基于問題導(dǎo)向的高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新策略研究

周清

摘 要：社會發(fā)展對人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，老師要革新教育理念，創(chuàng)新教學(xué)方式，以滿足綜合型人才的教學(xué)需求。物理作為高中階段的重點(diǎn)學(xué)科，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用問題導(dǎo)向式的教學(xué)策略，能夠培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，提升學(xué)生的綜合能力，滿足當(dāng)下對學(xué)生能力發(fā)展的需求。因此，本文基于問題導(dǎo)向，對高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新策略進(jìn)行研究，以期提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);問題導(dǎo)向

物理教學(xué)的重要目的在于讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中，獲得適應(yīng)社會和個(gè)人發(fā)展所需的物理品質(zhì)，而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生形成良好的探究能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和端正的科學(xué)精神。物理教學(xué)的特點(diǎn)在于以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在新課改下所進(jìn)行的物理教學(xué)，老師要以問題為導(dǎo)向，凸顯出學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，將開放性與多元化融為一體，對學(xué)生進(jìn)行及時(shí)有效的引導(dǎo)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效率。特別是高三階段，尤其是進(jìn)入到高考全面復(fù)習(xí)階段，在做好高三物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)工作過程中，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，以問題的提出作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開始，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思維能力，讓學(xué)生通過對問題的探討來提升自身解決問題的能力，將能夠有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，為高考助力。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用

高中物理與初中物理相比，深度更深，知識面更廣，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)的難度增大，再加上高考的壓力，其他應(yīng)試科目對學(xué)生學(xué)習(xí)精力的分散，導(dǎo)致學(xué)生容易對物理學(xué)習(xí)失去信心。高中物理知識具有較高的抽象性和邏輯性，有系統(tǒng)的知識框架，學(xué)生在學(xué)習(xí)能力欠缺的情況下，學(xué)習(xí)起來會比較吃力，因此老師在進(jìn)行物理教學(xué)時(shí)，要深度挖掘教材內(nèi)容，幫助學(xué)生理解和掌握相關(guān)的概念和定義。實(shí)驗(yàn)作為高中物理教學(xué)中的重要模塊，很多定義和規(guī)律需要借由實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證和理解，因此在物理教學(xué)的過程當(dāng)中，老師要以解決某一問題為目的，利用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生理解和掌握重難點(diǎn)知識，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，讓學(xué)生能夠掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法，提高邏輯思維能力，培養(yǎng)動手實(shí)踐能力和自主探究的能力，從而提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，保證物理課堂的教學(xué)質(zhì)量。

二、高三物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）重視程度不高。

有一部分老師對于物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知不夠，在教學(xué)的過程中過分追求學(xué)生的考試分?jǐn)?shù)，會因?yàn)閷?shí)驗(yàn)題分?jǐn)?shù)不高，在高三物理復(fù)習(xí)過程中減少對實(shí)驗(yàn)所花的復(fù)習(xí)時(shí)間，甚至有些老師會直接忽視實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)。而老師本身對于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的忽視，導(dǎo)致了學(xué)生對于物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的不重視，因此容易出現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中的諸多問題。

（二）物理實(shí)驗(yàn)的操作率不高

目前高中物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作情況不佳，這也讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為如今高中物理教學(xué)的短板，限制了學(xué)生綜合能力的提高，進(jìn)而加大了高三物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)難度。物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作率不高，是由多種因素共同造成的，就學(xué)校來看，實(shí)驗(yàn)條件的缺乏，儀器的不足，以及沒有配備專門的實(shí)驗(yàn)管理人員等，沒有為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供有力的支撐，影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的落實(shí)。其次，部分老師受到傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，沒有認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)的重要性，沒有真正的理解新課標(biāo)的教學(xué)需求，在教學(xué)中沒有貫徹新課標(biāo)理念，仍然依照傳統(tǒng)的教學(xué)方式來進(jìn)行教學(xué)，認(rèn)為做實(shí)驗(yàn)會擾亂自己的教學(xué)節(jié)奏，因此不主動在教學(xué)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（三）探究性不夠

由于部分位老師對于實(shí)驗(yàn)探究性的認(rèn)知不足，導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)最終淪為毫無生氣的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生按照老師的要求逐步進(jìn)行操作，沒有體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)的探究性，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)之后，并不了解實(shí)驗(yàn)的目的，也不明白為什么要這樣操作，其原理是什么，只被動地按照實(shí)驗(yàn)步驟來完成，這就導(dǎo)致即便課堂的氣氛非?；钴S，但學(xué)生的心思并沒有完全放在實(shí)驗(yàn)上，只是為了討論而討論，這種偽探究行為的產(chǎn)生，影響到學(xué)生實(shí)際探究能力的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，老師應(yīng)該重視學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，讓學(xué)生在問題的引導(dǎo)下，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，能夠掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法，鍛煉其思維能力。

