以問題為導向的高中物理實驗教學策略

隨著新課程改革的不斷深化，傳統教學方法已經無法滿足學生學習成長需求。物理是一門以實驗為主的自然學科，實驗教學是培養學生核心素養的關鍵環節。從當前高中物理教學現狀來看，還存在許多問題，如實驗教學以教師演示為主、學生參與度不足，實驗局限于驗證性操作，導致實驗教學流于形式、實驗設計單一，缺乏與學生生活的聯系等。這使高中物理教學質量一直得不到有效提升，阻礙了學生的全面發展。面對當前高中物理實驗教學中存在的困境，教師要及時引入創新教學方法，以問題為導向開展高中物理實驗教學，通過在真實情境中設計開放性問題，引導學生以小組為單位進行問題分析、方案設計和動手實踐，在這個過程中培養學生的知識能力和素養，從而真正發揮高中物理實驗的育人效果，促進學生核心素養發展。

一、以問題為導向的高中物理實驗教學的優勢

以問題為導向的高中物理實驗教學可以通過真實情境創設、驅動性問題設計以及課堂主體身份的轉變，打破傳統實驗教學模式的局限，營造積極探索的學習氛圍，提高學生學習效率。這種教學模式的突出優勢體現在以下幾個方面。

（一）激發學生學習動力

物理是一門以實驗為主的自然學科，實驗教學是高中物理教學的重要組成部分。在傳統高中物理教學中，教師大多使用多媒體技術演示實驗流程，學生模仿實驗操作的方法開展實驗教學，學生只是被動地跟隨視頻或者教師的親身示范，模仿相關的動作，如根據視頻內容選擇固定的實驗器具、藥品，按明確的步驟進行實驗，觀察明確實驗現象，這種枯燥的教學方法很容易使學生產生抵觸心理，導致學生課堂參與度較差。以問題為導向的高中物理實驗教學可以將學生由被動變為主動，在教學中以學生感興趣的話題引入本節課要學習的實驗內容，進而將抽象的物理概念和原理轉化為具體的任務目標，鼓勵學生自主設計和組織實驗，進而激發學生的好奇心和探究欲望，確保學生積極參與其中，并獲得高效學習效果。

（二）促進學生核心素養發展

在當前快速發展的社會背景下，教育對學生提出了新的要求，培養學生核心素養成為高中物理教師關注的首要問題。實驗是初中物理教學的重要內容，在高中物理實驗教學中，以問題為導向的實驗教學強調學生的自主探究和深度學習，在這個過程中，學生需要經歷：問題分析——實驗設計——數據分析——結果反思等復雜問題解決過程，這不僅可以加強學生對物理概念和原理的理解和掌握，還需要學生運用邏輯思維、批判性思維等方式思考分析實驗誤差來源，培養學生嚴謹的科學態度，形成持之以恒、不斷探究的學習態度，促進學生核心素養的發展。

（三）提高學生物理認知能力

以問題為導向的高中物理實驗教學可以借助真實問題引發學生的思考，這種教學模式把學生從被動接受知識和機械模仿的實驗教學中解放出來，給予學生更大的發展空間，讓學生以自主探索和問題解決的方式深入理解物理概念和原理，在觀察中分析看到的物理現象，研究發生的物理規律，這可以拓展物理學習的深度和廣度，加深學生對所學知識理解，還能提高學生動手實踐能力，全面提升學生的物理認知能力，確保學生以積極的心態和優異的物理能力主動參與今后的學生物理學習，滿足學生的學習成長需求。

（四）提升學生合作交流能力

問題導向教學強調學生之間的互動和合作，鼓勵學生以小組為單位進行問題的分析探討，在共同交流合作中解決問題，獲得豐富的學習體驗。在小組互助合作中，每個學生都可以提出自己對問題的看法，闡述自己的思路，在多元思路的引導下，可以給予學生更多的問題解決方向，實現知識共享和技能互補，提升學生合作交流能力的同時，豐富學生問題解決思路，確保學生獲得更大的學習收獲，能以積極心態投入到今后的物理學習中去。

