提高高中物理實驗教學(xué)有效性的研究

許宏起

摘 要：在高中物理教學(xué)中，實驗教學(xué)是重要的組成部分之一。高考物理實驗的占分比重越來越大，因此，幫助學(xué)生掌握物理實驗的操作步驟和原理是高中物理教學(xué)的重中之重。高中物理知識點難度大，內(nèi)容多，所以高中物理實驗教學(xué)對高中物理教師的知識水平和教學(xué)能力有很高的要求。文章主要從營造合作的學(xué)習(xí)環(huán)境、增強(qiáng)實驗教學(xué)的趣味性、培養(yǎng)學(xué)生的探究歸納能力、開展第二物理實驗課堂以及提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力五個方面探討有效提高高中物理實驗教學(xué)有效性的相關(guān)策略，期望從整體上提升高中物理實驗教學(xué)的質(zhì)量和水平。

關(guān)鍵詞：高中物理;實驗教學(xué);有效性;方法策略

高中物理教師為了幫助學(xué)生提高物理成績，往往會更加注重理論知識的教學(xué)過程，這在一定程度上忽略了高中物理實驗教學(xué)的重要性。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理實驗的過程中，教師通常會采用視頻教學(xué)的方式，幫助學(xué)生理解實驗的操作步驟和原理。一些物理教師認(rèn)為，這種實驗教學(xué)方式能夠幫助學(xué)生快速了解實驗的操作步驟，避免學(xué)生處于危險的實驗環(huán)境，但這一教學(xué)方式也存在不足，學(xué)生容易對實驗操作步驟出現(xiàn)記憶模糊或者記憶混淆的情況，導(dǎo)致物理實驗教學(xué)的效果不佳。因此，為了全面提高學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)，教師應(yīng)注重開展實驗教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實驗熱情，從而全面提高高中物理課堂教學(xué)的效率和質(zhì)量。

一、營造合作的學(xué)習(xí)環(huán)境

新課改背景下，高中物理學(xué)科的核心教學(xué)理念是一切為了學(xué)生的發(fā)展，通過物理學(xué)習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實踐精神和團(tuán)隊合作精神。在高中物理實驗課程中，教師可以通過小組合作探究的模式優(yōu)化物理實驗教學(xué)過程，提高學(xué)生的實驗參與度和學(xué)習(xí)積極性。在物理實驗課上，教師應(yīng)扮演好引導(dǎo)者和協(xié)助者的角色，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生在物理實驗的操作過程中掌握物理知識，同時，在合作學(xué)習(xí)的過程中培養(yǎng)自身的合作意識和探究精神[1]。

例如，在教學(xué)高中物理實驗“用單擺測定重力加速度”時，教師要引導(dǎo)學(xué)生運用單擺測定重力加速度并熟練地使用秒表等實驗器材。通過課前準(zhǔn)備，教師要讓學(xué)生充分了解該實驗的目的、原理、需要用到的器材以及注意事項，讓學(xué)生熟悉實驗臺上的實驗工具并掌握其使用方法。接著，教師可將全班學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，每個學(xué)習(xí)小組在同一張實驗臺上共同開展實驗操作，同時給每個小組發(fā)一張實驗記錄表，由小組長統(tǒng)一記錄每位成員的實驗過程和實驗數(shù)據(jù)。在確保學(xué)生全部了解實驗的步驟之后，教師可讓學(xué)生自主開展實驗操作。在實驗的過程中，教師可以通過抽查的方式記錄學(xué)生的實驗表現(xiàn)情況，通過開展小組比賽的教學(xué)方式看哪一個小組能夠最先完成所有的實驗操作，并提交實驗數(shù)據(jù)。在實驗課結(jié)束之后教師再評選出本次實驗課的優(yōu)勝小組，并給予優(yōu)勝小組一定的獎勵。這樣的方式能夠有效調(diào)動學(xué)生的實驗積極性，提高學(xué)生的競爭意識和團(tuán)隊合作意識。在實驗課的最后5分鐘，教師可以針對學(xué)生的實驗情況以及學(xué)生所提交的實驗數(shù)據(jù)幫助學(xué)生分析他們在實驗過程中存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗總結(jié)，讓學(xué)生養(yǎng)成善于反思實驗過程的習(xí)慣，避免在下一次實驗中再出現(xiàn)類似的問題，從而有效提高物理實驗教學(xué)的有效性。

