高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化策略

盧飛進(jìn)

【摘 要】本文論述高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略，認(rèn)為教師要從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)評價(jià)等多維度進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，通過整合實(shí)驗(yàn)資源等做法，旨在讓學(xué)生在深度學(xué)習(xí)中建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】高中物理 探索實(shí)驗(yàn) 組織策略

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2021）46-0125-02

在探究性學(xué)習(xí)中，教師要注意凸顯學(xué)生學(xué)習(xí)主體的地位，要對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等進(jìn)行整合處理，借助多種輔助手段展開創(chuàng)新設(shè)計(jì)，組織學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，在創(chuàng)造性探索中建立學(xué)科認(rèn)知。高中學(xué)生對探索性實(shí)驗(yàn)比較熟悉，其參與熱情也很高，教師針對學(xué)生的學(xué)習(xí)訴求開展對應(yīng)設(shè)計(jì)，能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)設(shè)更加適合的學(xué)習(xí)契機(jī)，讓學(xué)生在主動(dòng)探索學(xué)習(xí)中增長學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為主的自然學(xué)科，教師從實(shí)驗(yàn)角度出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)流程，能夠讓學(xué)生自然進(jìn)入到探索環(huán)節(jié)，順利啟動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維，讓學(xué)生主動(dòng)開展創(chuàng)意探索行動(dòng)。

一、整合實(shí)驗(yàn)資源

學(xué)生對實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)有比較濃厚的興趣，教師應(yīng)針對學(xué)生的學(xué)習(xí)心理和實(shí)際情況設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，為學(xué)生營造主動(dòng)探索學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，讓學(xué)生在主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)探索活動(dòng)的過程中習(xí)得新知，掌握方法。

（一）精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，教師要對教材內(nèi)容展開深度解析，對實(shí)驗(yàn)屬性做出科學(xué)評估，以便推出科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作的主動(dòng)性。物理實(shí)驗(yàn)分為演示實(shí)驗(yàn)、探索實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等多種形式，教師要有整合優(yōu)化的意識(shí)，精選探索實(shí)踐內(nèi)容，或者是對實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，增加探索實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生提供更多主動(dòng)探索學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，這對全面提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)有一定的幫助。

如教學(xué)人教版高中物理《液體的表面張力》時(shí)，教師先提出思考問題，然后推出實(shí)驗(yàn)方案讓學(xué)生探索：液體處于不同溫度之下，其張力是不同的，如何運(yùn)用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證呢？這里有一些實(shí)驗(yàn)用材料：回形針、透明杯子、量杯、溫度計(jì)以及溫度不同（0°、25°、40°）的地下水等。請大家自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序，借助這些實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行探索，比較這三種溫度下的地下水哪種張力更大。學(xué)生接受任務(wù)后，開始展開實(shí)驗(yàn)研究，然后敲定實(shí)踐設(shè)計(jì)流程。在這個(gè)過程中，教師要深入到學(xué)生群體之中，仔細(xì)觀察學(xué)生的互動(dòng)交流，認(rèn)真分析學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)情況，并對學(xué)生的表現(xiàn)給予中肯的評價(jià)，提出一些修改意見。在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，學(xué)生都能夠主動(dòng)探索，并結(jié)合教師給出的方法認(rèn)真操作，最終習(xí)得新的知識(shí)。

（二）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

物理實(shí)驗(yàn)和其他學(xué)習(xí)活動(dòng)一樣，需要有明確的目標(biāo)規(guī)劃，因?yàn)樘剿鲗?shí)驗(yàn)大多屬于學(xué)生的獨(dú)立操作，教師需要在目標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)有優(yōu)化設(shè)計(jì)意識(shí)。因此，在學(xué)生設(shè)計(jì)好了實(shí)驗(yàn)活動(dòng)流程后，教師要指導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行分析，并給出方法指導(dǎo)，讓學(xué)生有清晰的操作路線，從而自然進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，并在實(shí)驗(yàn)探索中建立實(shí)踐認(rèn)知。

如在教學(xué)《蒸汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)》一課時(shí)，教師設(shè)計(jì)了觀察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合多媒體展示圖片，對蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理進(jìn)行觀察和梳理，對其工作流程進(jìn)行歸納總結(jié)，通過觀察對比，找出其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。這樣一來，學(xué)生就可以對這兩種機(jī)械有更清晰的把握。學(xué)生根據(jù)教師設(shè)計(jì)的教學(xué)要求進(jìn)行觀察和閱讀學(xué)習(xí)，通過多重互動(dòng)交流，對相關(guān)內(nèi)容有了更深入的理解。教師從目標(biāo)設(shè)計(jì)角度出發(fā)展開實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，讓學(xué)生認(rèn)真觀察和對比，順利啟動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維。學(xué)生對探索實(shí)驗(yàn)有清晰的認(rèn)知，教師給出具體的規(guī)劃，要求學(xué)生開展觀察和互動(dòng)，學(xué)生都能夠積極響應(yīng)，對機(jī)械原理進(jìn)行推導(dǎo)和總結(jié)，最終實(shí)現(xiàn)新知學(xué)習(xí)。