（四）過于依賴多媒體技術(shù)

由于受到各方因素的限制，部分物理實(shí)驗(yàn)無法在實(shí)際授課的過程中進(jìn)行演練，這部分實(shí)驗(yàn)有的可以借助多媒體來進(jìn)行展示，但是部分老師過于依賴多媒體課件代替演示實(shí)驗(yàn)，將多媒體演示等同于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其實(shí)，多媒體演示與真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)之間存在有較大的差距，物理實(shí)驗(yàn)是客觀的，而多媒體課件中的實(shí)驗(yàn)則是由設(shè)計(jì)者主觀設(shè)計(jì)的，因此，即便是同樣的實(shí)驗(yàn)，二者在教學(xué)效果上卻有很大的差距，影響到學(xué)生對概念的理解。其次，學(xué)生自己親手做實(shí)驗(yàn)與觀看實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)成效是截然不同的。學(xué)生只有自己親自動手實(shí)驗(yàn)，才能夠真正的理解和掌握實(shí)驗(yàn)的原理以及方法。比如在電學(xué)實(shí)驗(yàn)題考試中，親手做過實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，基本都了解滑動電阻片的滑片是塑料，是不導(dǎo)電的，因此就不會把滑片變阻器上端的線連接在滑動變阻器的滑片上，而沒有做過實(shí)驗(yàn)的學(xué)生則會忽略這一注意事項(xiàng)。

三、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)地創(chuàng)新策略

（一）提出問題，提高探究性

縱觀目前的高中教材，無論是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)還是探究性的實(shí)驗(yàn)，教材中大都直接給出了實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，這就導(dǎo)致學(xué)生即便不做實(shí)驗(yàn)也能夠了解實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，因此有些學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的態(tài)度不夠端正，或者只是機(jī)械的按照實(shí)驗(yàn)的要求來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生為了保證和教材中實(shí)驗(yàn)的結(jié)論一致，會故意修改數(shù)據(jù)，這樣不僅無法發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，也降低了學(xué)生探求真知的學(xué)習(xí)興趣。問題的提出是問題導(dǎo)向下學(xué)習(xí)方法的第一步，因此老師在教學(xué)的過程當(dāng)中，應(yīng)多設(shè)計(jì)開放性的實(shí)驗(yàn)并提出實(shí)驗(yàn)的問題，讓學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)的問題進(jìn)行小組合作，自行選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程，并且總結(jié)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)的過程中充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提高實(shí)驗(yàn)的趣味性，加深學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)的印象，提高實(shí)踐應(yīng)用能力。

比如：在學(xué)習(xí)《圓周運(yùn)動》時(shí)，老師可以為學(xué)生設(shè)問實(shí)驗(yàn)問題，讓學(xué)生探究物體做圓周運(yùn)動時(shí)向心力與質(zhì)量、速度和運(yùn)動半徑的關(guān)系?？梢宰寣W(xué)生自行選擇實(shí)驗(yàn)器材，在老師的引導(dǎo)下，選擇小鋼珠、玻璃平面、力傳感器、計(jì)時(shí)器、刻度尺、天平等等實(shí)驗(yàn)器材來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生將繩子和傳感器相連接，然后讓小鋼珠在玻璃平面上做勻速圓周運(yùn)動，通過改變鋼珠的質(zhì)量，繩子的長度以及力的大小，來探尋力的變化，展開實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中，學(xué)生利用刻度尺測算出圓周運(yùn)動的周長，通過計(jì)時(shí)器測算小球運(yùn)動的時(shí)間，最終得出三者之間的關(guān)系。通過設(shè)置開放性的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生圍繞問題展開探索，讓其更好的理解和掌握圓周運(yùn)動的規(guī)律，深化對知識的理解。既培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，又提高了?shí)踐動手能力和實(shí)驗(yàn)思維能力。

（二）結(jié)合問題實(shí)際，層層設(shè)問

對相應(yīng)的問題結(jié)合物理知識體系尋找使用的物理原理或定律來進(jìn)行問題的解答，學(xué)生只有深入理解實(shí)驗(yàn)的原理，才能夠靈活的運(yùn)用知識解決實(shí)踐問題。

