高中物理實驗教學的價值考量與策略探尋

摘 要：實驗教學作為高中物理學科教學的重要組成部分，不僅可以促進學生知識的理解以及概念的建構(gòu)，還可以讓學生在實驗觀察及具體操作中，實踐探究能力得以提高，學科素養(yǎng)得以有效養(yǎng)成.本文以新課標為基礎，結(jié)合教學實踐，對實驗教學的價值與策略進行探討.

關鍵詞：高中物理；實驗教學；價值考量；策略

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）30-0092-03

收稿日期：2023-07-25

作者簡介：邵克岷（1974.4-），女，江蘇省連云港人，本科，中學高級教師，從事高中物理教學研究.

2017版課標指出“在高中物理課程中，應注重科學探究，尤其應注重物理實驗，這在培養(yǎng)學生的探究能力和科學態(tài)度等方面具有重要地位”^[1].實驗教學是引導學生分析和探究具體問題、強化學生物理概念理解、促進學生物理學科素養(yǎng)發(fā)展的有效教學手段.高中物理課程的教學內(nèi)容因具有抽象性及理論化等特征，學生往往難以正確理解并形成物理觀念.實驗教學可以將物理現(xiàn)象以較為直觀的方式清晰展示，便于學生在概念理解的基礎上形成正確的物理認知，進而使其物理學科的綜合學習能力得以明顯提高.

1 高中物理實驗教學的價值考量

1.1 展示實驗過程，讓學生在觀察中興趣得以激發(fā)

高中物理課程與初中相較而言，學習內(nèi)容具有較高的抽象性，甚至與學生的現(xiàn)實生活經(jīng)驗也缺乏必要的關聯(lián).實驗教學可以為學生直觀展示物理現(xiàn)象的發(fā)生過程，學生在觀察過程中可以將現(xiàn)實生活與物理知識的學習有效關聯(lián)，進而在教師的引導、啟發(fā)下，對實驗現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)在物理原理，以及可能得以推廣應用的生活場景，產(chǎn)生濃厚的探究興趣.

1.2 動手實驗操作，讓學生在體驗中主動融入課堂

傳統(tǒng)的高中物理教學以單向輸出方式為主，學生極易產(chǎn)生枯燥乏味的內(nèi)心感受，長此以往，必將喪失持續(xù)學習的內(nèi)在動力.實驗教學不僅體現(xiàn)了“以生為本”的教學理念，更是基于學生對未知領域的探究心理，讓學生在動手操作中體驗物理學科的奧秘，再輔之教師的耐心指點及細致講解，學生的主觀學習欲望明顯增強，進而自覺主動融入課堂教學活動.

1.3 揭示物理真相，讓學生在實踐中形成正確理解

高中物理學科知識具有理論化特征，如教師僅以文字敘述的方式開展教學活動，學生必然對物理概念、原理及公式推導過程等內(nèi)容，采用背誦記憶的學習方法，既背離了課程標準的要求，還可能造成學生的錯誤理解.實驗教學可以將物理現(xiàn)象直觀展示，讓學生通過觀察和具體操作，進行相應公式和定理的驗證，進而對物理知識形成正確理解.

2 高中物理實驗教學的現(xiàn)狀分析

2.1 對物理實驗教學缺乏足夠重視

實驗教學作為高中物理課程教學的重要組成部分^[2]，可以讓物理學科知識以直觀化的形式呈現(xiàn)，既可以減輕教師的教學壓力，又利于學生理解并形成正確認知.然而由于部分教師“分數(shù)至上”的錯誤教學理念，認為“實驗教學可有可無，對最終成績影響不大”，自然不可能基于學科素養(yǎng)的高度開展實驗教學.在此現(xiàn)狀下，學校及教師對于實驗教學的重要性必然缺乏足夠重視，而僅僅關注學生運用所學知識書面答卷的正確與否，以致學生的物理思維及學科素養(yǎng)均未能得以明顯提高.

