提高高中物理教師創新實驗教學素養的策略

摘 要：在高中課程體系中，物理作為一門抽象性極強的科目，離不開實驗的助力與支持.實驗既具有驗證物理理論知識的效果，還能夠培養學生的動手操作能力與邏輯思維能力，教師應做好策略引領工作，不斷提升自身創新實驗教學的素養，助推學生更好地學習物理知識.

關鍵詞：高中物理；課堂教學；創新；實驗教學素養

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）24-0080-03

收稿日期：2023-05-25

作者簡介：王晶（1983.12-），男，江蘇省如皋人，中學一級教師，從事高中物理教學研究.

基金項目：本文系南通市教育科學“十三五”規劃課題“提高高中物理教師創新實驗教學素養的實踐研究”（課題立項號：FZ2020009）

自從新一輪課程改革推行以來，在高中物理教學中，對實驗教學提出更高的要求，而且在新課改背景下，實驗教學所占比例越來越大.教師要給予高度重視與格外關注，對原有實驗進行科學合理的創新，提高自己的實驗教學素養，帶給學生更為新穎的學習體驗，同步培養他們動腦思考、動手操作與動口交流等多項能力.

1 創新實驗教學模式，提升學生參與程度

1.1 鼓勵學生自主操作，提高實驗教學質量

在新時期教育背景下，教學主體已經由教師轉變為學生，在高中物理教學中，無論是在理論知識講授環節，還是實驗操作環節均是如此.教師首先需及時轉變教育觀念，明確學生的主體地位，創新實驗教學模式，提升他們的參與程度.在高中物理實驗教學環節，教師應為學生提供更多親自動手操作實驗的機會，自己則從旁做到指導者與輔助者的工作，鼓勵他們通過自主操作探究物理世界的神奇，使其積累更多物理學習經驗，提高實驗教學質量^［1］.

例如，在進行“彈力”教學時，教師先要求學生拿出事先準備好的鋼絲、銅導線、橡皮筋、彈簧、竹片等材料，通過觀察、觸摸、把玩等活動感知這些材料的特點，使其結合親身體驗交流各自的感受，讓他們初步認識塑性、彈性、彈力等概念.接著，教師指導學生親自動手實驗，在同一彈簧或者橡皮筋下面掛不同數量的鉤碼，認真觀察實驗現象，交流自己的想法，使其探究橡皮筋或者彈簧的形變程度與彈力大小之間的關系，引導他們得到三種不同的結論：彈簧的伸長與拉力成正比；可用于工程技術上；能夠根據同樣的道理設計制作一個簡單的測力計.之后，教師帶領學生演示實驗：用彎曲的鐵片把小球彈出，彎曲的橡皮泥無法把小球彈出，彎曲的鐵片不與小球接觸，無法把小球彈出，使其通過實驗對比分析與討論彈力產生的條件，知道彈力的作用過程.隨后教師引導學生繼續自主操作實驗，使其研究與歸納彈力的方向，幫助他們不斷積累實驗學習經驗，逐步提升實驗教學的整體質量.

1.2 引入小組合作模式，升華實驗教學效果

高中物理知識同初中相比，不僅廣度有所提升，難度與深度自然也在增加，有時學生僅靠個人經驗與知識很難順利完成實驗任務，還極易陷入到困境之中，影響他們的正常學習，這時就要引入小組合作模式，使其在互幫互助中完成實驗探究.具體來說，高中物理教師在實驗教學中可根據實際情況安排小組合作實驗任務，一起制定實驗方案，使其順利完成實驗操作，突破疑難障礙，升華實驗教學效果^［2］.

比如，在開展“摩擦力”教學時，教師先要求學生回顧與描述初中時期所學的摩擦力概念，指導他們動手做一個小實驗：用逐漸增大的水平力推動地面上的桌子，直至推動一段距離，使其體會且分析桌子受到推力及摩擦力的作用，對靜摩擦力與滑動摩擦力產生感性認識.接著，教師組織學生在小組內研究靜摩擦力，操作如下實驗：在水平桌面上放置一個小木塊，用彈簧測力計沿著水平方向用較小的力拉木塊但保持木塊不動，并不斷緩慢地增大拉力，注意觀察彈簧秤的示數變化，使其發現隨著拉力的逐漸增大，彈簧秤的示數也在不斷變大，然后繼續實驗：在彈簧測力計指針下輕塞一個小紙團，會隨指針移動，作為指針到達最大位置的標志.以剛才的實驗為基礎繼續用力，當拉力達到一定的值時木塊開始移動，這時拉力會突然變小，要求他們記下最大值，討論后發現靜摩擦有限度.隨后教師繼續組織學生在小組內研究滑動摩擦力，使其結合控制變量法探討影響滑動摩擦力大小的因素，鍛煉他們的合作實驗能力.

2 借助信息技術優勢，創新物理實驗形式

2.1 利用信息技術手段，模擬物理實驗現象

在高中物理教學中，創設適宜的教學環境具有一定的促進作用，特別是在實驗教學中，教師可以結合具體教學內容打造良好的課堂環境，引入相應的物理實驗，讓學生知道這一物理現象產生的原因，激起他們的學習興趣，使其表現得更為積極.為順應新時代的發展趨勢，

教師可借助信息技術優勢創新物理實驗形式，利用信息技術手段模擬一些難以演示或者較為微觀的物理實驗現象，直觀、清晰地呈現在學生面前，促使他們透徹理解知識^［3］.

