引入有效實驗建構高效物理課堂

【摘要】實驗是物理教學的核心策略和方式，為了進一步服務于高效物理課堂的建構，教師需要不斷優化實驗教學，直指其落實的有效性，將實驗的趣味性、實踐性、操作性、實證性融為一體，以此促進實驗教學效果的達成，服務于學生科學探究能力的提升、科學思維的進階。

【關鍵詞】實驗；高中物理；核心素養

在高中教育階段，實驗是物理教學的基礎，在整個課程教學中有著極為重要的地位，起著相當關鍵的作用，其中實驗是對理論知識很好的補充、驗證和還原，兩者不可割裂，共同構成完整的物理知識體系。在高中物理教學中，教師需根據實際教學需求積極引入有效實驗，豐富知識呈現形式，創新教學模式，帶領學生在實驗的輔助下進行學習，既有利于他們更好地理解與掌握物理理論知識，還能夠鍛煉動手能力，不斷積累操作經驗，從而建構高效課堂。

一、巧妙創新物理實驗，建構高效物理課堂

1.科學創新物理實驗，發掘學生學習潛能

在高中物理課程教學中，實驗可以把抽象、復雜、靜態的知識直觀、簡便、動態地呈現出來，有助于學生的理解與記憶。不過要想進一步提升實驗教學的質量，教師不能僅僅局限于以往的教學內容講授方式，要做好創新工作，突破教學模式，打破固有的思維限制，挖掘學生的物理學習潛能。同時，高中物理教師也要鼓勵學生敢于創新，對傳統實驗進行革新，使他們充分展現出個人能力與天賦，改善實驗教學成效。

在“運動的合成和分解”教學過程中，教師可對“蠟塊運動”實驗進行創新，用量筒代替玻璃管（如圖1所示），指導學生進行如下操作：將圖釘插入到蠟塊上以后投入裝滿水的量筒之中，讓蠟塊沉至底部；向量筒里倒入適量的食鹽，用軟木塞塞住量筒口，輕輕搖動使食鹽完全溶解，觀察蠟塊上升情況；秒表的示數恢復至0時，將量筒迅速倒置過來，把蠟塊上升到頂端所需的時間記錄下來，然后重復上述操作，且在蠟塊上升的過程中移動量筒。之后，教師要求學生對得到的實驗數據進行對比，使其通過分析、研究后發現，無論量筒移動與否，蠟塊上升的時間與速度均保持不變，這說明運動的等時性與獨立性，隨后指導學生繼續利用該實驗裝置，嘗試把合運動軌跡給描述出來，且判斷出性質。這樣教師通過創新實驗形式，將演示實驗轉變成學生實驗，使其在實踐中獲得知識與技能，讓他們理解運動合成與分解的意義。

2.科學引入創新實驗，增強學生感性思維

在高中物理教學中，高效課堂并非自然形成的，而是要師生雙方共同配合與努力，通過有效舉措建構高效課堂，突出物理教學的系統化與科學性。在具體的高中物理課堂教學中，教師可緊扣所授內容科學引入創新實驗，事先準備好所需的實物、模型或道具等，轉變教學形式，據此設計和操作實驗，將物理知識直觀、生動地呈現在學生面前。既可以降低知識的理解難度，還能夠增強他們的感性思維與認知，為建構高效物理課堂提供更多有利條件。

在開展“圓周運動”教學時，教師拿出一個鐘表，現場演示時針、分針和秒針的運動實驗，要求學生仔細觀察、交流這些指針的運用情形，借勢導入圓周運動，并在課件中呈現一些日常生活中經常出現的圓周運動，如摩天輪、脫水桶、風車和齒輪的轉動等，使其直觀認知圓周運動，初步激活他們的感性思維。接著，教師講述：“人們在研究物體的運動情況時，通常比較關注運動的快慢，研究物體沿直線運動時，可以采用在單位時間內對位移情況進行描述，當研究物體圓周運動時該如何描述呢？”然后以臺式電扇為例，在扇葉上標出紅、藍兩種顏色的點，同中心軸的距離長短不一，用手輕輕撥動扇葉，以此引入創新實驗，帶領學生觀看兩類點的運動軌跡，交流各個點的運動情況，提示他們采用比較法，發現兩類點在一樣的時間內經過的弧長不一樣，通過的長度越大速度就越快，反之運動得慢，由此得出線速度的概念，隨后運用同樣的方法研究角速度、周期等知識。這樣教師提前準備好課堂上要用到的實物道具，通過創新實驗直觀呈現圓周運動現象，引領學生研究線速度、角速度和周期等物理概念，使其記憶的更為深刻，形成牢固記憶。

二、明確學生主體地位，建構高效物理課堂

1.引入獨立操作實驗，鍛煉學生動手能力

物理科目具有典型的實驗特征，從物理概念的產生、形成，到規律、性質的歸納，都離不開實驗的輔助或驗證，實驗也是研究物理現象的常規手段與重要途徑。不過高中物理教師在課堂教學中，引入有效實驗應當是鼓勵學生親自參與到實驗的設計、操作等環節，使其通過實驗觀察與驗證物理知識，從而形成對知識更為深刻的了解與認知，推動高效物理課堂的建構。

