創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

高良

新課程教學(xué)理念要求踐行“以人為本”的教育思想，即重視學(xué)生個(gè)人的能力發(fā)展和水平提升，同時(shí)要從發(fā)展的角度來(lái)落實(shí)核心素養(yǎng)教學(xué)理念。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中要摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)模式，針對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行大膽的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并引領(lǐng)學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容提出疑問(wèn)、對(duì)物理實(shí)驗(yàn)展開(kāi)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，激發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上的興趣，提高其對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，并適時(shí)地給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)素材，在充分激活學(xué)生思維的同時(shí)改變物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱的現(xiàn)狀。

一、高中物理教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）教師并不注重實(shí)驗(yàn)的價(jià)值

物理是一門具有高度抽象性的學(xué)科，很多的知識(shí)點(diǎn)具有一定的難度，因此，學(xué)生的物理學(xué)習(xí)水平往往較低。物理學(xué)科中包含著大量的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在進(jìn)行動(dòng)手操作的過(guò)程中往往能夠更加理解理論知識(shí)，這對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)抽象的物理知識(shí)而言是非常有好處的，實(shí)驗(yàn)在物理的學(xué)習(xí)過(guò)程中也是非常有幫助的。但是，大多數(shù)物理教師在教學(xué)的過(guò)程中仍然沒(méi)有意識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)的重要價(jià)值，沒(méi)有為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。

（二）學(xué)生的參與程度不高

物理的學(xué)習(xí)內(nèi)容是較為枯燥的，尤其是高中物理學(xué)科，這些知識(shí)的理論性比較強(qiáng);而且，學(xué)生在學(xué)習(xí)完知識(shí)以后往往需要做大量的題目進(jìn)行鞏固，這種物理教學(xué)模式之下，學(xué)生沒(méi)有很大的興趣去學(xué)習(xí)物理知識(shí)。所以，教師要善于在理論知識(shí)講解之外為學(xué)生提供有趣的實(shí)驗(yàn)課堂，并注重實(shí)驗(yàn)的形式創(chuàng)新，變換實(shí)驗(yàn)的形式，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)意進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的積極性。當(dāng)教師設(shè)計(jì)出有趣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)以后，學(xué)生會(huì)對(duì)這些內(nèi)容充滿興趣，并樂(lè)于參與到實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，這有助于學(xué)生理解知識(shí)，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物理知識(shí)。

（三）教師沒(méi)有合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課

教師開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)課大多沒(méi)有進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，模式和形式都比較單一，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中并沒(méi)有充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維，沒(méi)有投入自己的熱情，也就意味著學(xué)生并沒(méi)從實(shí)驗(yàn)中獲得相關(guān)的物理知識(shí)。而且教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)候往往沒(méi)有進(jìn)行合理的時(shí)間分配，學(xué)生缺乏專門的實(shí)驗(yàn)課，沒(méi)有充足的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，教師要根據(jù)課程量設(shè)置專門的實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生能夠有充足的時(shí)間和精力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。此外，為了保證實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量，教師在基本的課堂環(huán)節(jié)之外，還可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)與自評(píng)，以督促學(xué)生高質(zhì)量完成實(shí)驗(yàn)。

二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的作用

（一）幫助學(xué)生理解抽象的物理知識(shí)

高中物理知識(shí)是較為枯燥和有難度的，學(xué)生單純依靠教師的課堂講解以及理論學(xué)習(xí)無(wú)法快速掌握抽象的物理知識(shí)。所以，教師要充分利用物理實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作，將復(fù)雜的知識(shí)變得更加生動(dòng)具體，從而幫助學(xué)生理解這些知識(shí)。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)學(xué)生理解某一知識(shí)以后，他們?cè)趯W(xué)習(xí)這一知識(shí)時(shí)會(huì)更加有興趣，也會(huì)更加積極主動(dòng)地進(jìn)行知識(shí)探究，從而掌握更多的知識(shí)點(diǎn)。因此，高中物理教師在授課的時(shí)候要重視實(shí)驗(yàn)的作用，為學(xué)生提供充足的時(shí)間進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐，幫助學(xué)生自主地理解理論知識(shí)，完成知識(shí)學(xué)習(xí)。

（二）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣

相較于物理教師在課堂上乏味的講解枯燥的理論知識(shí)，學(xué)生更喜歡自主性和探究性更強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課。在實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生不再是知識(shí)的被動(dòng)接收者，而是知識(shí)的主動(dòng)獲取者，他們?cè)诮邮盏浇處煵贾玫娜蝿?wù)以后，便可以借助小組合作、自主探究、資料查詢、班級(jí)討論等方式自主探究實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。而且，做實(shí)驗(yàn)本身就是一個(gè)有趣的過(guò)程，有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不僅能夠幫助學(xué)生獲得物理知識(shí)，還會(huì)讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理學(xué)科本身的奇妙之處?？傊?，新奇有趣的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驑O大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣，幫助學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)習(xí)。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力

