高中物理實驗教學(xué)的改進路徑

許新洲

摘 要：物理屬于一門自然科學(xué)學(xué)科，主要研究物質(zhì)最一般的運動規(guī)律與基本結(jié)構(gòu)，物理還是一門實驗科學(xué)，也是一門崇尚理性和重視邏輯推理的科學(xué)。近年來，隨著新課程標準的不斷推進，對高中物理教學(xué)提出更高的要求，其中在實驗環(huán)節(jié)傳統(tǒng)模式已無法滿足當(dāng)前需求，改進是必然趨勢。筆者主要對高中物理實驗教學(xué)進行認真分析，同時羅列部分改進路徑。

關(guān)鍵詞：高中物理;實驗教學(xué);改進路徑

實驗不僅是物理課程教學(xué)的關(guān)鍵性內(nèi)容，還是學(xué)習(xí)物理知識的一種重要方式。在高中物理新課程改革中明確指出，要增強實驗教學(xué)，做好物理實驗教學(xué)工作，極力發(fā)揮出實驗的功效，輔助學(xué)生對抽象概念的理解與認知，促進他們對物理知識的運用。高中物理教師需要積極改進實驗教學(xué)路徑，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)與探索物理奧秘的興趣，改善他們解決問題的能力。

一、改進實驗教學(xué)理念，突出學(xué)生主體地位

在以往的高中物理實驗教學(xué)中，通常以教師演示為主，學(xué)生親自動手操作的機會不多，以至于沒有突出他們的主體地位，不僅影響實驗教學(xué)的成效，還不利于教育改革的推進與實施。對此，高中物理教師在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，首先應(yīng)該改進的教學(xué)理念，摒棄傳統(tǒng)“灌輸式”和“以教師為主導(dǎo)”等落后觀念的束縛，而是要突出學(xué)生的主體地位，為其提供更多參與實踐的機會，指導(dǎo)他們圍繞學(xué)習(xí)內(nèi)容與探究目標設(shè)計與完成實驗，繼而深化理解物理知識。

此時，在進行“摩擦力”教學(xué)時，教師需從學(xué)生的認知規(guī)律與實驗發(fā)生的先后順序出發(fā)，從靜摩擦力著手，再介紹滑動摩擦力，先結(jié)合實驗讓他們感受各種摩擦力的存在，喚起實驗探究意識。接著，教師把重點放在“探究影響滑動摩擦力的因素”上面，指導(dǎo)學(xué)生動手實驗感受和滑動摩擦力有關(guān)的因素，使其在桌面上墊一張紙，把手壓在紙上，手掌向前推，保持接觸面的材料不變，在大小不同的壓力下朝前推手掌，保持壓力不變，改變接觸面的材料，可以是塑料、毛巾、木板、橡膠等，讓他們通過比較感受滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，提出猜想：正壓力和接觸面的粗糙程度。之后，教師組織學(xué)生以小組為單位探究如何教學(xué)實驗，包括：器材選擇、過程設(shè)計與數(shù)據(jù)處理等，使其用控制變量法來操作實驗，讓他們得出結(jié)論：與接觸面積和物體運動的速度大小無關(guān)，跟接觸面的粗糙程度有關(guān)。

二、教師提高實驗水平，輔助學(xué)生順利學(xué)習(xí)

針對高中物理實驗教學(xué)來說，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的輔助者、指導(dǎo)者與“領(lǐng)航員”，自身必須樹立端正的物理思想與實驗態(tài)度，認真研究與分析教材內(nèi)容，不斷提升實驗教學(xué)水平，增強個人物理思維，滿足他們的實際學(xué)習(xí)需求。這就要求高中物理教師在平常的實驗教學(xué)中，應(yīng)該以專業(yè)的理論知識與實驗操作為前提，傳遞給學(xué)生更為優(yōu)秀的物理知識與實驗技能，使其更好地認識自然物質(zhì)，幫助他們掌握物體運動的運動規(guī)律和基本結(jié)構(gòu)，改善學(xué)習(xí)效果。