二、增強(qiáng)實驗教學(xué)的趣味性

高中物理學(xué)科是一門探索真理的學(xué)科，學(xué)生不僅能從中學(xué)到很多生活當(dāng)中的物理知識，還能夠了解到一些神奇的物理現(xiàn)象背后的原理。通過實驗教學(xué)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在實驗的過程中探究物理規(guī)律，提高學(xué)生的物理素養(yǎng)，讓學(xué)生能夠運用物理知識解釋生活中的神奇現(xiàn)象，從而讓學(xué)生對物理學(xué)習(xí)更加感興趣。如果學(xué)生對物理實驗非常感興趣，那么無形中就大大增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，學(xué)生就會自覺、主動地探究實驗背后的原理，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心和探究欲望，無形中也大大提高了學(xué)生的動手實踐能力[2]。

例如，在教學(xué)高中物理實驗“觀察全反射現(xiàn)象”時，教師可以在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的實驗情境，利用學(xué)生以前學(xué)過的知識進(jìn)行導(dǎo)入：“同學(xué)們，在學(xué)習(xí)‘光的傳播這一課的時候，我們知道光是沿著直線進(jìn)行傳播的，但是通過今天的實驗，我們將看到光也能沿著曲線進(jìn)行傳播?！睂τ谶@種反常理的現(xiàn)象，學(xué)生會異常好奇，想親眼見證教師說的現(xiàn)象是否真的存在。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生在一個裝滿水的塑料瓶上鉆一個小孔，然后從小孔的另一側(cè)用激光筆把小孔照亮，這時水會通過小孔向外流出，而激光則沿著水流的方向跟著彎曲，從而出現(xiàn)一條彎曲的光線。在這個實驗中，當(dāng)光線從空氣折射到水中的時候會發(fā)生偏折，從而出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。這一有趣的物理實驗?zāi)軌蛴行Ъぐl(fā)學(xué)生的好奇心，當(dāng)學(xué)生看到光線真的可以沿著曲線傳播的時候會表現(xiàn)出十分興奮的狀態(tài)，教師可以抓住學(xué)生探究欲望強(qiáng)烈的時機(jī)，趁勢為學(xué)生講解實驗原理，從而有效提高實驗教學(xué)的有效性。在開展物理實驗之前，教師要讓學(xué)生明白開展實驗的目的和探究的任務(wù)，如果盲目地進(jìn)行實驗而不進(jìn)行說明的話，學(xué)生便會對實驗失去興趣，導(dǎo)致物理實驗的教學(xué)效率低下，難以給學(xué)生留下深刻的印象。因此，在開展實驗之前，教師可以設(shè)計具體、有吸引力的教學(xué)情境，這樣一方面能夠向?qū)W生介紹實驗的目的和探究任務(wù)，另一方面也能夠充分引起學(xué)生的關(guān)注，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究熱情。

三、培養(yǎng)學(xué)生的探究歸納能力

在高中階段，不僅物理學(xué)科需要學(xué)生具有一定的抽象思維和探究能力，數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物和地理等學(xué)科也需要學(xué)生具有強(qiáng)大的歸納總結(jié)能力，因此，在物理實驗課上，教師應(yīng)有意識地引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的邏輯思維習(xí)慣。學(xué)生在實驗的過程中驗證猜想，并深入思考實驗背后的邏輯原理以及所用到的物理知識，能夠提高自身思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和邏輯性，也能夠從自身的勞動成果中收獲樂趣，感受到開展物理實驗的快樂。

