中學(xué)物理實驗教學(xué)案例的設(shè)計與開發(fā)

吳雪蓮

（甘肅省古浪縣第二中學(xué)，甘肅古浪 733102）

在核心素養(yǎng)背景下，中學(xué)物理實驗教學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn)，廣大教師既要注重基礎(chǔ)實驗內(nèi)容的講述，還要開發(fā)新的實驗資源，設(shè)計多樣化的實驗教學(xué)案例，滿足中學(xué)生日益增長的求知需求。中學(xué)生的思維活躍，他們對案例具有濃厚的興趣，只要教師選取的實驗案例能夠吸引學(xué)生的注意力，就可以降低物理實驗的難度，增強(qiáng)物理知識的滲透效率。但是在實際教學(xué)中，仍然有些物理教師對實驗案例不重視，選擇的案例存在走過場、質(zhì)量低、無反饋等現(xiàn)象，限制了學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展。所以，為了改善物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀，教師要注重實驗案例的設(shè)計與挖掘，引導(dǎo)學(xué)生從案例中分析出理論觀點，構(gòu)建系統(tǒng)化的物理知識網(wǎng)絡(luò)，在物理實驗中充分展現(xiàn)學(xué)生的主觀能動性，幫助學(xué)生形成良好的物理學(xué)習(xí)習(xí)慣。筆者分別論述中學(xué)物理實驗教學(xué)案例的設(shè)計原則和具體策略。

一、中學(xué)物理實驗教學(xué)案例的設(shè)計原則

（一）立意的科學(xué)性

實驗教學(xué)案例不僅能夠展現(xiàn)物理知識，還能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，將學(xué)生的思維置于開闊的場景中，獲得更大的進(jìn)步。所以，教師在設(shè)計物理實驗案例的時候要秉持科學(xué)性的原則，遵循中學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和興趣愛好，貼近日常生活，讓每一個案例都成為典型，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)。同時，教師要進(jìn)行逐步的嘗試和改進(jìn)，摒棄案例中不合理的地方，可以對其他教師的優(yōu)質(zhì)案例做出改編，巧妙地融入自己的案例教學(xué)中，讓學(xué)生接觸到多樣化的物理知識，加強(qiáng)對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)方法和思想的培養(yǎng)。

（二）過程的安全性

在物理實驗中有時候會用到電、火源、有毒有害物質(zhì)、易燃易爆物質(zhì)等，一旦學(xué)生操作不當(dāng)，很可能造成嚴(yán)重的后果。所以，教師在設(shè)計實驗案例時要切合實際，選擇實驗過程安全的案例，并且在教學(xué)中向?qū)W生滲透安全意識，使物理實驗既高效又安全。有些特殊的物理實驗無法在實驗室中完成，教師可以通過互聯(lián)網(wǎng)設(shè)置虛擬實驗案例，獲得更加真實的實驗現(xiàn)象，不再是死記硬背物理知識。同時，教師要引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中尋找經(jīng)驗，在每一個實驗完成之后總結(jié)歸納，提高實驗效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（三）用品的簡約性

在開展物理實驗時，由于學(xué)生之間水平不同，他們在選擇和運(yùn)用物理實驗器材、物品的時候也存在著差異，有的學(xué)生會出現(xiàn)浪費(fèi)的現(xiàn)象，使用了很多實驗物品但卻沒有得到理想的實驗結(jié)果，與當(dāng)前的環(huán)保理念背道而馳。因此，教師在設(shè)計實驗案例的時候需要滲透簡約和綠色原則，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新思維，簡化實驗步驟，找到物理實驗的樂趣，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。學(xué)生可以利用生活中的物品來代替實驗物品，這樣不僅能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識，還能夠升華情感體驗，養(yǎng)成自主探究意識和節(jié)能環(huán)保觀念，貫徹落實教改精神。

二、中學(xué)物理實驗教學(xué)案例的設(shè)計與開發(fā)