學(xué)生在參加實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，他們需要親自動(dòng)手準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程、組裝實(shí)驗(yàn)器材，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程中，學(xué)生始終是一個(gè)主動(dòng)者，任何實(shí)驗(yàn)流程都需要學(xué)生親歷親為。所以，在實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生的動(dòng)手能力可以得到極大的提高。也就是說(shuō)，教師如果能夠設(shè)計(jì)高質(zhì)量的物理實(shí)驗(yàn)課堂，不僅能夠幫助學(xué)生理解復(fù)雜的物理知識(shí)，還能夠幫助學(xué)生提高自身的動(dòng)手能力以及與人交流的能力，能夠?yàn)閷W(xué)生的全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

三、高中物理教學(xué)中開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的措施

（一）營(yíng)造良好氛圍，激發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)興趣

高中生學(xué)習(xí)任務(wù)繁重，對(duì)于許多學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)都抱有快速理解的心理，因此缺乏必要的學(xué)習(xí)興趣，難以深入地了解知識(shí)本質(zhì)。因此，教師在課堂教學(xué)中要注意營(yíng)造良好的教學(xué)氛圍，基于課堂內(nèi)容來(lái)給學(xué)生滲透理論知識(shí)和如何科學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)興趣，在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力的同時(shí)使其深入的理解課堂內(nèi)容。

如在教學(xué)《自由落體運(yùn)動(dòng)》一課時(shí)，在上課時(shí)教師可先給學(xué)生講授自由落體運(yùn)動(dòng)的理論知識(shí)，可從實(shí)驗(yàn)的角度將自由落體運(yùn)動(dòng)分層次、分步驟地展開(kāi)講述，如可分為上升和下降兩個(gè)運(yùn)動(dòng)、在忽略空氣阻力的狀態(tài)下加速度的作用及運(yùn)算等。在學(xué)生有了較為全面的接觸后，教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如如何驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡、如何采用實(shí)驗(yàn)+理論的方式來(lái)驗(yàn)證物體在某一時(shí)刻的速度和位移等。教師可鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)理論知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并以問(wèn)題的方式幫助學(xué)生梳理思維，使其能有目的、有計(jì)劃、興趣高昂地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中，教師也要適時(shí)地予以學(xué)生指導(dǎo)，如有的學(xué)生盡管計(jì)算出了物體的運(yùn)動(dòng)速度和位移，但沒(méi)有合理地記錄物體的運(yùn)動(dòng)軌跡;對(duì)此，教師要及時(shí)地給出建議，如可以速度為橫坐標(biāo)、位移為縱坐標(biāo)，以幾個(gè)點(diǎn)畫(huà)出簡(jiǎn)單軌跡等。同時(shí)教師也要提供實(shí)驗(yàn)器材，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)興趣。教師在課堂教學(xué)過(guò)程中營(yíng)造教學(xué)氛圍，不僅能顯著地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也能體現(xiàn)出學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

（二）提供實(shí)驗(yàn)器材，鼓勵(lì)動(dòng)手驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要盡量地給學(xué)生提供科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，并從動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)操作兩個(gè)方面展開(kāi)實(shí)踐指導(dǎo)，引領(lǐng)學(xué)生展開(kāi)實(shí)踐操作，教師則從指導(dǎo)者的角度予以學(xué)生建議和指導(dǎo)，引領(lǐng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到驗(yàn)證，親自體會(huì)實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理學(xué)習(xí)的重要性，在提高學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)創(chuàng)新課堂教與學(xué)方式。

如在教學(xué)《牛頓第一定律》一課時(shí)，在學(xué)習(xí)這節(jié)課時(shí)，大部分學(xué)生都會(huì)感覺(jué)到比較吃力，因?yàn)閷?shí)際狀況中，不受任何外力的物體是不存在的，因此教師要注意從課堂教學(xué)的角度來(lái)給學(xué)生講述如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證牛頓第一定律。在上課時(shí)教師可先給學(xué)生將課堂內(nèi)容與二力平衡相結(jié)合起來(lái)，并從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生思考如何來(lái)設(shè)計(jì)不受任何外力作用而運(yùn)動(dòng)的物體，同時(shí)也要適時(shí)地提供實(shí)驗(yàn)器材，如小車、滑板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及濕抹布等。在學(xué)生有了一定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)思想后，教師要及時(shí)地和學(xué)生交流探討，幫助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)想法。如有的學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力時(shí)，感到摩擦力難以消除，或者不知道怎樣才算是將摩擦力完全平衡掉。對(duì)此教師可從二力平衡的角度利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)計(jì)算小車下滑的速度等，要在促使學(xué)生明晰實(shí)驗(yàn)思路的基礎(chǔ)上能自主地動(dòng)手操作，將理論知識(shí)與實(shí)踐操作結(jié)合起來(lái)，從而能有效地提升學(xué)生的物理綜合水平。教師在教學(xué)過(guò)程中給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材，引領(lǐng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手驗(yàn)證，能在較大的程度上提升學(xué)生在課堂上的參與度。