例如，在學(xué)生學(xué)了高中物理必修二“機(jī)械能守恒定律”這一章節(jié)內(nèi)容后，教師可以組織學(xué)生開展物理實驗驗證能量守恒定律，并讓學(xué)生通過實驗進(jìn)一步思考和理解機(jī)械能守恒定律在生活當(dāng)中的應(yīng)用。在實驗過程中，學(xué)生主要研究物體自由下落過程中動能與勢能的變化情況，從而驗證機(jī)械能守恒定律。學(xué)生先在實驗臺上安裝好電子打點計時器，并用夾子將復(fù)寫紙固定在打點計時器上，再將準(zhǔn)備好的紙帶穿過打點計時器，而后用夾子對其進(jìn)行固定，并用導(dǎo)線接通學(xué)生電源，將重錘夾在紙帶的下端，最后打開電源，并松開紙帶上端的夾子，這時重錘會帶著紙帶在重力的作用下自由下落，在多次重復(fù)實驗之后收集紙帶，測量打點計時器在紙帶上留下的點之間的距離，并計算相鄰兩點之間的瞬時速度，通過分析實驗數(shù)據(jù)觀察機(jī)械能是否在物體自由下落的過程當(dāng)中保持守恒。在實驗當(dāng)中，通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生認(rèn)識到物體在自由下落的過程中重力勢能能夠轉(zhuǎn)化成動能，從而得出機(jī)械能保持不變的實驗結(jié)論。

四、開展第二物理實驗課堂

除了在課堂上開展有效的物理實驗教學(xué)，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生組建物理實驗小組，開設(shè)第二物理實驗課堂。物理實驗具有較強(qiáng)的嚴(yán)謹(jǐn)性，與理論知識不同，實驗需要學(xué)生多次重復(fù)操作來降低實驗的誤差，因此要想真正研究透徹某一實驗，還需要學(xué)生在課外的時間主動進(jìn)行物理實驗操作。教師在課下開展實驗小組教學(xué)，一方面能夠幫助對物理特別感興趣、想要參加物理知識競賽的學(xué)生提升物理實驗?zāi)芰途C合素養(yǎng)，另一方面也能夠為在課上沒有及時完成物理實驗的學(xué)生提供良好的實驗環(huán)境，防止學(xué)生出現(xiàn)跟不上課程進(jìn)度的現(xiàn)象。研究表明，學(xué)生在開展課外實驗的過程中通常會表現(xiàn)出更加強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)和探究欲望，因為在課外時間開展物理實驗是學(xué)生主動、自發(fā)的行為。

例如，在學(xué)生學(xué)習(xí)了高中物理必修二“萬有引力定律”這一部分內(nèi)容之后，教師可以在課下組織物理實驗學(xué)習(xí)小組的學(xué)生研究一些課外的物理知識。在課外實驗探究中，學(xué)生可以自主選擇自己感興趣的物理現(xiàn)象進(jìn)行探究，這大大提高了學(xué)生開展物理實驗的有效性。比如，有的學(xué)生選擇開展“高空落蛋”的物理實驗，有的學(xué)生選擇用閃屏照相的方式記錄自由落體的過程，等等，這些實驗都與學(xué)生所學(xué)的知識密切相關(guān)，卻能夠從不同的角度來驗證所學(xué)物理知識的正確性。學(xué)生在課外開展的這些有序又簡易的物理小實驗，充分滿足了學(xué)生對物理知識的好奇心，同時也為學(xué)生搭建了一個展現(xiàn)自我、提升自我的平臺，豐富了學(xué)生的課余生活，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對物理實驗的熱情。