（一）選擇生活化案例，激發(fā)實驗興趣

在教學(xué)中，教師可以結(jié)合學(xué)情設(shè)計生活化的實驗教學(xué)案例，將物理知識和學(xué)生的日常生活相聯(lián)系，幫助學(xué)生掌握物理實驗背后的知識實質(zhì)，使實驗過程和實驗結(jié)論更容易被學(xué)生理解和接受，進(jìn)而實現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的教學(xué)目標(biāo)。中學(xué)生已經(jīng)具備了一定的觀察能力。在日常生活中，他們會根據(jù)自己的喜好和興趣去關(guān)注一些事物，無形之中就積累了很多物理現(xiàn)象，甚至已經(jīng)可以自主應(yīng)用物理知識解決生活中的問題。所以，教師可以從學(xué)生的生活經(jīng)驗出發(fā)，在課堂上為學(xué)生演示生活中有趣的物理現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的物理情境，增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的吸收和應(yīng)用能力，促使學(xué)生產(chǎn)生自己動手實驗的沖動，激發(fā)創(chuàng)造潛力。一個實驗所包含的物理知識是多方面的，其中既有對舊知識的應(yīng)用，也有新知識的生成，而新知往往是在舊知的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展的。所以，教師可以在新舊知識的銜接處引入生活化的實驗教學(xué)案例，實現(xiàn)知識的順利遷移和完美過渡，降低學(xué)生理解難度。

生活中的物品除了具有生活用途，還具有某種物理特性，教師可以將其進(jìn)行創(chuàng)造性的開發(fā)與利用，使其成為實驗教學(xué)的重要資源。根據(jù)教學(xué)需要，教師可以把一些生活物品作為實驗材料直接帶入到實驗教學(xué)中，利用生活物品的某些特性向?qū)W生展示物理實驗的主題。教師也可以將一些生活物品進(jìn)行組合或者改造，使其成為物理實驗的器材，開展演示實驗，做好課堂示范，讓學(xué)生認(rèn)識到原來生活中的物品也可以用來進(jìn)行物理實驗，改變學(xué)生對物理的錯誤認(rèn)識，在課后利用生活中的物品構(gòu)建自己的物理實驗室，自主開發(fā)趣味性的小實驗。

（二）巧用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，拓寬案例資源

在教育信息化的背景下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物理課程相結(jié)合已經(jīng)成為物理教學(xué)領(lǐng)域的共識，它改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式，使物理教學(xué)的焦點由知識轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢W(xué)生發(fā)展，為學(xué)生提供了更加廣闊和自由的學(xué)習(xí)空間，讓學(xué)生成為物理學(xué)習(xí)的主體，提高了學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。在教學(xué)中，教師要充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，拓寬實驗教學(xué)案例資源，豐富實驗案例教學(xué)模式，讓學(xué)生在自主獲取知識的過程中提高認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力。

在物理教學(xué)中并不是每一個實驗都能夠在課堂上得以實現(xiàn)，如有些實驗受實驗條件、實驗器材、實驗時長等的限制，在普通實驗室和課堂上是無法完成的；有些物理實驗的實驗現(xiàn)象過于細(xì)微，難以被學(xué)生肉眼觀察到；還有一些物理實驗具有一定的危險性，不適宜學(xué)生操作，只能從教師的講解中了解實驗過程和實驗現(xiàn)象。為此，教師可以利用Flash 軟件將這些不可能實現(xiàn)的實驗變?yōu)榭赡?，把它們以實驗教學(xué)案例的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，以視聽媒體為輔助教學(xué)手段，通過動畫演示、微課視頻等方式讓學(xué)生直觀地看到實驗過程、觀察實驗規(guī)律、了解實驗原理，提高實驗教學(xué)的有效性。教師還可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建物理仿真實驗室，模擬真實的實驗場景，使用系統(tǒng)所提供的實驗器具為學(xué)生編制實驗教學(xué)案例，用更加直觀、立體的形式演示實驗過程，給學(xué)生一個創(chuàng)造和想象的空間，使物理知識學(xué)習(xí)不再單調(diào)和枯燥，讓學(xué)生感受物理學(xué)習(xí)的時代感和科技感，調(diào)動學(xué)生利用仿真實驗室自主實驗的熱情?；ヂ?lián)網(wǎng)擁有豐富的物理教學(xué)資源，教師可以從網(wǎng)絡(luò)中搜集其他優(yōu)秀教師在課堂上使用過的實驗教學(xué)案例，通過改編和創(chuàng)新使其符合教學(xué)實際，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容。教師也可以從網(wǎng)絡(luò)中搜集當(dāng)前與物理教學(xué)相關(guān)的社會熱點話題、物理學(xué)前沿知識、時政新聞等內(nèi)容，以這些素材為背景設(shè)計和開發(fā)實驗教學(xué)案例，吸引學(xué)生的參與興趣，開發(fā)學(xué)生的物理潛質(zhì)。