二、設(shè)置實(shí)驗(yàn)情境

實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)不僅有助于反映新舊知識(shí)的聯(lián)系，而且能使學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的過程中達(dá)到認(rèn)知和情感的有機(jī)融合。因此，教師要科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情境，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題，并在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中給予方法指導(dǎo)，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，讓學(xué)生在新知學(xué)習(xí)中獲得新的體驗(yàn)和生成新的感悟。

（一）布設(shè)實(shí)驗(yàn)問題

盡管探索實(shí)踐有明確的方向和目標(biāo)，但是教師還要借助問題設(shè)計(jì)開展對應(yīng)調(diào)動(dòng)，讓學(xué)生在探尋問題中建立實(shí)驗(yàn)認(rèn)知。實(shí)驗(yàn)問題需要有啟發(fā)性，讓學(xué)生在思考和探索問題中進(jìn)入實(shí)驗(yàn)核心。因此在問題設(shè)計(jì)時(shí)，教師要對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知基礎(chǔ)和能力有一定的把握和了解，這樣才能設(shè)計(jì)出順利調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)思維的問題，讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到解決問題的過程中。如果有需要，教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)問題的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)讓學(xué)生開展質(zhì)疑性學(xué)習(xí)，挖掘?qū)嶒?yàn)亮點(diǎn)。

如在教學(xué)《放射性的發(fā)現(xiàn)》時(shí)，教師利用問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：化學(xué)反應(yīng)能改變原子核的結(jié)構(gòu)嗎？射線從哪里來？射線能夠從原子核內(nèi)部射出，那么原子核有結(jié)構(gòu)嗎？怎樣開展實(shí)驗(yàn)研究呢？問題一出，立刻引起學(xué)生的熱議。在這個(gè)教學(xué)案例中，教師沒有給出實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而是利用問題引導(dǎo)學(xué)生深度研究，讓學(xué)生結(jié)合問題進(jìn)行思考，并在觀察分析中建立學(xué)習(xí)共識(shí)。學(xué)生對教師設(shè)計(jì)的問題有主動(dòng)思考的意識(shí)，教師借助問題進(jìn)行教學(xué)推動(dòng)，將學(xué)生帶入特定的學(xué)習(xí)情境之中，讓學(xué)生在情境中主動(dòng)探尋新知，習(xí)得新知。

（二）傳授實(shí)驗(yàn)方法

探索實(shí)驗(yàn)有更大的挑戰(zhàn)性，教師要注意在學(xué)法方面做出積極研究，為學(xué)生提供更多學(xué)法支持，這對促進(jìn)學(xué)生探索學(xué)習(xí)認(rèn)知成長有正面的促進(jìn)作用。探索實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)器材有一定的要求，對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)組織、實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)討論等也有明確的規(guī)定，教師要針對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)做出客觀分析，這樣才能在學(xué)法指導(dǎo)中給出更多適合的選擇。

如在教學(xué)《熱力學(xué)第二定律》這部分內(nèi)容時(shí)，教師先引導(dǎo)學(xué)生對熱傳導(dǎo)的方向展開思考，對熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容進(jìn)行深入思考和分析，利用實(shí)驗(yàn)的方式解讀永動(dòng)機(jī)的不可行，從而揭開永動(dòng)機(jī)的欺騙性，特別要對熱傳導(dǎo)過程中能量耗散等進(jìn)行詳細(xì)分析和討論。學(xué)生接受任務(wù)后，開始對能量守恒定律進(jìn)行研究，列舉一些實(shí)驗(yàn)過程中遇到的具體事例進(jìn)行集體討論，并對永動(dòng)機(jī)的可行性進(jìn)行推導(dǎo)。在這個(gè)過程中教師要深入學(xué)生群體之中，對學(xué)生的個(gè)性觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)案例列舉情況進(jìn)行評價(jià)，給學(xué)生提供更多學(xué)習(xí)提示，幫助學(xué)生自然建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。教師針對學(xué)生的討論情況給予方法指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對應(yīng)思考，讓學(xué)生從互動(dòng)交流中達(dá)成學(xué)習(xí)共識(shí)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的生成。雖然沒有推出具體的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，但其探索屬性更高，學(xué)生從中獲得的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和認(rèn)知也更為豐富。

三、組織實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

學(xué)生對實(shí)驗(yàn)活動(dòng)有更強(qiáng)的認(rèn)同感。教師針對學(xué)生的學(xué)習(xí)訴求展開對應(yīng)設(shè)計(jì)，對實(shí)驗(yàn)活動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新，升級(jí)實(shí)驗(yàn)操作程序，延伸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的維度，都能夠?qū)W(xué)生形成思維沖擊。

