高中物理實驗教學改革的探索

林璐

【摘要】實驗是高中物理教學重要內容，亦是學生了解物理學、感受學習樂趣、增強學科素養的一大渠道.實驗教學能提質增效，能優化高中物理育人效果.如何提升實驗教學水平，成為教師要解決的問題之一.本文通過探析高中物理實驗教學改革的策略，以期為提高高中物理教學綜合質量提供參考.

【關鍵詞】高中物理；實驗教學；理念優化

新課標指出，物理是學生了解自然物質運動規律、相互作用、基本結構的基礎學科，實驗是學生了解自然物質并形成物理觀念的一大舉措.為了使物理知識更加直觀，并能給學生主動獲取知識的機會，教師注重開展實驗教學活動，然而有些教師存在教學理念欠佳、形式單一等問題，這就會弱化物理實驗的育人效果.基于此，為了提高高中物理教學質量，探析實驗教學改革的策略顯得尤為重要.

1 高中物理實驗教學改革的著力點

1.1 凸顯環境、社會、技術、科學的相關性

新課標指出，教師需通過物理教學實踐助力學生認識到環境、社會、技術及科學之間的關系，在此前提下增強社會責任感，并能形成正確的科學觀、價值觀.為了做到這一點教師要多角度展開實驗教學活動，

例如 教師在進行“實驗：探究小車速度隨時間變化的規律”的教學時，可以引導學生圍繞“為何在有些路段要限速”這一話題積極討論，將社會問題與物理知識融合在一起，而后以“怎樣限速最合理”為導向組織學生實驗，并用實驗模型驗證推測，因為在實驗環節學生要搜集整理汽車時速相關數據，所以會關注汽車行駛速度與時間的關系，還會以“小車速度隨時間變化的規律”為基礎，迸發創新精神，利用實驗材料模擬具體路段，構建虛擬環境，進行限速實驗，進而利用實驗結論制定限速通行管理方案，使學生能用物理知識解決現實問題，亦可強化社會責任感與安全意識.

1.2 在實驗教學中滲透學科素養

高中物理課程助力學生洞悉物理學科本質，在此前提下從科學態度及責任、科學探究、科學思維與物理觀念等角度出發，確保學生能具備物理核心素養.新高考注重考查學生學科素養，可以用物理概念、計算公式直接解答的問題有所減少，取而代之的是具有生活性、創意性與變化性的問題，同時引導學生用實驗思維探究.基于此，教師需把實驗教學與學科素養融合起來，使學生能在實驗活動中形成與強化物理素養.

例如 教師在進行“實驗：探究加速度與力、質量的關系”的教學時，可以通過實驗驗證牛頓第二定律，增強學生物理觀念，養成學生“求甚解”的良好學習習慣，為了確保學生能高效完成物理實驗，教師要教授學生用控制變量法解決實驗問題，先控制質量m不變，再討論F與a之間的關系，而后控制F不變，改變質量m，根據實驗現象探究m與加速度a之間的關系，這不僅能幫助學生形成科學思維并提升科學探究能力，還利于學生理順實驗思路，提高實驗成功的幾率[1].

1.3充分運用教材資源

學生參與實驗活動、剖析實驗結果并利用實驗結果解決具體問題的基礎是掌握了物理知識，并具備建模能力、觀察能力等素養，為了做到這一點教師要運用物理教材，幫助學生奠定自主實驗、創意實驗的基礎，以免學生在實驗活動中背離物理學科，出現實驗自主性與趣味性較強、指導性與知識性不足的消極現象.

例如 教師在進行“實驗：探究平拋運動的特點”的教學時，可以立足大單元，鼓勵學生創制思維導圖，依托發散思維吸收物理知識，回顧本單元的知識點，如平拋運動定義、特點、基本規律、公式等，進而為實驗提供理論依據，確保學生的創想有根據、有支撐.在探究平拋運動規律時，教師運用作圖法引領學生觀察與探析，教師鼓勵學生使用此法展現實驗結論，將具體的數據代入坐標系，用以驗證實驗結果是否正確，這可為學生改進實驗方案指明方向，還能引領學生在實驗活動中反復嘗試，最終得出理想的結果.理論可指導實踐，在“雙新”背景下，教師要善用物理教材，指引學生靈活運用理論知識，在此基礎上追求理實一體的實驗教學效果.

