新課標(biāo)下優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的若干思考

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》以學(xué)生發(fā)展為核心，強調(diào)科學(xué)探究、證據(jù)推理、模型建構(gòu)、實驗操作等關(guān)鍵能力，注重物理知識與實際的聯(lián)系，鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中開展創(chuàng)新實踐[］。作為高中物理課程的重要組成部分，實驗是學(xué)生驗證物理猜想、獲取實驗數(shù)據(jù)、得出實驗結(jié)論的主要途徑，其重要性不言而喻。因此，教師在高中物理教學(xué)中需要兼顧提質(zhì)增效和創(chuàng)新實驗教學(xué)兩方面，及時更新教學(xué)理念，切實促進學(xué)生物理學(xué)習(xí)水平的提高。

一、新課標(biāo)下高中物理教學(xué)的新變化

（一）由知識本位轉(zhuǎn)向素養(yǎng)本位

傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)側(cè)重于知識傳授，片面追求成績提升，忽視了學(xué)生其他領(lǐng)域素養(yǎng)的培養(yǎng)，容易導(dǎo)致學(xué)生“死讀書，讀死書”。在新課標(biāo)背景下，高中物理教學(xué)逐漸由知識本位向素養(yǎng)本位轉(zhuǎn)變，在傳授物理知識的同時，注重學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。教師可通過主題式學(xué)習(xí)、項目式學(xué)習(xí)、創(chuàng)新物理實驗教學(xué)等方式，使學(xué)生深入探究物理知識的內(nèi)在含義與本質(zhì)特征[2]。

（二）由教師講授轉(zhuǎn)向?qū)W生探索

在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)中，部分教師受應(yīng)試教育思維影響較深，秉承“教師主講，學(xué)生主聽”的理念進行單向灌輸，未能滿足學(xué)生的真實學(xué)習(xí)需求，導(dǎo)致學(xué)生往往以被動的姿態(tài)參與知識探究，這極大阻礙了學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。在新課標(biāo)背景下，高中物理教學(xué)逐漸由“教師講授”轉(zhuǎn)向“學(xué)生探索”，突出學(xué)生在課堂上的主體地位和學(xué)習(xí)中的主動性，教師則更多地發(fā)揮方向引導(dǎo)與方法指導(dǎo)的作用。

（三）由理論主導(dǎo)轉(zhuǎn)向?qū)W用一體

在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)中，理論性知識的講解權(quán)重較高，學(xué)生參與物理實驗的機會較少，他們難以通過實踐檢驗所學(xué)物理知識的客觀性、科學(xué)性。在新課標(biāo)背景下，高中物理課程注重學(xué)用一體，即理論知識與實踐操作并重，讓學(xué)生在物理實驗中理解物理原理，提升學(xué)生的物理實驗?zāi)芰Α?shù)據(jù)分析能力和問題解決能力[3]。

二、新課標(biāo)下創(chuàng)新高中物理實驗教學(xué)的重要性

（一）深化知識理解，促進理論與實踐的融合

在新課標(biāo)背景下，創(chuàng)新實驗教學(xué)是高中物理教學(xué)提質(zhì)增效的重要一環(huán)，其核心要義在于深化學(xué)生對所學(xué)物理知識的理解，并促進理論知識與實踐操作的有機融合，讓學(xué)生在動手實踐中親身感受物理現(xiàn)象，從而更透徹地理解其內(nèi)在邏輯。此外，物理實驗是一項綜合性活動，需要學(xué)生綜合運用物理知識，在分析實驗數(shù)據(jù)、整合實驗結(jié)論的過程中驗證實驗猜想。

（二）培養(yǎng)實踐技能，提高問題解決能力

創(chuàng)新實驗教學(xué)強調(diào)動手操作與實踐演練。學(xué)生在實用性強且富有挑戰(zhàn)性的物理實驗中，可熟練掌握實驗步驟，進而在操作器材、觀察現(xiàn)象的過程中更加游刃有余。同時，實驗本身就是提出問題、驗證猜想、解決問題的過程。學(xué)生在掌握實驗技能的基礎(chǔ)上，能夠通過物理實驗提高解決問題的效率和質(zhì)量，在潛移默化中增強解決問題的能力和自信。