（一）升級(jí)實(shí)驗(yàn)形式

學(xué)生對探索實(shí)驗(yàn)活動(dòng)主動(dòng)參與的熱情非常高，教師要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)形式，以提升探索學(xué)習(xí)品質(zhì)。特別是現(xiàn)代媒體技術(shù)的廣泛運(yùn)用，為探索實(shí)驗(yàn)提供了更多支持和幫助。教師在設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，要設(shè)計(jì)一些引導(dǎo)學(xué)生從更多方向思考的活動(dòng)，讓學(xué)生在更多信息支持下開展探索行動(dòng)，這樣才能大限度地提高探索效率。盡管高中學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)信息的運(yùn)用早已非常熟悉，但是教師在推出探索實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)也要給學(xué)生一定的提示，讓學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)信息開展探索實(shí)踐，快速激發(fā)學(xué)生的思維，促進(jìn)物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

如在《放射性污染和保護(hù)》教學(xué)中，教師先對放射性污染的危害性進(jìn)行解讀，然后給學(xué)生設(shè)計(jì)了生活調(diào)查任務(wù)：在我們的日常生活中，可以接觸到很多放射性物質(zhì)，請大家仔細(xì)觀察，調(diào)查在我們的生活中哪些地方有放射性物質(zhì)的存在？如何做好自我防護(hù)？學(xué)生對這個(gè)問題非常感興趣，也很樂意對這個(gè)問題進(jìn)行調(diào)查分析。不過，剛開始學(xué)生對如何進(jìn)行調(diào)查研究并不清楚，因此教師要鼓勵(lì)學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)的信息，然后深入生活，通過詢問親朋好友，或者直接到街上采訪等活動(dòng)，獲得一些相關(guān)放射性物質(zhì)的信息，如微波爐、玻璃容器、手機(jī)、醫(yī)院透視等，都帶有一定的放射性物質(zhì)。教師對學(xué)生提供的信息進(jìn)行分析，并對學(xué)生的調(diào)查情況給予高度評價(jià)。由此可見，教師要求學(xué)生深入生活開展調(diào)查活動(dòng)，這是探索實(shí)踐的范疇，學(xué)生能夠從實(shí)踐探索中獲得不少相關(guān)信息，促進(jìn)其學(xué)科認(rèn)知能力的成長。這個(gè)信息搜集過程本身就是一種學(xué)習(xí)的過程，教師利用實(shí)驗(yàn)任務(wù)開展教學(xué)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生生成新的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

（二）延伸實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練

探索實(shí)驗(yàn)不能局限在課堂有限的時(shí)空條件之中，教師要有延伸設(shè)計(jì)意識(shí)，利生活觀察、社會(huì)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)操作、網(wǎng)絡(luò)信息搜集、媒體模擬實(shí)踐等開展探索實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在這個(gè)過程中，教師要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深度解析，推出更多實(shí)驗(yàn)方案，給學(xué)生帶來更多學(xué)習(xí)選擇，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的成長，提高學(xué)生的物理學(xué)科能力和學(xué)科素養(yǎng)。

如教學(xué)《從電照明到家用電器》這部分內(nèi)容時(shí)，教師針對“節(jié)約用電與環(huán)境保護(hù)”這個(gè)內(nèi)容設(shè)計(jì)訓(xùn)練任務(wù)：深入自己的家庭，對家庭用電情況進(jìn)行調(diào)查，并對家用電器的選擇進(jìn)行分析，給出最佳配置方案設(shè)計(jì)，為節(jié)約用電做出自己的貢獻(xiàn)。學(xué)生對家用電器比較熟悉，都能夠做出具體的分析，針對電器額定功率進(jìn)行計(jì)算。如白熾燈和節(jié)能燈的選擇，這里體現(xiàn)了不同的消費(fèi)理念。學(xué)生平時(shí)很少關(guān)注家庭用電情況，教師有針對性地推出調(diào)查分析任務(wù)，讓學(xué)生對家庭用電情況開展調(diào)查分析，不僅能夠讓學(xué)生順利進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，還能夠讓學(xué)生自覺養(yǎng)成節(jié)約用電的好習(xí)慣，這對促進(jìn)學(xué)生的思想成長也有一定的促進(jìn)作用。在物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中滲透思想教育，這是比較有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)，教師針對學(xué)生的生活現(xiàn)實(shí)進(jìn)行調(diào)查組織，成功激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，學(xué)生在實(shí)踐探索中形成的學(xué)習(xí)認(rèn)知更為豐富。

學(xué)生對實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)有比較大的參與興趣，教師對此需要有更理性的思考，借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)開展教學(xué)組織，讓學(xué)生自然進(jìn)入實(shí)驗(yàn)探索環(huán)節(jié)，從而在深度思考和廣泛對話中建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)的過程中，教師要適時(shí)傳授一些探索方法，為學(xué)生準(zhǔn)備更多實(shí)驗(yàn)素材，設(shè)計(jì)更多實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)方案，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生探索認(rèn)知的建立，以促進(jìn)其學(xué)科能力的成長。

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