2 高中物理實驗教學改革的現狀

2.1 教學理念欠佳

教學觀會影響育人效果，有些教師實驗教學理念陳舊，習慣以自我為中心，用歷屆高考真題創設實驗情境，側重引導學生探究獲取高分的方法，學生不僅很難在實驗活動中產生興趣，還會倍感壓力，過于關注“解題套路”，難以強化物理素養.

2.2 實驗形式單一

通過分析高中物理實驗教學現狀可知，部分教師習慣用示范教學法帶領學生做實驗，雖然教師示范引導能確保學生在實驗中少走彎路，但那些“彎路”是學生迸發科學精神、強化物理觀念、積累實驗經驗的關鍵，教師要給學生“走彎路”的機會，助其在糾偏時探索發現、積極創新、挖掘潛能.基于此，教師要解決實驗形式單一的問題，為學生融入實驗及全面發展奠定基礎.

2.3 實驗體系不全

在物理課上部分教師將實驗過程、實驗結果視為重點，輕視實驗前期準備，有些學生存在不了解實驗目標、方法等內容的情況，實驗過于盲目，較為依賴教師的要求與指導，在實驗中思維混亂且缺乏主動性，這就會影響到物理實驗教學的效果[2].

2.4 實驗作業缺位

實驗作業是高中物理實驗教學的一部分，有些教師存在實驗作業功能較弱、形式僵化等問題，一方面學生鮮少有機會做實驗類的作業，另一方面很難在做作業時提升物理素養，還會因作業無趣、總量過多而承受較大的壓力，減弱其學習熱情，這不利于學生基于作業增強科學探究能力.

3 高中物理實驗教學改革的路徑

3.1 理念優化，夯實教改基礎

教師優化教學觀是提高物理實驗教學有效性的關鍵，基于此教師要做到育人為本，推行生本教育理念，根據高中生的能力、基礎、興趣設計實驗教學活動，在此基礎上留意學情方面的差異，重視因材施教，推行分層教育理念，大致把實驗分為三類，拓展類、提升類、基礎類，其中基礎類實驗為物理核心素養較差學生而準備，拓展類實驗為具有旺盛精力、飽滿熱情、扎實基礎，較強能力的學生而準備，鼓勵每位學生都完成提升類實驗任務，能在實驗活動中逐步強化科學探究能力、物理觀念等素養.教師為了讓物理實驗有吸引力可推行STEAM理念，打破學科壁壘，把物理科學與藝術、數學、工程等方面融合在一起，用以激活學生的物理思維，使學生能在實驗過程中主動實踐、提問、創新.

例如 教師在進行“實驗：驗證機械能守恒定律”的教學時，可以在工程中嵌入實驗，營造真實的工程建設情境，當前有些工程建在土體含水率較高的區域，軟弱土層會影響地基的穩定性，還會埋下安全隱患，那么可使用強夯法處理軟基，改變土體含水率，教師在介紹工程案例的前提下指引學生做實驗，再現地基強夯過程，在重力做功系統內探究機械能是否保持不變，繼而把工程與物理融合在一起，賦予實驗情境真實性與豐富性，用多元情境驅動學生實驗探索、假設、論證，繼而提高物理實驗教學改革的有效性.

3.2 形式創新，拓寬實驗渠道

教師在改進物理實驗教學手段的過程中要增強創新意識，積極拓寬物理實驗育人渠道.

例如 教師在進行“實驗：用單擺測量重力加速度”的教學時，可以實施“微課+任務驅動+合作互助”的實驗教學模式，借助介紹類微課渲染情境，說明實驗意圖，使學生能借助小視頻回顧理論知識，并明確實驗目標，找準實驗方向，在此基礎上列明實驗任務清單，如“理解實驗原理”“學會組裝實驗設備并優化實驗系統”“精準測量單擺周期、擺長”“使用累積法高精度測量”“利用測量數據計算重力加速度”等，上述任務可確保學生在合作實驗過程中能形成合力，能在彼此啟發、協作的基礎上完成實驗，同時強化物理觀念、科學探究能力等素養.教師在支架教育理念的支撐下規設實驗小組，各組成員能力互補，可攜手實現實驗目標.