比如，在講授“位置變化快慢的描述——速度”過程中，當(dāng)學(xué)習(xí)到“平均速度”相關(guān)知識時，教師可以事先規(guī)劃好實驗裝置：準備一個帶有滑槽的長木板，一端用一個小木塊將其支起來成為一個傾斜面，把一個小球從長木板的頂端O滾下來，向底端B處做變速直線運動，且確定A點為長木板OB的中點。接著，教師指導(dǎo)兩名學(xué)生配合操作，先在B點放置一個金屬片，由一名同學(xué)操作秒表，負責(zé)讀秒，另外一名同學(xué)負責(zé)操作小球，第一次，從頂點O處開始釋放，當(dāng)聽到小球碰撞金屬片的聲音時停止計時，記下時間;第二次，把金屬片移動至A點處，采用同樣的方法測出小球從O點運動至A點的時間;然后截止速度公式分別計算出小球通過OB與OA段的平均速度，讓他們得出同一物體在變速運動過程中，不同路段的平均速度不一樣。由此深化學(xué)生對平均速度的理解和掌握，同時訓(xùn)練他們的動手能力。

三、合理運用演示實驗，深化學(xué)生理解感受

在新課改下的高中物理實驗教學(xué)中，雖然大力倡導(dǎo)學(xué)生動手操作實驗，將課堂歸還給他們，但是并不能忽視以往演示實驗的作用和價值，而是要兩者相互配合，帶領(lǐng)他們探尋物理學(xué)的本質(zhì)，使其在實驗中加深理解與牢固掌握物理知識。因此，高中物理教師在具體的課堂教學(xué)實踐中，應(yīng)當(dāng)圍繞課本知識、教學(xué)目標和實際學(xué)情等多個方面的因素改進實驗教學(xué)路徑，合理運用演示實驗，深化學(xué)生對物理實驗現(xiàn)象的理解與感受，輔助他們學(xué)習(xí)好物理知識。

例如，在“自由落體運動”教學(xué)實踐中，教師先演示實驗：讓一個紙袋與小鋼球同時自由下落，學(xué)生可以看到小鋼球下落快，簡單穿插伽利略“兩個鐵球同時著地”的物理史，繼續(xù)演示實驗：將剛才的紙袋揉成團，與小鋼球由靜止同時下落，他們發(fā)現(xiàn)兩個物體幾乎同時落地，使其思考原因是受到空氣阻力的影響。接著，教師設(shè)疑：假如把質(zhì)量、形狀不同的物體放在真空中，從同一高度自由下落，和伽利略的結(jié)論一樣嗎？教師演示實驗：把事先抽成真空（空氣相當(dāng)稀?。┑呐ｎD管拿出來，讓硬幣、雞毛、紙片、粉筆頭從靜止一起下落。學(xué)生看到它們同時落下，然后把小鋼球裝進紙袋，和另一個小鋼球同時下落，看到兩者同時落地，指出這就是自由落體運動，讓他們根據(jù)這些過程、結(jié)論下定義。如此，教師合理運用演示實驗設(shè)計教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生親身經(jīng)歷自由落體運動概念的形成，增強他們的認知。

四、善于引用生活資源，改進實驗教學(xué)環(huán)境

物理學(xué)作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，研究范圍大至宇宙、小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運動形式與規(guī)律，同現(xiàn)實生活可謂是有著密切聯(lián)系，而且高中物理教材中收錄有不少生活元素，生活中的物理現(xiàn)象也比比皆是。為更好地改進高中物理實驗教學(xué)，教師需善于引用生活資源，把握好實驗教學(xué)與現(xiàn)實生活之間的結(jié)合點，指導(dǎo)學(xué)生運用一些生活器材來操作實驗，或把一些生活中的物理現(xiàn)象當(dāng)作實驗引入到課堂上，由此改進他們探究物理實驗的環(huán)境。

在這里，以“彈力”教學(xué)為例，教師先在多媒體課件中播放生活中拉弓射箭、跳跳床和跳水踏跳板等情景，由學(xué)生嘗試說出完成以上動作的共同點，使其意識到均離不開物體的彈性作用，告知他們這就是彈力，借勢引出實驗探究對象。接著，教師指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，用一根細鐵絲自己動手制作一個小彈簧，輕輕拉動或者用手按壓后說出感受，即為：當(dāng)手拉或壓彈簧時，都要給彈簧一個力的作用，然后讓他們用手按壓海綿和彎曲竹片，使其看到物體形狀或體積發(fā)生改變，理解形變的含義。之后，教師設(shè)疑：怎么才能夠使物體發(fā)生形變呢？指引學(xué)生分組合作進行實驗探究，使勁拉剛才制作的小彈簧，拉到不能伸長位置，發(fā)現(xiàn)彈簧被拉直后不能恢復(fù)原長，引領(lǐng)他們得出彈性限度的概念。隨后教師繼續(xù)運用實驗展示微小形變，讓學(xué)生認識到任何物體都會發(fā)生形變，使他們進一步了解和認識彈力。