（三）設(shè)計游戲型案例，培養(yǎng)良好認(rèn)知

從小學(xué)到中學(xué)，游戲一直都是最受學(xué)生歡迎的活動形式，滿足了學(xué)生愛玩的天性。教師可以抓住學(xué)生愛玩的天性設(shè)計游戲型的案例內(nèi)容，寓教于樂，讓學(xué)生在玩的過程中獲得知識與能力，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在教學(xué)中，教師可以從學(xué)生喜歡的玩具中開發(fā)實驗教學(xué)案例，用玩具取代傳統(tǒng)的教具，增強(qiáng)實驗的趣味性，讓學(xué)生在玩的過程中主動地學(xué)習(xí)物理知識、強(qiáng)化物理認(rèn)知。學(xué)生對新鮮、有趣的事物充滿了好奇和探究的興趣，如神奇的魔術(shù)正好迎合了學(xué)生的年齡特點，這時教師可以從簡單、易學(xué)、具有神秘感的魔術(shù)中開發(fā)實驗教學(xué)案例，把抽象的物理實驗用魔術(shù)表演的方式展示出來，既能夠活躍實驗教學(xué)氛圍，還能夠加深學(xué)生對實驗結(jié)果的印象，體會到物理實驗的神奇性和趣味性，使物理實驗成為學(xué)生學(xué)習(xí)的助推器。

在日常教學(xué)中，教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容布置自制實驗任務(wù)，讓學(xué)生發(fā)揮自身的聰明才智，在課后自主開發(fā)、設(shè)計實驗，并將自己的實驗成果、實驗小發(fā)明或者小論文等搬到課堂上，并結(jié)合學(xué)生的實驗成果講授其中所蘊(yùn)含的物理原理，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)知。教師可以發(fā)揮學(xué)生的主動性，鼓勵學(xué)生結(jié)合自己的發(fā)明創(chuàng)造，講述自己的實驗靈感、實驗設(shè)計過程、實驗操作、實驗結(jié)論等。針對學(xué)生的不足之處，教師可以加以補(bǔ)充。通過同齡人的講述，學(xué)生對實驗中應(yīng)用到的物理知識和得出的實驗結(jié)論產(chǎn)生認(rèn)同感，促進(jìn)了良好認(rèn)知能力的養(yǎng)成。學(xué)生具有較強(qiáng)的勝負(fù)欲，教師可以將實驗教學(xué)案例設(shè)計成游戲競賽的方式，針對同一教學(xué)主題設(shè)計不同的實驗方案，支持同一方案的學(xué)生結(jié)成一組，然后讓學(xué)生分小組提出實驗方案，其他小組的學(xué)生也可以提出不同的意見。通過激烈的思辨，學(xué)生認(rèn)識到各種實驗方案的優(yōu)缺點，拓寬了自己的思維空間，從不同角度加深了對物理知識的情感。

（四）開發(fā)融合型案例，鍛煉學(xué)習(xí)能力

在新的教育形勢下，中學(xué)物理已經(jīng)不是以傳授物理知識為目標(biāo)的獨立學(xué)科，特別是隨著新中考政策的推出，中學(xué)物理更加注重學(xué)生德、智、體、美、勞綜合素質(zhì)的考查，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力已經(jīng)成為中學(xué)物理教學(xué)的主要目標(biāo)。所以，教師要在知識教學(xué)的基礎(chǔ)上關(guān)注科技前沿，注重物理學(xué)科與其他學(xué)科之間的相互滲透和聯(lián)系，開發(fā)融合型的實驗教學(xué)案例，使學(xué)生的思維能力、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、審美情趣等得到全面鍛煉。物理學(xué)科與語文、地理、歷史、體育等眾多學(xué)科存在密切的聯(lián)系，教師要善于發(fā)現(xiàn)和挖掘它們的相通之處，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計實驗教學(xué)案例，讓學(xué)生學(xué)會知識的融會貫通，提高綜合學(xué)習(xí)能力。

