探析高中物理數(shù)字化實驗教學策略研究

王洪洲

摘要：實驗是高中物理學習中的必修部分。有效地開展物理實驗，有利于增強學生的動手操作能力，深化基礎知識的同時，培養(yǎng)學生積極的科學探究精神。讓實驗成為學生今后學習發(fā)展的堅強基石，為后續(xù)高等物理的研究和學習打下良好的基礎。在原有的教學框架上，在高中物理實驗教學中，教師要努力激發(fā)學生的學習興趣，創(chuàng)新實驗教學的方法，激發(fā)學生的求知欲望，調(diào)動學生學習的主動性，從而提高物理實驗的教學質量。

關鍵詞：高中物理;物理實驗;創(chuàng)新實驗教學

高中階段，學生的學習任務繁重，承受著巨大的學習壓力。物理課程的開設和語數(shù)外相比課程量明顯少的多，并且物理課程僅僅只局限于教室。因此高中物理教師要逐漸地提升學生物理實驗操作的興趣，嘗試去轉變傳統(tǒng)的講授模式，讓物理實驗課程變得豐富多彩。在實驗的過程中，教師把重心放在學生的需求上，教師在實驗過程中扮演引導者的角色，幫助學生在物理實驗課上自主地理解物理實驗知識，發(fā)現(xiàn)實驗相關的問題，并且嘗試自主解決問題。

一、引導自主探究，激發(fā)問題意識

培養(yǎng)高中生良好的實驗探究素養(yǎng)，突出學生主體地位是重要的前提條件。那么如何才能激活學生的主觀能動性？自然要以“問題”為指引，通過“以問激趣”“以問啟思”，讓學生在解決問題的過程中運用歸納、整理、探索、推理、實踐等一系列手段，掌握物理知識，提升實驗探究能力。例如，學習“用打點計時器測速度”時，先讓學生閱讀使用說明書，基本掌握打點計時器的使用方法，再讓大家動手練習，之后引導學生自主探究：1. 紙帶上的點，怎樣對應小車的位移與時間？2. 根據(jù)這些點的運行軌跡，怎樣計算紙帶打點的平均速度？3. 怎樣確定瞬時速度，并繪制v-t 圖像？通過本節(jié)課的自主探究，不僅激活了學生自主學習的問題意識，也鍛煉了良好的實驗探究能力，為良好的實驗探究素養(yǎng)奠定基礎。

二、立足生活實際，增添學習樂趣

生活中的物理知識無處不在，為了讓學生感受學習物理的趣味性與重要性，教師不妨從生活中探尋物理實驗素材，以生活中的物理現(xiàn)象為教學資源，讓物理教學回歸生活本質 ，潛移默化中滲透實驗探究素養(yǎng)。例如，學習“機械功”時，為了讓學生感受“功”的存在，并能把握兩個做功的必要因素，新課導入時提出一個趣味性的生活場景：“超市的顧客購買了一袋50kg的大米，提著大米走向小區(qū)共步行了500米，這位顧客對手中的大米是否做功？到小區(qū)之后提著大米從 1 樓乘電梯到 16 樓，這一過程他對手中的大米是否做功？”就此引出本節(jié)課的實驗。為了降低實驗的難度，讓每個學生都能參與實驗過程，要準備一些簡單易操作、生活中常見的工具材料，如石塊、木板、釘子、錘子、鋸條等，邀請學生上臺，動手舉石塊、推木板、錘釘子、拉木鋸條，通過舉、推、錘、拉等一系列的動作，由此總結出做功的兩個必要元素，一個是“作用在物體上的力”，另一個就是“物體在力的方向上移動距離”，兩個條件共同存在、缺一不可。通過生活案例與動手實驗相結合，學生親自參與實驗探究的過程體驗，從中提升實驗探究素養(yǎng)。