（三）進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，重視創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程

高中生的思維靈活，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往會(huì)有一些新奇的想法，對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有一定的促進(jìn)作用。對(duì)此，教師在課堂教學(xué)中可引領(lǐng)學(xué)生科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并充分重視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思考、實(shí)踐操作以及質(zhì)疑能力，鼓勵(lì)其從實(shí)驗(yàn)中獲取知識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和思維方法。

如在教學(xué)《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》一課時(shí)，在課堂上教師可給學(xué)生灌輸機(jī)械能的定義，并從勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換的角度來(lái)引發(fā)學(xué)生思考，對(duì)于機(jī)械能守恒應(yīng)該如何驗(yàn)證，在問(wèn)題的驅(qū)使下來(lái)科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師也要適時(shí)地予以指導(dǎo)，從引導(dǎo)者的層面來(lái)幫助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，教師可讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并重視學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程。如有的學(xué)生采用小車從某一高度滑下實(shí)驗(yàn)動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，但勢(shì)能值總是大于動(dòng)能值。對(duì)此教師不能直接地予以學(xué)生答案，而是要從實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和細(xì)節(jié)處著手，引領(lǐng)學(xué)生去深入地思考和發(fā)現(xiàn)，如小車滑下時(shí)都受到什么力、哪些力做功了等，逐步地讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)平面與小車摩擦力做的功、空氣阻力等，然后從二力平衡的角度進(jìn)行修改實(shí)驗(yàn)，從而能驗(yàn)證機(jī)械能的守恒。教師在課堂教學(xué)中引領(lǐng)學(xué)生科學(xué)設(shè)計(jì)，重視其實(shí)驗(yàn)過(guò)程，能有效地培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)的思維方法。

（四）組織實(shí)驗(yàn)比賽，激發(fā)學(xué)生的參與樂(lè)趣

比賽的形式往往能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與興趣。因此，教師在每學(xué)期可以設(shè)計(jì)一次實(shí)驗(yàn)大賽，即將本學(xué)期所接觸的所有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行編排，學(xué)生小組隨機(jī)抽取其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)，參加比賽。通過(guò)這樣的方式，學(xué)生既可以集中復(fù)習(xí)本學(xué)期的物理實(shí)驗(yàn)，還能夠進(jìn)一步理解物理知識(shí)，完成知識(shí)的復(fù)習(xí)。

比如，物理必修一課本中列舉了諸如“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)、探究求合力的方法、探究作用力與反作用力的關(guān)系”等重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，教師首先為學(xué)生列舉出這些實(shí)驗(yàn)，然后每個(gè)小組進(jìn)行抽簽，選擇本小組的參賽實(shí)驗(yàn)。當(dāng)每個(gè)小組抽取實(shí)驗(yàn)之后，小組內(nèi)部之間便開(kāi)展討論，進(jìn)行分工協(xié)作，完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。例如，第一小組抽到了“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在初始階段，小組內(nèi)部成員之間開(kāi)展討論，找出開(kāi)展這個(gè)實(shí)驗(yàn)的方法;最后，他們小組確定出，在參加比賽的時(shí)候，首先由一個(gè)學(xué)生作為旁白為大家介紹這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的，并在小組成員實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行步驟的講解。然后兩名學(xué)生合作完成實(shí)驗(yàn)，并由另一名學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后選派一名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)，宣布實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在整個(gè)比賽過(guò)程中，教師要給予學(xué)生充分的自主權(quán)，讓學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)意完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)比賽結(jié)束以后，教師為學(xué)生的比賽進(jìn)行打分，并為學(xué)生提出指導(dǎo)意見(jiàn)，幫助學(xué)生完善自己的實(shí)驗(yàn)流程。總之，教師要善于組織相關(guān)的實(shí)驗(yàn)比賽，在激發(fā)學(xué)生參賽興趣的同時(shí)，為學(xué)生提供一個(gè)展示的舞臺(tái)，逐步鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

總之，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中起到了重要的支撐作用，對(duì)于課堂的教與學(xué)發(fā)展有著很大的促進(jìn)意義。因此，教師在教學(xué)中要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生展開(kāi)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新表達(dá)，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的同時(shí)提升其物理綜合水平。