在實際生活中，很多故事、成語、古詩詞都蘊(yùn)含著一定的物理知識，如龜兔賽跑、坐井觀天等童話故事，隔墻有耳、鏡花水月、海市蜃樓、立竿見影等成語，還有“兩岸青山相對出”“滿眼風(fēng)光多閃爍，看山恰似走來迎，仔細(xì)看山山不動，是船行”等古詩句，如果教師在實驗教學(xué)案例設(shè)計中加入這些內(nèi)容，不僅可以增強(qiáng)物理教學(xué)的文化底蘊(yùn)，還會使學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣更濃。所以，實驗教學(xué)案例可以與語文學(xué)科相融合，讓學(xué)生體驗物理學(xué)科的人文性，引導(dǎo)學(xué)生從物理專業(yè)的角度理解語文知識，拓寬學(xué)習(xí)思路。物理與數(shù)學(xué)學(xué)科具有緊密的聯(lián)系，物理問題的解決離不開數(shù)學(xué)推理和數(shù)學(xué)計算，在解題的過程中還會用到大量的數(shù)學(xué)公式、性質(zhì)和定理等。教師在設(shè)計實驗教學(xué)案例時可以從學(xué)生熟悉的數(shù)學(xué)模型入手，引導(dǎo)學(xué)生將熟悉的數(shù)學(xué)方法用到物理問題上，借助數(shù)學(xué)思維幫助學(xué)生從實驗教學(xué)案例中獲得物理知識，培養(yǎng)邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。理化不分家，在歷史上物理、化學(xué)曾經(jīng)是一家，在中考中也有很多題目是將物理和化學(xué)知識放到一起進(jìn)行考核，所以教師在設(shè)計實驗教學(xué)案例時可以從化學(xué)學(xué)科入手，將物理知識融于化學(xué)問題的解決當(dāng)中，使每一個案例都精彩絕倫，啟迪中學(xué)生的思維。

（五）引入歸納式案例，發(fā)散物理思維

物理以實驗為基礎(chǔ)，實驗不僅是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分，也是教師教學(xué)的有力輔助，它將抽象的物理知識變得直觀形象，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。因此，教師可以引入歸納式的實驗教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗現(xiàn)象的觀察、分析、推理等一系列活動概括總結(jié)出物理規(guī)律，將感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識。在實驗設(shè)計之前，教師要帶領(lǐng)學(xué)生對學(xué)過的物理知識進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，繪制思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生構(gòu)建起系統(tǒng)的知識體系。學(xué)生可以根據(jù)自己對物理實驗的了解繪制具有個性化的思維導(dǎo)圖，然后同學(xué)之間互相分享和點評，強(qiáng)化學(xué)生的合作意識。

有的學(xué)生沒有掌握學(xué)習(xí)物理實驗案例的正確方法，只是看到了表面上的實驗現(xiàn)象，卻沒有深入挖掘案例的深意，導(dǎo)致物理實驗過程出錯，逐漸失去實驗興趣。教師在設(shè)計實驗案例的時候要注意這一點，從中加入物理實驗方法的指導(dǎo)，可以讓學(xué)生在實驗之前明確自己需要“看什么”“想什么”“怎樣想”，引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進(jìn)行推想，驗證自己的觀點，提高實驗教學(xué)案例的有效性。為了幫助學(xué)生更好地歸納物理知識，教師可以采用提問式的方法，在實驗教學(xué)前提出具有啟發(fā)性和推理性的問題，讓學(xué)生帶著這些問題去實驗，這樣學(xué)生會認(rèn)真觀察每一個實驗現(xiàn)象，有理有據(jù)地回答教師預(yù)設(shè)的問題，全面提高歸納反思能力。教師要鼓勵學(xué)生準(zhǔn)備一個歸納本，將平時實驗過程中的心得體會或者創(chuàng)新觀點等記錄下來，經(jīng)過日積月累就會成為學(xué)生的一筆財富，有利于物理核心素養(yǎng)的形成。

三、結(jié)語

綜上所述，中學(xué)物理實驗案例的優(yōu)劣直接關(guān)系到實驗教學(xué)整體效果，有利于物理學(xué)科教學(xué)改革的深入。教師要提高自身專業(yè)化水平，設(shè)計新穎、獨特的實驗案例，啟發(fā)學(xué)生的求知欲，促使他們在實驗中掌握更加豐富的知識和技能，樹立正確的實驗觀念。教師還應(yīng)該開發(fā)具有時代特色的實驗案例，鍛煉學(xué)生的物理思維和科學(xué)素養(yǎng)，使每一節(jié)實驗課都意義非凡。