五、巧妙設(shè)計趣味實驗，升華實際教學(xué)效果

在高中教育體系中，物理是一門相對枯燥乏味的學(xué)科，再加上知識抽象難懂，對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維水平和認知能力要求較高，特別是在實驗教學(xué)過程中，他們極易遇到學(xué)習(xí)障礙與困難。這就要求高中物理教師在平常的課堂教學(xué)中，可以根據(jù)教材內(nèi)容巧妙設(shè)計一系列趣味性實驗，為物理課堂注入更多生機與活力，一方面可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與探究積極性，另一方面能夠讓他們在實驗中開發(fā)智力與潛能，從而增強個人創(chuàng)新意識與創(chuàng)造能力。

比如，在實施“向心力”教學(xué)時，教師先演示實驗：讓一個小物塊在旋轉(zhuǎn)的平臺上盡可能做勻速圓周運動，結(jié)合有趣的實驗現(xiàn)象激起學(xué)生的好奇心，活躍課堂氣氛，使其思考物塊受到重力、摩擦力和支持力的作用，而合力為摩擦力，原因是重力和支持力相互抵消，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)這個合力的方向指向圓周運動的圓心，由此得出向心力的定義。接著，教師要求學(xué)生用手拉著細繩的一端，使帶細繩的鋼球在水平面內(nèi)盡可能做勻速圓周運動，使其對鋼球進行受力分析，發(fā)現(xiàn)拉力使鋼球做圓周運動，通過有趣的小實驗增強他們對向心力的感性認識。之后，教師設(shè)疑：上述實驗表明鋼球受到的拉力充當(dāng)圓周運動的向心力，那么這一拉力的大小與什么因素有關(guān)？指導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)動手體驗和猜想，如：拉力大小可能同鋼球質(zhì)量m、線速度v、角速度ω、周期T、半徑r等有關(guān)，讓他們繼續(xù)通過實驗來探究。

六、借助現(xiàn)代教育技術(shù)，助力物理實驗教學(xué)

要想更好地改進高中物理實驗教學(xué)，教師就需積極同時代接軌，主動運用現(xiàn)代教育技術(shù)手段改進實驗形式與內(nèi)容，當(dāng)遇到一些無法操作或現(xiàn)象微觀的實驗時，以多媒體動畫或視頻形式來展示，實現(xiàn)由抽象、復(fù)雜、微觀向直觀、簡便和宏觀的過渡，為實驗教學(xué)提供更多助力與支持。為此，高中物理教師在實驗教學(xué)中可以根據(jù)具體情況靈活自如的借助信息技術(shù)手段，引領(lǐng)學(xué)生對有關(guān)物理知識產(chǎn)生更為具體和形象的認知，助推他們順利、高效的學(xué)習(xí)。

舉個例子，在“萬有引力定律”教學(xué)中，教師先在多媒體課件中展示“牛頓與蘋果”的故事圖片，引領(lǐng)學(xué)生回味牛頓的思考與猜想，通過蘋果自由下落的物理情景，喚醒其腦中由蘋果落地引起遐想進而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的情景，促使牛頓的想法激起他們的探究興趣。接著，教師利用信息技術(shù)手段演示“月地檢驗”的實驗：月球繞地球做勻速圓周運動，給出數(shù)據(jù)：月球軌道半徑r為地球半徑R的60倍，要求學(xué)生利用數(shù)據(jù)進行定量計算，設(shè)置問題：月球做什么運動？符合什么規(guī)律？物體在地面附近受到的地球的吸引力表達式是怎樣的？月球的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）是重力加速度g的幾分之一？課件中展示月球周期、月球軌道半徑和地球半徑的數(shù)據(jù)，使其討論完問題后計算出月球的向心加速度。這樣借助現(xiàn)代教育技術(shù)用無可辯駁的事實幫助學(xué)生證明猜想的正確性，增強他們的理性認識。

結(jié)束語

在新時期教育背景下的高中物理實驗教學(xué)中，以往的教學(xué)方法難以滿足教育改革的需求，教師應(yīng)結(jié)合物理學(xué)科的知識規(guī)律，及高中生的身心特點改進實驗教學(xué)路徑，使其在豐富多彩的實驗中收獲更多知識與技能，讓他們真正體驗到實驗探究的樂趣與價值。

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