以“萬有引力定律”教學為例，由于本節課涉及到的知識比較抽象，純粹憑借教材內容對萬有引力進行解讀，學生理解起來難度較大，而借助常規實驗演示的方式，也難以讓他們把萬有引力知識同實驗聯系起來，很難想象出萬有引力定律的畫面與情境.在這一情況下，教師應事先根據課本知識通過網絡渠道搜集一些有關太陽與行星在太空中運動的視頻，以此當作萬有引力的實驗現象，利用信息技術手段模擬出來，在播放過程中繼續運用信息技術標注出太陽和行星之間的相互作用力，為學生帶來直觀實驗現象，使其清晰看到太陽和行星相互吸引的運動軌跡，讓他們切實意識到萬有引力的存在，且形成深刻印象與牢固記憶.這樣在這一過程中，其實就是借助現代化信息技術把抽象的萬有引力現象演示、模擬出來，還原實驗現象，讓學生明顯看到與課本內容相契合的現象，使其把物理知識同實際實驗現象關聯起來，促使物理知識的學習不再抽象，驅使他們更好地理解萬有引力原理.

2.2 運用信息技術仿真，優化物理實驗環境

高中物理是一門實踐性和實驗性均比較強的科目，實驗更是貫穿于整個物理教學.不過實驗也有著一定的規律性，為幫助學生探尋出準確結果，他們往往需要反復操作同一個實驗，使其最終獲得預期學習效果.隨著新課改的推進，高中物理實驗教學模式也在不斷創新，信息技術已經得到廣泛運用，教師可以運用信息技術的仿真手段優化物理實驗環境，突破時間與空間的限制，帶給學生良好的學習體驗，幫助他們輕松理解與掌握實驗中蘊涵的知識.

在“電源和電流”教學中，本節課運用學生已經學過的等勢體上電荷分布和轉移情況，引領他們分析恒定電場形成的過程，并引出電源和恒定電流的定義及物理意義.通常情況下，教師會直接拿出電流表，講授電流表的使用方法、注意事項等內容，指導學生利用電流表實物進行實驗操作，不過在操作過程中會不少問題，如：一些同學擔心把電流表損壞，不敢操作；有的同學則認為無法直接看到電源產生電流的過程，以及不同電流大小在導線中的傳送情況，這樣他們的實驗操作能力很難得到鍛煉與提升，更是無法深刻理解相關理論知識.這時教師可利用信息技術手段打造仿真的實驗環境，指導學生利用計算機軟件操作實驗，使其自主完成實驗操作，以免出現損壞實驗儀器的情況.

3 創新物理實驗操作，提高實驗教學素養

3.1 適當改進原有實驗，助推學生高效學習

教材中安排了不少實驗，但是有的實驗現象不是特別明顯，或者效果一般，對其進行創新或者改進是相當有必要的，這也是提高高中物理教師創新實驗教學素養的有效途徑之一.具體來說，高中物理教師在平常的實驗教學中，可以根據實際情況與教學需求適當改進原有實驗的裝置、操作方式及流程等，帶給學生更為直觀與明顯的現象，使其更好地理解物理原理與規律，助推他們高效學習^［4］.

比如，在實施“超重和失重”教學時，教材中安排的內容是人在加速上升的電梯中對地面的壓力這一實際問題，雖然能很好地體現出生活化教學理念，但是課本中提供的實驗是在電梯地板上放一個臺秤，讓人站在臺秤上面，當電梯加速向上或者向下運動時，可以根據臺秤的示數看到超重與失重現象，這顯然不切實際，無法在課堂上演示出來.此時，需要教師設計能在課堂上完成的實驗.

3.2 引入數字化的實驗，帶領學生精準探究

數字化實驗是信息技術與科學技術不斷發展和更新下的產物，一般由數據采集器、傳感器以及計算機輔助軟件等構成，具有測量、采集與處理數據的功能.在高中物理教學中，要想提高高中物理教師創新實驗教學素養，引入數字化實驗是相當有必要的，而且還是高中物理實驗實現現代化、提升實驗檔次、加速同國際接軌的一個重要途徑.對此，高中物理教師應巧妙引用數字化實驗，為學生提供更為精確的數據，帶領他們精準探究物理原理與規律^［5］.

總之，在高中物理教學活動中，實驗教學的重要性不言而喻，是對理論知識很好的補充、驗證與還原，關系到整體教學質量的高低，教師應給予格外關注與認真對待.結合物理學科的特點制定多元化的教學策略，真正提高創新實驗教學素養，引導學生在實驗助力下對物理原理進行研究與探索，使其手、腦、口均得到鍛煉，提升他們的物理綜合素質.

參考文獻：

［1］ 牛福玲.新課程標準下高中物理實驗創新研究：以力學實驗為核心［J］.高中數理化，2021（22）：49-50.

［2］ 潘如卉.基于學生有效學習的高中物理實驗教學策略探究［J］.新課程導學，2022（04）：70-71.

［3］ 朱小宏.創新物理實驗 推動學生發展：高中物理實驗教學的有效策略［J］.高考，2022（13）：135-137.

［4］ 袁富國.培養學生思維品質的高中物理實驗創新教學研究與實踐［J］.試題與研究，2022（19）：45-46.

［5］ 邢慶偉.高中物理教學中創新實驗的設計與實踐探究［J］.中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2021（09）：181-182.

［責任編輯：李 璟］