新課標下高中物理實驗教學探究

耿碧玉

（甘肅省臨洮縣文峰中學，甘肅臨洮 730500）

高中物理教學的基礎是實驗，學生對物理現(xiàn)象、規(guī)律的認識以及實驗技能、科學態(tài)度的養(yǎng)成，都需要依托于實驗探究。新課標對物理實驗教學提出更高的要求，在課程實施上提倡教學方式多樣化、引領學生自主學習。因此，教師應該順應新課標的思想指導，立足物理實驗教學目標和學生的個性化學習需要，加強物理實驗教學方案的設計，為學生開辟廣闊的思考和探索空間，通過實驗構建概念，有意識地培養(yǎng)學生的科學思維、操作能力和論證意識，從而推動高中物理實驗教學的改革進程。

一、新課標下高中物理實驗教學原則

（一）興趣原則

興趣是學生主動參與物理實驗探究的內(nèi)驅動力，但是就以往教學而言，教師對學生的興趣點缺乏深入的挖掘和關注，物理實驗內(nèi)容和形式比較單調(diào)，導致學生產(chǎn)生枯燥感和厭倦感，制約實驗教學目標的順利達成。新課標主張以學生為中心的理念，要求教師運用趣味化、多樣化的教學手段，喚起學生對物理實驗課題的好奇心和求知欲?；诖?，教師必須始終堅持興趣原則，根據(jù)實驗課題、把握學生的興趣喜好和認知規(guī)律，開發(fā)貼近日常生活、新穎豐富的教學資源，積極應用互聯(lián)網(wǎng)+教育技術，提出有探索意義的實驗問題，使課堂環(huán)境變得生動多彩，從而確保物理實驗教學的趣味性，激發(fā)學生的科學求索精神。

（二）合作原則

在傳統(tǒng)的高中物理實驗教學中，教師普遍沿用一對多的集體授課模式，學生缺乏小組交流和實踐的機會，久而久之，學生的主體意識及合作精神就會被削弱。學生是獨立的個體，各自的物理素養(yǎng)和優(yōu)勢智能存在差異性。新課標倡導打造自主、合作、互動的實驗課堂，要求教師給學生創(chuàng)造合作探究的機會，促進其差異和優(yōu)勢的互補。為此，教師應當遵循合作原則，尊重學生的個體差異和互動需求，深化小組協(xié)作學習。比如，教師可以設計物理實驗問題或任務，組織學生合作分析和解決問題，集思廣益、分工配合，完成實驗方案制定、操作、觀察、結果討論等任務，把實驗探索的主動權交還給學生，使其體驗相互啟發(fā)、合力攻克實驗難點的成就感，從而改變僵化的課堂結構，助推物理實驗教學提質(zhì)增效。

（三）指導原則

雖然物理實驗教學強調(diào)凸顯自主性，但是學生的物理基礎和實驗探究技能都在構建階段。在實驗過程中，學生會遭遇一些認知盲區(qū)，或是實驗流程和操作手法不夠規(guī)范，都可能給實驗成果和知識經(jīng)驗的生成造成不利影響。新課標要求教師在教學中以自身為主導、學生為主體，做信息的咨詢者、方法的傳授者、流程的協(xié)調(diào)者，因此教師必須執(zhí)行指導原則，理清教與學之間的關系，在保留學生自主思考和探究空間的前提下關注學生的實驗研討和操作情況，在學生思維受阻、配合不力、操作出現(xiàn)困難或失誤時及時地提供啟發(fā)和指導，使實驗活動順利進行，同時提高學生對物理實驗技能和方法的掌握效度。

二、新課標下高中物理實驗教學策略

（一）創(chuàng)設情境，引出物理實驗課題

立足新課標的高中物理實驗教學，其實驗課題的引出是至關重要的一步。物理知識的理論性和抽象性都比較強，教師若直接出示實驗課題，學生很難領會實驗的背景和目的，自然也無法產(chǎn)生內(nèi)在的探索動機。物理實驗強調(diào)聯(lián)系現(xiàn)實情境，提出具有真實意義的問題，教師應該綜合考慮實驗課題和學生的興趣需求，開采生活中的物理現(xiàn)象以及信息多媒體資源，創(chuàng)設真實可感的教學情境，把實驗課題寓于情境之中，從而激活學生的認知經(jīng)驗和探究期待［1］。