（三）激發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)

高中物理知識具有抽象性、系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性。學(xué)生若只是機械記憶物理知識，則難以深入理解其內(nèi)涵，更難以發(fā)展高階思維。在新課標(biāo)背景下，創(chuàng)新實驗教學(xué)有助于解決這一問題。在多樣化的實驗中，學(xué)生能夠從多角度、多層面開展探索，進行自主提問與理性質(zhì)疑，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)。

三、新課標(biāo)下創(chuàng)新高中物理實驗教學(xué)的具體策略

（一）科學(xué)劃分小組，激發(fā)實驗積極性

受物理基礎(chǔ)、個人認(rèn)知、發(fā)展?jié)摿Φ戎T多主客觀因素的影響，高中生的物理實驗水平不可避免地存在差異。教師若采用“一刀切”的方式開展實驗教學(xué)，則會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗與獲得感，造成“學(xué)優(yōu)生‘吃不飽’、學(xué)困生‘吃不下’”的局面。因此，教師需對學(xué)生進行科學(xué)分組，組建結(jié)構(gòu)合理、氛圍融洽的物理實驗小組，在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的自主實驗?zāi)芰εc協(xié)作探究能力，確保每位學(xué)生都有充分參與實驗的機會。小組成員分工協(xié)作，為完成實驗任務(wù)共同努力，逐漸培養(yǎng)團隊合作精神與協(xié)作意識[4]。教師應(yīng)確保分組的科學(xué)性，在明確整體實驗?zāi)繕?biāo)的同時，為學(xué)生分配適宜的任務(wù)，進一步激發(fā)學(xué)生的實驗積極性。

以人教版高中物理必修第二冊第五章第三節(jié)“實驗：探究平拋運動的特點”為例，在開展實驗教學(xué)前，教師可綜合評估學(xué)生近期的課堂表現(xiàn)、測驗成績、興趣愛好、人際交往情況等，據(jù)此進行科學(xué)分組。各小組應(yīng)人數(shù)相近、能力水平相當(dāng)，為創(chuàng)新實驗教學(xué)奠定組織基礎(chǔ)。隨后，教師要布置實驗任務(wù)：小組長負責(zé)整體把控實驗進程；組員分別擔(dān)任器材管理員、操作員、數(shù)據(jù)記錄員和分析員等角色。成員在完成本職任務(wù)的同時，也需了解其他環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容，以達到觸類旁通的效果。同時，教師需明確本次實驗的目的：（1）通過實驗描繪平拋運動的軌跡；（2）判斷平拋運動的軌跡是否為拋物線；（3）根據(jù)軌跡求出平拋運動的初速度。明確實驗?zāi)康暮螅處熆珊喪鰧嶒炘恚浩綊佭\動可視為水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動，通過運動分解，分別研究物體在水平方向與豎直方向的運動特點，從而推導(dǎo)平拋運動規(guī)律。這一原理闡釋為學(xué)生參與實驗提供了方向性指引。

（二）設(shè)計趣味實驗，寓教于樂

高中生普遍課業(yè)壓力大，長期處于緊繃狀態(tài)，十分需要輕松愉悅的課堂氛圍和寓教于樂的物理實驗來緩解壓力、放松心情。為解決這一問題，教師可引入趣味實驗，依托其新穎性和趣味性的特點，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲。創(chuàng)新實驗教學(xué)并非一朝一夕之功，需要教師持續(xù)投入、久久為功，制訂科學(xué)的實驗教學(xué)計劃，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地探索物理實驗內(nèi)容，實現(xiàn)階梯化提升[5]。因此，教師應(yīng)立足具體教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的心理特點和興趣愛好，在物理實驗中融入趣味元素，如引入趣味游戲、講述物理故事、開展趣味競賽等，讓學(xué)生充分感受到參與物理實驗的樂趣。