因為物理素養較差學生容易脫離實驗教學活動，加之實驗裝置數量有限，所以合作實驗是較為高效的育人舉措，學生能通過生生互動彼此鞭策與監督，避免出現有學生掉隊的情況.微課具有啟發性，圖文并茂，內容豐富，可吸引學生參與實驗活動.微課亦是師生互動載體，教師基于成果導向理念設計微課，使學生能從介紹類、演示類、練習類及其他類型微課中獲取實驗靈感，調動實驗自主性，為學生探究、合作與自學提供工具，繼而優化以學生為主的物理實驗教學效果[3].

3.3 體系完善，加強實驗指導

為了使學生實驗思維更為完整，理順實驗思路，提高實驗效率，在此基礎上增強科學探究能力，教師要完善實驗育人體系，同時加強實驗指導.

例如 教師在進行“實驗：用雙縫干涉測量光的波長”的教學時，可以先說明實驗目的，如“仔細觀察，歸納總結白光、單色光干涉條紋的特點”“測定單色光波長”等，而后引領學生基于理實一體回顧物理知識，剖析實驗原理，為了使原理解析更為直觀，教師鼓勵學生作圖，直觀展現屏、擋板、激光束三者位置關系，并能借助圖例說明實驗過程，教師在學生分析實驗原理及實驗過程的基礎上助其推測，猜想實驗結果，以及可能產生誤差的原因，其目的是提前優化實驗方案，預見實驗問題，為高效實驗做好準備.在實驗過程中，教師要說明一些注意事項，如“必須保證縫平行”“要保障單縫、濾光片、雙縫、光源、屏位于遮光筒軸線上”“要多測暗條紋、亮條紋中心的距離”等.教師基于“實驗目的探究－實驗原理與過程分析－實驗結果預測－小組實驗－實驗結果分享－優化實驗方案”構建螺旋狀閉環式育人體系，使學生能帶著目的實驗，還能在推測、質疑、歸納等高階思維的支撐下持續優化實驗結論，這能增強學生的科學精神、物理觀念等素養[4].

3.4 作業增效，提高教學質量

物理實驗類作業利于學生開闊視野、積累實驗經驗、解決實際問題，在此過程中掌握物理知識，并能具備物理知識應用能力.

例如 教師在進行“傳感器”的教學時，可以將“以防治病蟲害為出發點利用傳感器，并創制模型”視為一項作業，學生會利用網絡搜集資料，了解農業領域傳感器的用途，在此前提下聚焦本地區農業病蟲害防治需要及現狀，思考傳感器起效的辦法，以解決具體問題為指向，使用材料制作模型并展開實驗活動，繼而助力學生開闊眼界，還能強化創新精神、社會責任感、物理觀念、科學探究能力等素養.再如，教師在進行“實驗：用油膜法估測油酸分子的大小”的教學時，可以將“使用家中隨處可見的材料創新實驗”視為一項作業，其目的是基于遷移認知、創客理念調動學生創新實驗的積極性，使學生能通過創意實驗產生成就感，并能從實驗活動中獲得樂趣，進而更樂于實驗，增強其科學精神.

4 結語

綜上所述，高中物理實驗教學改革利于學生強化學科素養，基于此教師要凸顯環境、社會、技術、科學的相關性，充分運用教材資源，并滲透物理素養，還要優化理念，創新育人形式，完善實驗教學體系，并高效設計實驗類作業，繼而落實高中物理實驗教學改革目標.

參考文獻：

[1]王遠虎.基于核心素養的高中物理探究性實驗學習效果的評價設計[J].物理教師，2022，43（06）：16-21.

[2]葉曉強.高中物理實驗教學中學生核心素養的培養[J].西部素質教育，2022，8（09）：91-93.

[3]孫怡晨，張彥波，萬子倫等.STEM教育理念與高中物理實驗的融合探析——以測量重力加速度為例[J].中國現代教育裝備，2022（08）：46-50.

[4]殷國英.高效信息化課堂在高中物理實驗教學中的應用探析[J].中國新通信，2022，24（07）：203-205.

[5]沈亮亮.新高考背景下高中物理實驗教學[J].文理導航（中旬），2023（03）：82-84.