三、設計個性方案，推動創(chuàng)新發(fā)展

實驗探究過程，不是學生機械化地操作實驗，而是開動腦筋、挖掘內(nèi)涵，同時具備自主思考、自主獲取信息與自主創(chuàng)新等綜合能力，所以物理實驗教學要激活學生的發(fā)散思維與創(chuàng)新思維，引導學生設計個性化的實驗方案，推動創(chuàng)新發(fā)展，有效培養(yǎng)實驗探究素養(yǎng)。例如，學習“驗證平拋運動的規(guī)律”時，這一部分的實驗難點就是如何描繪運動軌跡、如何分解運動。課堂上，基于平拋運動公式“△x=V0t△y=y2-y1=gt2”為切入點，組織學生展開討論并設計實驗方案，有的學生提出將小球每次在斜槽的同一個高度上下滑，在末端水平拋出，顯示平拋運動的軌跡;有的學生在實驗中觀察水平噴出的水流，畫出平拋運動的軌跡等等。但是大家在討論方案可行性時發(fā)生困難，通過探討，引導學生發(fā)現(xiàn)個性化的模擬實驗方案，可用手機視頻拍攝模仿頻閃照相：在豎直墻面上墊一坐標紙，讓斜槽與水平槽的組合裝置固定在豎直墻前面并與豎直墻面平行，讓小球從斜槽上某個高度下落至水平槽而做平拋運動，用手機視頻拍攝整個過程，再使用軟件的“慢放”功能播放視頻 ，假設小球下落的時長為0.15s，通過“×10 倍”慢放將下落的過程延長到 1.5 秒，再按住暫停鍵截屏取點，在坐標紙上對應找到小球下落的位置，取多個點，測量多個△x與△y，從而驗證了從理論上得出的關于平拋運動在水平方向勻速與豎直方向勻變速的運動規(guī)律。整個設計個性方案過程中，提出改進意見，嘗試操作實驗，觀察實驗過程，評價實驗結果，不僅體現(xiàn)了信息技術在物理實驗中的實用價值，而且融會貫通了相關的物理知識點，啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維。 五、分析實驗數(shù)據(jù)，促進邏輯思維實驗探究離不開真實、完整的數(shù)據(jù)支持，與此同時也對學生的邏輯思維提出較高要求。因此在實驗探究過程中，我們要啟發(fā)學生精準地獲取實驗數(shù)據(jù)，分析實驗數(shù)據(jù)，應用實驗數(shù)據(jù)，促進良好的邏輯思維，潛移默化中夯實實驗探究核心素養(yǎng)。例如，學習“驗證機械能守恒定律”時，本次實驗中涉及三個最關鍵的數(shù)據(jù)就是“vn、ghn、12 vn2”，其中“n”代表打點計時器的點數(shù)。本次實驗中的 ghn 比 12 vn2偏大。為了啟發(fā)學生分析實驗數(shù)據(jù)，教師圍繞這些數(shù)據(jù)提問：“為什么 ghn 比 12 vn2偏大？”，根據(jù)能量轉化和守恒定律討論發(fā)現(xiàn)，是因為阻力做功的情況下造成的。在此基礎上，繼續(xù)分析不計阻力的情況下，得出12 mvn 2 = gmh。由此證明：“只有重力做功時，物體的重力勢能和動能可以相互轉化，機械能總量保持不變”，這就是機械能守恒定律。通過分析實驗數(shù)據(jù)，培養(yǎng)了學生物理邏輯思維能力，鍛煉數(shù)據(jù)處理能力，也對物理現(xiàn)象有了更深刻的認知。

綜上所述，物理的實驗化教學在高中物理教學中起著非常重要的作用，既是物理教學的敲門磚，又是提升物理水平的奠基石。對于實驗化的教學，教師應大膽突破，勇于創(chuàng)新，將物理與生活中的一點一滴聯(lián)系在一起，離開書本，走出課堂，把物理實驗看作是一場生活的修行與歷練。

參考文獻：

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