例如，在“實驗：探究平拋運動的特點”的教學(xué)中，教師可融入趣味元素，賦予實驗一個趣味化的名稱—“平拋運動大偵探”，并設(shè)計實驗背景。比如，物理偵探社接到一項緊急任務(wù)：在一顆名為“平拋星”的神秘星球上，物體正以一種未知方式運動，導(dǎo)致星球生態(tài)受到影響。作為偵探社成員，學(xué)生需通過實驗揭開“平拋星”物體運動的奧秘。這一趣味化實驗背景能有效吸引學(xué)生，激發(fā)其參與實驗的興趣。

（三）滲透生活元素，體現(xiàn)學(xué)用一體

物理源于生活，用于生活，揭示著宏觀世界的運行規(guī)律與微觀世界的內(nèi)在奧秘。正因如此，高中階段的許多物理知識與學(xué)生的實際生活密切相關(guān)，為在物理實驗中滲透生活元素奠定了基礎(chǔ)。在生活化物理實驗中，學(xué)生能夠?qū)⑺季S代入生活情境，自覺聯(lián)想到日常所見所聞、所思所感，并將課堂所學(xué)知識、實驗所得結(jié)論應(yīng)用于實際，從而完成知識遷移，體現(xiàn)新時期高中物理教學(xué)“學(xué)用一體”的原則。基于此，教師在創(chuàng)新物理實驗教學(xué)的過程中，應(yīng)采取引入生活實例、展示實物、創(chuàng)設(shè)真實情境等方式，在高中物理實驗教學(xué)與實際生活之間搭建橋梁，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的意識和能力。

針對“實驗：探究平拋運動的特點”一課，教師可以開展“雙軌平拋運動”實驗。雖然此實驗通常在實驗室環(huán)境中進行，但教師可以嘗試將其原理與學(xué)生生活中常見的現(xiàn)象進行對照，以降低學(xué)生的理解難度。例如，教師可引入生活實例創(chuàng)設(shè)情境：“在日常生活中，大家都有過扔紙飛機的經(jīng)歷。如果紙飛機被扔出的角度與力度合適，它將沿著一條拋物線飛行一段距離。”接著指出生活實例與實驗原理的聯(lián)系：“紙飛機被扔出時，受到水平方向的推力和豎直方向的重力作用，因此其運動軌跡符合平拋運動規(guī)律。”隨后，引導(dǎo)學(xué)生利用實驗器材進行操作：將兩個小球靜置于同一高度，用小錘擊打彈性金屬片后，一個小球沿水平方向拋出（做平拋運動），同時另一個小球由靜止釋放（做自由落體運動）。在實驗過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生觀察兩個小球的運動軌跡，比較它們是否能同時落地。接著，讓學(xué)生改變高度與小錘擊打力度，多次重復(fù)實驗，觀察實驗現(xiàn)象。之后，教師可以加入電磁鐵裝置以控制小球同時釋放，學(xué)生可觀察到二者在空中相遇，從而理解平拋運動的水平分運動是勻速直線運動。在此基礎(chǔ)上，教師可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象與結(jié)論建立坐標(biāo)系，分析平拋運動的軌跡與特點，并鼓勵學(xué)生將實驗獲得的新知在生活中加以運用。