比如：在《驗(yàn)證牛頓第二定律》學(xué)習(xí)中，老師可以通過層層設(shè)問的方式，循序漸進(jìn)地為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)的原理，讓學(xué)生由淺入深的掌握相關(guān)的知識。在驗(yàn)證牛頓第二定律這一實(shí)驗(yàn)中，其教學(xué)的重難點(diǎn)是平衡摩擦力和懸掛的鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。為了突破這一教學(xué)重難點(diǎn)，可以層層設(shè)問，讓學(xué)生明白其實(shí)驗(yàn)原理。老師首先可以向?qū)W生提問，用力F拉著小車在光滑的木板上前進(jìn)，其合力是多少？用力F拉小車在粗糙的木板上前進(jìn)的合力是多少？能否像重力和支持力抵消效果一樣，抵消掉摩擦力？通過三個(gè)逐漸深入的問題，引導(dǎo)學(xué)生更好地理解平衡摩擦力的原理和目的。在實(shí)驗(yàn)開始前，老師可以先用圖例的方式讓學(xué)生能夠直觀的了解到，平面和斜面上小車前進(jìn)時(shí)受力的不同。借由第三個(gè)問題，讓學(xué)生能夠理解一定角度下，小車受到重力、支持力和摩擦力的作用相抵消，那么車子所受的合力即為繩子的拉力。用這種方式讓學(xué)生學(xué)會舉一反三，以后當(dāng)遇到其他類似的問題時(shí)，往往能夠?qū)W用類比的方式來解答問題。

（三）轉(zhuǎn)化問題，深化物理知識的運(yùn)用

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識對教師提出的問題或?qū)W生提出的問題進(jìn)行深層次探討，無論是應(yīng)用到的物理知識還是解決問題的方法，都是從理論層面和應(yīng)用層面幫助學(xué)生構(gòu)建完善的物理知識體系。

在上述《驗(yàn)證牛頓第二定律》實(shí)驗(yàn)中，懸掛的鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這一教學(xué)難點(diǎn)，大多數(shù)的學(xué)生都無法理解，容易混淆實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅要讓學(xué)生分析小車的受力，同時(shí)也要分析懸掛重物的受力。通過問題轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生注意到重物下降并不是勻速的，而是和小車有同樣大小的加速度向下運(yùn)動。因此重物的重力會大于繩子的拉力。由牛頓第二定律可以看出，重物重力和繩子拉力之間的差距取決于加速度的差距。為了讓繩子的拉力等于重物的重力，就需要減少加速度。因此能夠得出，只有重物質(zhì)量小于小車質(zhì)量時(shí)，小車和重物的加速度才會很小，繩子的拉力才能夠近似等于重物的重力。通過這種問題轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生能夠?qū)⒅氨容^難以理解的測量力，轉(zhuǎn)換為容易測量到的力。雖然繩子的拉力和重物的重力之間不是絕對相等的，但是，其誤差對于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果影響不大，因此可以忽略不計(jì)。轉(zhuǎn)換法在驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中也得到合理的運(yùn)用，學(xué)生需要研究一個(gè)運(yùn)動的小球和靜止的小球在碰撞前后的速度，這對于學(xué)生來說具有一定的學(xué)習(xí)難度，而老師將該問題轉(zhuǎn)化為水平射程，即讓兩個(gè)小球在等高處做平拋運(yùn)動，從而將難以測量的速度，轉(zhuǎn)化為可以測量的長度。老師在用此方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)，要注意層層遞進(jìn)，不僅讓學(xué)生掌握理論知識，還培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（四）傳統(tǒng)與數(shù)字結(jié)合以解決問題

在實(shí)驗(yàn)中誤差不可避免，老師通過合理的使用數(shù)字技術(shù)，將傳統(tǒng)與數(shù)字實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以減少誤差，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

還是以牛頓第二定律的學(xué)習(xí)為例，老師可以先設(shè)置疑問，為何船大不容易掉頭？讓學(xué)生能夠明確物體質(zhì)量越大，其運(yùn)動狀態(tài)越不容易改變，繼而聯(lián)想到加速度和物體質(zhì)量有關(guān)系。之后，老師可以再次設(shè)問，得到物體運(yùn)動時(shí)的加速度與受力有關(guān)系，以此引出實(shí)驗(yàn)探究的目的。在實(shí)驗(yàn)中可以加入力傳感器，代替鉤碼測量小車的拉力，以減小測量的誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，再讓學(xué)生將力傳感器和其他的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行對比，了解數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢，讓學(xué)生通過測量彈簧彈力，讓砝碼產(chǎn)生的加速度的動態(tài)過程，總結(jié)出牛頓第二定律的規(guī)律。

結(jié)束語

基于問題導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新策略，需要老師在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)不足并且不斷優(yōu)化和改進(jìn)。讓學(xué)生在高三實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)中，能夠加深對知識的理解和掌握，提高解決問題的能力，提升思維能力，在高考中取得優(yōu)異成績，為其今后的學(xué)習(xí)和生活奠定夯實(shí)的物理基礎(chǔ)。

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