二、以問題為導向的高中物理實驗教學策略

（一）創設問題情境，激發學生實驗興趣

高中物理實驗教學的目的是讓學生在自主探究和親身實踐中，深入理解物理概念和規律，促進學生科學思維和動手能力的發展。但是受到長期應試教育理念的影響，無論是教師還是學生都認為讓學生親手操作實驗耗時耗力，壓縮了學生習題練習和應試技巧掌握的時間，降低了學生學習效率。這種理念造成學生對實驗學習缺乏興趣，參與度較差，已經無法滿足當代教育對學生的培養要求。在這一背景下，高中物理教師要及時轉變自身教育理念，認識實驗教學的重要性，并在教學中通過問題情境創設，引發學生思考，讓學生對接下來的實驗教學內容產生強烈的興趣，從而以積極的心態投入其中，獲得高效的學習效果。在教學中，教師要確保創設的問題情境緊緊圍繞實驗內容和明確教學目標開展。例如，教師可以圍繞物理學家的故事創設問題情境、結合當前科技前沿創設問題情境、借助實驗演示創設問題情境，讓學生關注實驗中可能遇到的難點和易混淆點，在實踐中解決教師提出的問題，并發現新的問題，在不斷地解決問題中更好地理解和掌握物理知識，提高課堂教學效率。

以2019魯科版高中物理“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗教學為例，教師可以通過實驗演示創設問題情境，借助直觀的演示引導學生觀察現象、發現問題，激發學生的興趣和探究欲望，進而引導學生積極參與其中。教師可以在講桌上搭建一個斜坡，準備一輛玩具小車，讓學生主動上臺進行演示，學生將小車放在斜坡的頂端，松開小車，讓小車自然下落并觀察小車的運動軌跡，重復幾次，便于學生更好地觀察和思考。在直觀演示中，學生可以清晰地看到玩具小車的運動軌跡，接著教師提出問題：“在觀察中，我們可以清晰地看到玩具小車的運動軌跡，那么如何對玩具小車滑行時的速度變化規律進行描述呢？是否能借助實驗，預測小車在某個時間點的速度呢？”在這個問題下，學生展開分析討論：“小車的運動軌跡有規律嗎？如何借助實驗了解其運動規律呢？怎樣明確小車在某一時間點的運動速度呢？”在這些問題的驅使下，學生會積極參與實驗的設計和組織，在動手實踐中深化相關物理概念，提升學生實驗技能。

（二）引入生活問題，深化學生實驗理解

高中生面臨高考的巨大壓力，日常學習任務繁重，學生每日沉浸在不斷的學習和刷題中，難免會對枯燥的教學內容產生排斥心理。為了減輕學生對物理實驗學習的抵觸心理，高中物理教師要結合學生身心發展規律，引入學生熟悉、感興趣的生活問題，借助學生生活中常見的現象構建問題，讓學生聯系自己的實際生活開展思考，進而激發探究興趣，引領學生通過多種方法參與實驗驗證，在實踐中深化學生實驗理解，提升學生物理實踐能力。具體來說，教師對教材內容進行深度分析，了解本節課實驗的主要內容，并由此開展教學設計，合理融入生活問題。在實驗導入環節，教師可以引入一個與學生生活相關的問題，引發學生的認知沖突，讓學生對接下來的實驗產生了強烈的興趣。在實驗設計過程中，教師可以引導學生從生活問題出發，自主設計實驗方案，在觀察和驗證中完成實驗。在實驗數據分析階段，教師可以引導學生將實驗結果與生活問題相聯系，探討其在生活中的具體呈現，加深物理知識與生活的聯系，深化學生對物理概念、實驗原理的理解和掌握，提升學生學習效果。

以2019魯科版高中物理“探究影響向心力大小的因素”實驗教學為例，教師分析教材內容后，明確本實驗教學目的是讓學生在探究中了解做圓周運動的物體所需要的向心力F與其質量m、轉動半徑r和轉動角速度ω之間的關系。在教學中，教師可以立足學生生活經驗引入問題：“我們出門旅行時，有時候需要坐火車，不知道你們有沒有注意到火車拐彎處的兩根鐵軌，它們的高度是不一樣的，這種設計的原因就是可以產生一個向心力，將快速行駛的火車的離心力抵消掉，從而確保火車可以安全行駛，不會發生事故。”除此之外，衛星繞著地球運動、汽車拐彎時都會產生向心力，向心力能確保事物的正常運轉，那么向心力是如何產生的？影響向心力的大小的因素有哪些呢？借助與學生生活相關的問題引發學生對本實驗的學習興趣，讓學生主動投入到物理知識的學習和實驗設計中，可以深化學生實驗理解，提升課堂教學的有效性，滿足學生的全面發展需要。