（四）注重數(shù)字賦能，拓寬學(xué)生視野

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)視聽資源的廣泛應(yīng)用，數(shù)字賦能高中物理實驗教學(xué)的重要性愈加凸顯。數(shù)字技術(shù)在化靜為動、化繁為簡、化抽象為形象等方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，有助于打破時空限制，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的跨時空共享，在推動教育公平的同時，也能橫向拓寬學(xué)生的視野，使學(xué)生接觸到更為豐富的物理知識[6]。基于此，教師應(yīng)積極利用多元化的數(shù)字化教學(xué)設(shè)備創(chuàng)新物理教學(xué)。例如，利用智能學(xué)習(xí)平臺構(gòu)建物理學(xué)科知識圖譜，并輔以人工智能技術(shù)實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)；借鑒國家中小學(xué)智慧教育平臺上的優(yōu)質(zhì)教案延伸實驗教學(xué)，將抽象的物理概念轉(zhuǎn)化為具體的圖表、動畫或視頻；運用數(shù)字化實驗設(shè)備（如傳感器、數(shù)據(jù)采集器等）實時記錄與分析實驗數(shù)據(jù)。通過數(shù)字賦能，教師可以將高中物理教學(xué)提質(zhì)增效與實驗教學(xué)創(chuàng)新的要求落到實處。

針對“實驗：探究平拋運動的特點”一課，教師可從國家中小學(xué)智慧教育平臺選取關(guān)于“傳感器法”的實驗教學(xué)視頻供學(xué)生觀看，為其后續(xù)的自主實驗提供參考。觀看視頻后，引導(dǎo)學(xué)生利用預(yù)先準(zhǔn)備的傳感器與計算機進行數(shù)字化實驗。物體在運動過程中會持續(xù)發(fā)射超聲波脈沖與紅外線脈沖。學(xué)生應(yīng)在確保接收器與計算機連接穩(wěn)定后，通過接收器測量脈沖時間差，據(jù)此計算物體位置與速度，從而獲取平拋運動的軌跡與數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束后，教師應(yīng)要求學(xué)生以小組為單位，通過交流討論、互學(xué)互鑒的方式，分享實驗過程的心得體會與經(jīng)驗教訓(xùn)，進行思維碰撞與智慧共享，進一步深化對平拋運動特點的理解。

四、總結(jié)

總而言之，受教學(xué)理念、教學(xué)模式、實驗方法等多重因素的影響，現(xiàn)階段高中物理實驗教學(xué)仍存在不足。這對新時代高中物理教師發(fā)揮教學(xué)智慧、創(chuàng)新實驗教學(xué)模式提出了更高要求。在新課標(biāo)的引領(lǐng)下，為推進高中物理教學(xué)提質(zhì)增效，教師應(yīng)以創(chuàng)新實驗教學(xué)為切入點，準(zhǔn)確把握高中物理教學(xué)的新變化、新動向，堅持“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。教師要在充分發(fā)揮自身指導(dǎo)作用的基礎(chǔ)上，賦予學(xué)生充分的學(xué)習(xí)自主權(quán)，引導(dǎo)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、協(xié)作探究、深度學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實踐中，切實提高物理學(xué)習(xí)水平和實驗?zāi)芰Α?/p>

[參考文獻]

[1］楊慶忠，謝春樹.借助生活化素材促進高中物理實驗教學(xué)提質(zhì)增效的路徑［J］.數(shù)理化解題研究，2024（33）：80-82.

[2」邱國莉.核心素養(yǎng)視域下高中物理創(chuàng)新實驗的設(shè)計方法與途徑［J］.數(shù)理天地（高中版），2024（18）：108-110.

[3]周迅.聚焦核心素養(yǎng)，創(chuàng)新實驗教學(xué)：以高中物理教學(xué)為例［J］.新課程教學(xué)（電子版），2024（15）：8-10.

[4］楊彩彩.新課標(biāo)下高中物理實驗教學(xué)優(yōu)化創(chuàng)新路徑探索［J].考試周刊，2023（48）：118-121.

[5］程顯立.試論高中物理實驗改進與創(chuàng)新對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)［J］.高考，2023（15）：36-39.

[6］馬旭紅.新高考背景下高中物理課堂教學(xué)提質(zhì)增效實踐探索：以高中物理實驗教學(xué)為例[J].數(shù)理天地（高中版），2023（4）：17-19.

究［J].高考，2022（20）：111-113.[5］趙冉.核心素養(yǎng)視域下的高中英語作業(yè)設(shè)計探索：導(dǎo)向、驅(qū)動、支撐［J］.中國教育學(xué)刊，2024（增刊1）：183-185.