在“形變與彈力”教學中，教師先設計教學語言：“撐桿跳高時運動員要用到桿，跳水運動員起跳時要用到踏跳板，均運用的是彈性形變發生時產生的彈力，大家還可以列出哪些實例？”學生結合生活經驗提到摩托減震、跳跳床、射箭等，隨后讓學生思考這些彈力是怎么產生的，并借機導入新課。接著，教師指導學生動手操作壓縮海綿與彈簧，用手彎曲竹片等小實驗，據此營造情境，使其描述實驗現象。之后，教師簡單描述微小形變的實驗裝置：將一個裝滿氣體的氣球緊套在玻璃瓶口，上面貼一個玻璃鏡片，指導學生親自動手操作實驗：保持入射光線位置固定不變，讓光線經過平面鏡進行反射，最終落至一把刻度尺上，出現一個光亮點，然后用力按壓玻璃瓶子，發現光點會在刻度尺上進行移動，原因是玻璃瓶出現形變，讓平面鏡的位置出現細微變動。

2.設計小組合作實驗，活躍學生科學思維

在新時期的高中物理課堂教學中，教師可組織學生采用小組合作的方式進行實驗探究，使其明確實驗的目的、設計條件、原理與步驟，通過操作實現預期效果，提升他們的合作意識與實驗技能，并活躍科學思維。

以“向心力”教學為例，教師先為各個小組分發一個帶細繩的小球，引領他們提出本組所要研究的問題，如：向心力和向心加速度的方向一樣嗎？兩者有什么關系？哪些因素會影響到向心力大小？與ω、v分別有何關系？如何測量和計算？向心力的特點有哪些？會產生怎樣的作用效果？是否為合力？是什么物體施加的力？圓周運動半徑保持不變的原因是什么？等等。之后，教師指導學生利用手中的工具設計實驗，將繩子固定在平滑的桌面上，以繩子長度為半徑進行圓周運動，一起分析小球在做圓周運動時都受到哪些力的作用？力的方向如何？假如改變小球的速度，那么繩子受到的大力大小是否發生變化？讓他們繼續操作實驗，研究向心力的性質。對于上述案例，教師將實驗操作的主動權交給學生，以小組為單位進行，提出本組所要研究的問題，思維變得活躍起來，讓他們在合作中操作實驗，增強協作意識與實驗水平。

三、合理改進原有實驗，構建高效物理課堂

1.適當改進實驗方案，有效提升教學效果

為真正發揮出實驗應有的功能與價值，教師要想方設法適當改進實驗方案，不僅需要解決硬件條件不足的問題，還要提高實驗的精準度。教師可從實驗儀器、設置或者思路等方面加以改進，提升實驗教學效果，增強學生學習體驗，發展他們的核心素養，建構高效課堂。

在“摩擦力”教學中，當學習到“測量靜摩擦力”時，教師先帶領學生回顧靜摩擦力的概念，提出問題：靜摩擦力的產生需要哪些條件？作用效果是什么？在他們分析后加以歸納，指出接觸與加壓導致靜摩擦力產生，接觸面需要粗糙的物體產生相對運動趨勢，對物體相對運動產生阻礙的作用效果，從而處于相對靜止的狀態。接著在實驗環節，教師指引學生改進教材中安排的實驗裝置，先把拉力傳感器固定在小車之上，再用一根細繩把木塊連接到拉力傳感器上面，并將長木板水平放置在桌面，從另外一端拉動拉力傳感器，然后對受力情況進行分析，指出拉力與靜摩擦力相對平衡，隨后拉力增大，最終找出最大靜摩擦力。如此，教師先引領學生鞏固理論知識，為實驗操作做準備，再巧妙改進實驗裝置與過程，有效消除實驗中的誤差，使其得到的結果更加科學與精準，從而提升實驗效果。

2.借助信息技術優勢，改進實驗呈現形式

實驗在高中物理教學中本就占據著重要地位，為實現高效課堂的建構，不能僅僅依靠理論知識的講授，還需把握好實驗教學的契機，在帶領學生學習物理知識的同時，提升他們整體物理素養。高中物理教師在平常的課堂教學中，應借助信息技術優勢，改進實驗呈現形式，帶領學生在設計、操作、觀察、記錄與分析實驗中強化學習能力，使其對物理原理獲得更為深刻的認識，從而幫助他們構建完整的物理知識體系。

例如在“磁場 磁感線”教學過程中，教師先在多媒體課件中展示回旋加速器、質譜儀、電流表與指南針的圖片，簡單介紹我國在磁方面發展史，然后拿出兩塊磁石，現場演示同極相斥、異極相吸的小實驗，引領學生類比電場知識感知到磁鐵附近有磁場，磁場會對磁石產生力的作用，使其討論磁場是否只來源于磁鐵，引發他們的認知沖突。接著，教師利用信息技術手段演示經典的奧斯特實驗，注意電流方向應南北放置，要求學生認真觀察通電前與后的磁針變化情況，簡單分析原因所在，讓他們意識到電池周邊也會出現磁場。之后，教師引領學生結合牛頓第三定律闡述磁針會對電流產生力，并親自動手操作“磁場對電流發生作用”的實驗，同時搭配信息技術手段將看不到的磁感線展示出來，結合實驗再次分析電流之間是否會在磁場中出現相互作用，指導他們總結磁場的來源和性質，形成統一認識，磁極之間、電流之間、電流和磁極之間的相互作用均通過磁場發生，隨后繼續借助信息技術改進實驗深入研究磁感線的相關知識。

總而言之，在新時期教育背景下的高中物理課堂教學中，教師需始終以新課程標準的要求為基本導向，根據具體教學內容與實際情況有的放矢地引入有效實驗，為學生帶來良好的學習體驗與感受，使其擁有更多親自動手操作實驗的機會，通過實驗收獲相應的知識與技能，提高他們的學習效率，全面促進高效課堂的建構。

【參考文獻】

[1]董超，孫輝.基于科學探究的高中物理實驗教學設計—以“單擺”為例[J].中學物理，2023（10）.

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