（三）轉化教學視角，鼓勵學生提出問題

在傳統高中物理實驗教學中，教師是課堂教學的主體，學生被動接收知識，參與度較差，學習效果不佳。以問題為導向的高中物理實驗教學轉變學生在課堂上的地位，要求教師借助問題，突出學生主體地位，鼓勵學生主動參與實驗教學中，在發現問題、提出問題、解決問題中獲得深刻的學習體驗，提升學生學習效果。當學生被鼓勵提出問題時，學生的積極性會得到激發，學生會更積極設計實驗流程、觀察實驗現象、探索物理奧秘，使學生從“要我學”轉變為“我要學”，實現深度學習目的。具體教學中，教師要營造一個寬松和諧的教學氛圍，以平等、友善的態度對待每一位學生，認真傾聽學生提出的問題，無論問題簡單與否，正確與否，教師都要給予積極的回應和肯定，在學生提問的基礎上引導學生展開思維發散，獲取更有意義，更值得深入探索的問題，從而使實驗教學變得更有趣，助力學生物理綜合能力的發展。

以2019魯科版高中物理“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關系”實驗為例，本實驗的教學目的是讓學生在實驗中了解彈簧測力計的工作原理，探究彈簧彈力的大小與伸長量的關系。在這個實驗教學中，教師可以將學生分組，讓學生以小組為單位組織設計實驗，在實驗中發現問題，解決問題，在動手實踐中發展學生的探究能力和創新思維。學生以小組為單位設計實驗時，要展開討論交流，分析實驗原理，需要用到哪些實驗器材，并在此基礎上合理設計實驗，確保實驗的順利開展。在實驗設計時，一名學生提出問題：“為確保作出的圖線更精確，是不是應該增加掛碼設置的數量呢？”其他學生解釋道：“不能設置過多的鉤碼，如果每次懸掛的鉤碼質量相差太小，就會導致坐標上的點過于密集，在描圖時觀察不夠準確，反而是每次掛碼的質量之間要相差大一點，使得坐標上描的點盡可能稀，才能獲得更精確的圖線。”通過轉化教學視角，鼓勵學生提出問題，可以增強學生學習自主性，加深學生理解，提升課堂教學的實效性。

（四）強化問題反思，提升學生學習能力

問題反思是教學過程中的關鍵環節，是學生對本節課重難點知識的有效回顧和深化，能夠幫助學生總結經驗教訓，深化對知識的理解，優化學生思維方式，有效提升學生的學習能力。在高中物理實驗教學中，教師要加強對學生問題反思的重視，在課上專門留出時間讓學生整理自己在實驗中遇到的問題，思考“出現這種問題的原因是什么”“自己是如何解決這些問題的”“自己在其中獲得了什么樣的收獲”等，從而對學生的實驗過程進行整體的梳理和反思，不斷完善學生的學習能力。同時，教師還要組織多樣化的反思活動，讓學生在小組內分享自己在實驗中遇到的問題、解決問題的方法以及反思的結果，相互啟發、相互學習，拓寬學生的反思視角。教師還要制定科學合理的實驗反思評價標準，從反思的深度、廣度、創新性、實用性等方面對學生的反思進行評價，結合學生學習狀況給出針對性改進建議，提升學生的學習能力。

以上述“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關系”實驗為例，學生以小組為單位完成實驗后，教師要組織學生對自己在實驗過程中出現的問題進行整理和分析。例如，學生完成實驗后，發現測量得到的伸長量比實際伸長量偏大，學生分析原因后明確，是因為自己在測量彈簧伸長量時，直接測量彈簧掛上鉤碼后的長度，而沒有減去彈簧的原長，造成數據記錄有誤，影響了實驗結果。學生在觀察數據信息時，發現圖像的線性關系不明顯，難以準確判斷彈力與伸長量是否成正比。學生分析原因后明確，是因為自己在繪制圖像時，坐標軸的標度選取不合理，導致圖像分布過于集中或分散，影響了實驗結果。通過對實驗中出現的問題進行分析，可以幫助學生梳理整個實驗流程，強化學生對實驗原理的掌握，促使學生在反思中不斷成長和進步，獲得更高效的學習效果。

三、結語

綜上，以問題為導向的高中物理實驗教學是對傳統講授式教學模式的創新，其可以轉變學生在課堂上的主體地位，引領學生在自主探究和實驗創新中深化對物理基礎知識的掌握，促進學生核心素養培養，落實新課標育人要求。為此，在實際教學中，高中物理教師要緊跟新時代教育發展方向，及時更新自身教育理念，立足學生學習成長需要引入創新教學方法，以問題為導向開展高中物理實驗教學，在教學中通過創設問題情境、引入生活問題、鼓勵學生提出問題以及強化學生對問題的反思等手段，優化高中物理實驗教學體系，提升高中物理實驗教學質量，為學生今后的學習成長奠定堅實基礎。

注：本文系漳州市基礎教育教學研究課題“高中物理實驗教學策略研究”（立項批準號：ZPKTY19048）的研究成果。