五、提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

隨著時代的快速變化和發(fā)展，社會對人才的需求也在逐漸發(fā)生變化，并且是從本質(zhì)上發(fā)生變化，主要體現(xiàn)在對人才的需求從知識技術(shù)型逐漸向綜合應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才方向轉(zhuǎn)變。高中物理的教學(xué)實踐也要貼合時代、社會發(fā)展的需求，教師要在教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行綜合性的培養(yǎng)。學(xué)生的自主學(xué)習(xí)思維和能力是促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維能力發(fā)展的一個重要的基礎(chǔ)，因此，在高中物理的教學(xué)實踐中，教師要注重培養(yǎng)和提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)物理的過程中提升自身的思維能力。另外，在高中物理實驗教學(xué)中，教師要有效地激發(fā)學(xué)生的自主性，引導(dǎo)學(xué)生在實驗的過程中學(xué)會自主學(xué)習(xí)與探究，讓學(xué)生更有方向地進(jìn)行相關(guān)實驗與物理知識原理的自主學(xué)習(xí)與探究，切實提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效率和能力。

在開展物理實驗教學(xué)的過程中，教師要有效地轉(zhuǎn)變自己的身份，尊重學(xué)生在實驗過程中的主體地位，同時扮演好輔助者的角色，對學(xué)生的自主實驗進(jìn)行引導(dǎo)。例如，在物理實驗“光的折射定律”的操作過程中，教師要以教學(xué)內(nèi)容中“光在不同介質(zhì)中傳播形式的變化”為中心，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實驗的思考、設(shè)計和實踐，讓學(xué)生能夠借助身邊相關(guān)的事物以及實驗的材料來實現(xiàn)對物理知識的探究和總結(jié)。針對這個實驗，學(xué)生最常使用的方法就是將筆放在水中進(jìn)行觀察和思考，教師則可結(jié)合學(xué)生的這一自主實驗來引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象以及自己的思考進(jìn)行發(fā)言，且告知學(xué)生在聆聽他人發(fā)言的過程中可以進(jìn)行辯駁，并提出自己的觀點。學(xué)生在分享、交流觀點的過程中進(jìn)行自主思考，能夠獲得更加準(zhǔn)確的物理實驗結(jié)論。學(xué)生在進(jìn)行實驗的自主思考和設(shè)計的過程中，教師可以提問學(xué)生：“光在空氣、玻璃中也會存在折射的現(xiàn)象嗎？折射的情況會是一樣的嗎？”在問題的引導(dǎo)下，學(xué)生對光的折射實驗有更多的設(shè)計思路，從而運用更多的材料進(jìn)行實驗，并聯(lián)想生活中霧霾等天氣之下光折射的情況等，進(jìn)行深入的自主思考，并開展更多的實驗設(shè)計與實踐。在實驗的過程中，學(xué)生的思維不局限于光在水中折射的情況，他們能夠發(fā)散思維，聯(lián)想生活中各種各樣的相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行實驗的設(shè)計和思考，逐漸整理出更加全面的知識內(nèi)容，同時通過自主的實驗思考和設(shè)計，逐漸養(yǎng)成良好的物理探索的思維和習(xí)慣，從物理實驗過渡到對生活相關(guān)現(xiàn)象和問題的思考，從而更加靈活地運用物理知識，這有助于提高高中物理實驗教學(xué)的有效性。

結(jié)語

提高高中物理實驗教學(xué)有效性的方法有很多，本文只提到了其中的五種。探究高中物理實驗教學(xué)的有效性，是為了讓學(xué)生能夠更好地掌握知識，充分調(diào)動學(xué)生的實驗探究積極性和主動性，提高學(xué)生的觀察能力和動手實踐能力。高中物理教師應(yīng)從學(xué)生的角度出發(fā)，積極探究有助于提高實驗教學(xué)的方法和策略，進(jìn)一步提高高中物理實驗教學(xué)的效率和質(zhì)量。物理實驗教學(xué)能夠讓學(xué)生保持對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)動力和探究熱情。

[參考文獻(xiàn)]

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