在依托情境創(chuàng)設引出物理實驗課題時，教師應該做好實驗課程和學情的分析工作，契合實驗背景和學生的興趣點，在生活資源、信息化資源中收集相關的情境創(chuàng)設素材，以多媒體文本、圖片、視頻等形式呈現(xiàn)情境，配合導學問題，引發(fā)學生對實驗情境的討論，教師再因勢利導揭示實驗課題，使學生對物理實驗目標建立具體的感知。如在關于探究重力做功與物體動能變化的定量關系的實驗教學中，教師就可以播放小球做自由落體運動的視頻課件，同時關聯(lián)舊課提出導學問題：同學們，視頻里小球的速度是如何變化的？動能如何變化？什么原因導致物體的動能發(fā)生變化？學生討論后回答：小球先加速下落，然后勻速下落；動能隨著速度的加快而增大；導致物體動能發(fā)生變化的原因是重力做功。教師順勢引出物理實驗課題：從小球自由落體運動中的重力做功來看，重力所做的功與物體動能改變量之間存在怎樣的定量關系呢？大家能否運用所學的物理知識對這種關系作出猜想并通過實驗探究驗證你的猜想。這樣在視頻情境的帶動下，學生既復習了舊知識，也明晰物理實驗的背景和目的，從而實現(xiàn)實驗課題的有效導入［2］。

（二）演示實驗，虛擬呈現(xiàn)物理現(xiàn)象

在高中物理教學中，部分實驗課程的材料獲取比較困難，或者現(xiàn)有實驗室條件無法滿足教學需求，教師通常是讓學生閱讀相關實驗材料，致使學生對實驗現(xiàn)象的理解停留在文字的層面，教學成果大打折扣。演示實驗在物理教學中的應用非常靈活，并隨著虛擬仿真技術的發(fā)展逐漸突破了實物演示的單一局面。因此，在優(yōu)化高中物理實驗教學的過程中，教師應該利用虛擬仿真技術創(chuàng)新演示實驗，在虛擬環(huán)境下為學生呈現(xiàn)物理現(xiàn)象，從而有效地解決物理實驗資源和條件不足的問題。

在基于虛擬仿真技術開展物理演示實驗教學時，教師應該針對真實條件難以達到預期效果的實驗課程，應用虛擬仿真實驗軟件和信息技術，為學生直觀地演示實驗操作和現(xiàn)象變化，引導學生觀察虛擬實驗的場景，探討、概括其中蘊藏的變化規(guī)律。如在關于靜力學動態(tài)平衡的實驗教學中，真實驗無法展現(xiàn)出彈力、靜摩擦力的動態(tài)微觀變化，教師就可以在虛擬仿真軟件平臺輸入實驗課題，使用平臺所提供的斜面、擋板、球等器材，按照軟件界面的提示操作鼠標演示靜力學動態(tài)平衡現(xiàn)象。在演示期間，教師不斷地移動鼠標，改變旋轉擋板的角度，提醒學生從不同的角度認真觀察球運動所產(chǎn)生力的大小和方向的變化，最后再歸納動態(tài)平衡的原理。這樣在虛擬仿真演示實驗的支持下，物理實驗教學的局限性就得以突破，學生也獲得良好的參與感［3］。

（三）任務探究，組織學生合作實驗

探究是實驗課的關鍵環(huán)節(jié)，也是鍛煉學生合作學習能力、探究技能的主要平臺。實施任務型教學能夠為學生營造自主、合作、開放的實驗探究環(huán)境，還能促進實驗問題的發(fā)現(xiàn)、分析和解決。因此，在新時期的物理實驗教學中，教師應該重視開展任務型實驗探究活動，將實驗以任務、項目的形式布置給學生，組織合作參與實驗，從而點燃集體智慧、驅動實驗目標的達成。

在基于任務型教學開展物理實驗合作探究時，教師應該根據(jù)實驗課題做好實驗任務的設計和發(fā)布，使用WPS 等軟件工具編制任務課件，把實驗問題、待解決的各項任務都列入課件。發(fā)布任務之后，教師應提供相應的資源和器材，組織學生結成5～6 人的小組，圍繞任務的目標和要求，合作開展方案設計、實踐操作等探究活動。如在關于測定電池的電動勢和內(nèi)阻的物理實驗教學中，教師用預先編制好的PPT 課件發(fā)布實驗任務：①探討測量電池電動勢和內(nèi)阻的常用方法。②基于伏安法設計實驗方案。③動手操作、測得實驗數(shù)據(jù)。④使用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)。學生接到任務后，立即分組協(xié)作展開實驗探究，對于任務①和任務②，各組討論后反饋：測量電池電動勢和內(nèi)阻的常用方法有伏安法、伏阻法和安阻法三種；基于伏安法的實驗方案，我們需要用到馬鈴薯、電池、開關、電流表、電壓表、導線等器材；操作流程是把導線插入馬鈴薯，接通電路、滑動變阻器，待示數(shù)穩(wěn)定后讀取電流和電壓數(shù)據(jù)，反復操作記錄多組數(shù)據(jù)備用［4］。教師讓各小組復核實驗方案，并在達成共識后把實驗器材分發(fā)下去，由學生按照方案正式操作實驗。在各組操作探究的期間，教師需要提醒學生，馬鈴薯電池正極附近會析出氣體，盡量在內(nèi)阻發(fā)生較大變化之前結束測量，準確記錄每次操作的數(shù)據(jù)。對于任務④的解決，教師可以引導各組學生根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)，合作討論相關公式和電路U-I圖像的畫法，學生順利地作出伏安特性曲線圖。這樣通過開展任務探究，學生能夠圓滿解決本節(jié)物理實驗課的四個關鍵問題，同時形成實驗探究與協(xié)作學習的能力。

