學生在物理實驗的學習中更有針對性和方向性，豐富物理思維。比如人教版高中物理實驗《探究加速度與力、質量的關系》，教學的重難點是使學生在研究三個物理量之間關系的同時運用相應的運動學公式解答物理問題。在教學中教師將每一個知識點制作成微課視頻，并且上傳到班級共享平臺中，學生根據實際需要進行觀看學習，不僅能夠提升自主學習能力，還有利于鍛煉邏輯思維能力，體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

（五）開辟第二課堂，感受實驗樂趣

物理實驗教學不用局限在課堂上，還要積極開辟第二課堂，給學生提供寬松的施展空間，提供更豐富的物理實驗資源，讓不同水平的學生都能夠在第二課堂活躍起來，盡情享受實驗帶來的樂趣。在第二課堂上，教師要培養一個又一個的“實驗達人”，使學生保持快樂的心情，設計具有獨特性和科技性的物理實驗，最大限度地提升高中生的物理核心素養。值得注意的是，第二課堂需要師生共同維護，在實際工作中有些教師只做旁觀者，給學生布置了實驗任務就結束了，無法發揮物理實驗的實效。

為了挖掘物理學科的文化魅力，打造第二課堂品牌，學?？梢蚤_展校園物理科技節，引導學生在科技節里展示自己的才能，設計各種新型的物理實驗器材，或在物理論壇或者網站中發表自己的言論等，聚焦學生能力培養，使高中生的想象力和創造力得到鍛煉。物理實驗不應該是獨立的，要與其他學科有效融合。在高考中有些物理實驗與化學實驗被設計成一道題，這就要求高中生不僅掌握扎實的物理基礎，還要對化學知識有清晰的認識，這樣才能夠輕松解決物理實驗問題，激發學生對物理學科學習的興趣。教師還要鼓勵學生制作物理手抄報，在制作過程中對物理知識的掌握更牢固，而且還優化了學生的語文思維和繪畫能力，讓學生從感性認識上升到理性認識。

三、結語

總而言之，高中物理實驗教學的創新和變革是勢在必行的，符合新課程改革的要求，有利于凸顯物理教學的優勢和特色，增強學生的物理實驗素養。作為高中物理教師，我們必須堅定教學信念，積極開發多樣化的實驗環節和實驗內容，并善于運用信息技術構建輕松的學習情境，融入先進的物理理念，幫助學生掌握科學的實驗方法和實驗思想，實現全面發展。

參考文獻：

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