（四）適度指導，幫扶學生完成實驗

高中物理實驗探究強調(diào)嚴謹性，每一個微小的失誤都可能引發(fā)實驗失敗或結果失準。因此，在新課標下的物理實驗教學中，教師應該立足主導地位，密切關注學生的探究和操作過程，適度給予指導和點撥，避免學生陷入誤區(qū)，從而幫扶學生高質(zhì)量地完成實驗。

在實施物理實驗指導時，教師應該把控好指導的時機和度量，平衡指導和學生獨立思考、自主實踐的關系。對于學生能夠合作解決的問題，教師無須過多介入，只需要在學生遭遇認知障礙或者忽略一些實驗操作要點時加強指導和校正，采用問題啟發(fā)法或手動示范法向學生滲透實驗思路和操作技術，避免影響最終的實驗成果和結論。如在關于平拋運動的物理實驗教學中，學生以分組研討的形式，決定利用追蹤法逐點描出小球運動的軌跡，并制定相關的實驗方案。教師提供斜槽、小球、方木板、圖釘、坐標紙、重垂線、刻度尺等器材。實驗操作有兩項要點：一個是安裝調(diào)平，另一個是確定球的位置。在學生合作實操的過程中，教師應該巡堂觀察，如果發(fā)現(xiàn)學生存在不規(guī)范的操作，必須及時指導和糾正。比如某小組的安裝調(diào)平?jīng)]有做好，教師應該指導學生把帶有斜槽軌道的木板固定在實驗桌上，使木板末端伸出桌面外，軌道末端切線水平［5］。再如，某小組在確定球的位置時，拋出小球的力度、速度過大，導致小球通過的位置不準，這時教師需要指導學生把小球從斜槽某一位置由靜止滑下，小球從軌道的末端射出，用眼睛粗略地確定小球平拋運動的路線，再用鉛筆較準確地描出小球通過的位置，把具體的位置點標記在坐標紙上，用同樣的方法確定軌跡上其他各點的位置，繼而取下坐標紙，把所有位置點用平滑的曲線連起來，得到小球平拋運動的軌跡。接下來，教師再指導各組應用實驗所得的坐標圖計算出小球做平拋運動的初速度，驗證平拋運動軌跡是拋物線，這樣通過適度指導，學生能夠了解實驗操作中的注意事項，并精準得出實驗結論。

（五）評價反饋，查補實驗教學缺漏

在教學的過程中，評價反饋是不可或缺的流程。每個學生對實驗知識技能的接受程度不同，還會在學習的過程中出現(xiàn)新問題。因此在結束實驗探究之后，教師應該跟進開展評價反饋，引導學生互評實驗表現(xiàn)，把新問題反饋出來集中討論，從而查補實驗教學缺漏，完善學生的物理認知體系。

在基于物理實驗教學開展評價反饋時，教師應該延續(xù)小組合作的模式，讓學生進行組際、個人之間的互評活動。主要評價內(nèi)容是聯(lián)系物理實驗的過程和結論，互評實驗猜想、實驗方案、操作手法、實驗記錄中的優(yōu)點和不足，提醒學生摘記有價值的探究技巧和方法，爭取在下次實驗時化為己用。對于評價所暴露出的不足，教師可以讓學生深入地交流，討論不足的成因，共同研究改進和規(guī)避策略。互評活動結束后，教師再鼓勵學生反饋實驗問題，包括對實驗原理和流程存在的困惑，以及探究中產(chǎn)生的新問題。對于簡單問題，教師可以讓學生在小組內(nèi)部相互解答和消化，依靠組內(nèi)成員力量無法解釋的難點問題，讓學生記錄、匯總，由教師答疑解惑，把實驗遺留的難點問題逐一擊破。這樣通過開展評價反饋，學生就能互鑒實驗探究經(jīng)驗，養(yǎng)成質(zhì)疑、反思的優(yōu)秀品質(zhì)，從而達成物理實驗課的三維目標［6］。

三、結語

總而言之，實驗教學是提升學生物理核心素養(yǎng)的主要途徑，在新課標下實施高中物理實驗教學，應該堅持興趣、合作、指導三個基本原則。教師必須樹立以生為本的理念，根據(jù)物理實驗課程目標和學情特點創(chuàng)設真實的情境，引出物理實驗課題；依托虛擬仿真技術，實施演示實驗；開展任務探究活動，組織學生合作實驗；適度參與指導和點撥，幫扶學生規(guī)范、嚴謹?shù)赝瓿蓪嶒?；跟進評價反饋，促進學生經(jīng)驗共享、查缺補漏，從而促進學生對物理實驗知識技能的深透掌握。