2.2 實驗教學與學生認知相脫離

高中物理教材或基于學生學習興趣的引發(fā)，或為培養(yǎng)學生的探究心理，或為說明某個物理現(xiàn)象的原理，而收錄了部分易于學生理解的經(jīng)典實驗案例.然而部分教師只是將實驗教學當作課堂調(diào)劑品來活躍課堂氣氛，并未將通過實驗研究來激發(fā)學生探究物理的興趣、鍛煉學生的獨立思考能力和實踐動手能力作為實驗演示的目標.在此現(xiàn)狀下，教師在選取演示實驗項目的過程中，會優(yōu)先考慮實驗演示所帶來的視覺感官體驗，并不考慮學生的真實認知能力，以致實驗教學與學生的認知相脫離，最終影響到課堂教學知識轉(zhuǎn)化率的提升，更難以在培養(yǎng)學生物理綜合能力方面起到引導作用.

3 高中物理實驗教學的策略探尋

3.1 充分認識實驗教學的重要性，并落實到綜合評價中

為讓實驗教學的功能及價值得到有效發(fā)揮，教師應從培養(yǎng)學生學科素養(yǎng)的角度出發(fā)，有針對性地設計并開展實驗教學活動.在學生方面，讓學生意識到實驗教學活動的重要性，并引導學生主動參與物理實驗教學活動.

以物理必修第一冊（2019版）的課程教學為例.本冊的教學內(nèi)容主要由運動、力、運動和力的關系三個部分構(gòu)成，由于高中物理學科的學習內(nèi)容及方法明顯不同于初中，為幫助學生快速進入學習狀態(tài)，教材編排了大量的實驗教學內(nèi)容，因而學生對實驗過程、原理、方法的掌握程度，在一定程度上反映了學生的真實學習情況.基于此，在整本教材的教學活動結(jié)束后，教師除了用書面化考試的方式來檢測學生的知識掌握程度之外，還需要結(jié)合“用打點計時器測速度”等實驗教學活動，學生的具體參與情況，以及動手進行實踐的質(zhì)量，來綜合考量學生的最終得分.這樣的綜合評價方式，既體現(xiàn)了實驗教學活動重要性，又能夠引導學生花費更多時間和精力完成實驗探究任務，進而實現(xiàn)教學質(zhì)量的有效提升.

3.2 鼓勵學生利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，提高課前預習質(zhì)量

部分教師認為實驗教學的整個流程過于繁瑣，且不可控因素太多，極易發(fā)生意外事件，同時占用了大量的授課時間，進而導致教學任務無法如期完成.為盡量規(guī)避意外事件的發(fā)生，并提升實驗教學的有效性，教師可以充分發(fā)揮信息技術在學科學習中的應用優(yōu)勢，布置相應的課前預習任務，并引導學生利用互聯(lián)網(wǎng)平臺提前熟悉實驗整個流程，以及相關注意事項等內(nèi)容，進而為實驗教學的順利進行做好準備工作.

以必修第一冊（2019版）的第二章第一節(jié)《實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律》實驗教學為例.本節(jié)內(nèi)容以上一章的時間、位移等相關概念理解為基礎，涉及了速度、加速度的計算，所用的實驗器材打點計時器的使用方法學生也已掌握，因而已具備自主開展課前預習的前提.教師可以以此為基礎設計課前預習方案，鼓勵學生在互聯(lián)網(wǎng)平臺搜索與“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”知識相關聯(lián)的微課視頻，讓學生以自主觀摩微課實驗視頻的方式，了解打點計時器的結(jié)構(gòu)及使用原理，以及使用過程中的注意事項，并引導學生探索“結(jié)合已學知識猜想一下，小車的瞬時速度可能與哪些因素相關？”等問題，進而提高預習的效果.這樣的實驗教學預習方式，不僅為課堂實驗教學的順利開展奠定了良好的基礎，更能促進學生自主學習能力的有效養(yǎng)成.

3.3 豐富實驗教學的方式方法，提高實驗教學的效果

隨著新版課標的頒布及正式實施，教師需要不斷優(yōu)化原有的實驗教學方法，積極探索新型教學方式，提升學生參與物理實驗活動的興趣，以貼合學生興趣點的教學形式展開實驗活動，讓課堂教學變得更為生動有趣，提高實驗教學的效果.

以物理選擇性必修第三冊（2019版）的第三章第一節(jié)《功、熱和內(nèi)能的改變》教學為例.本小節(jié)需要通過實驗教學，讓學生正確理解“做功是能量間的轉(zhuǎn)化，而傳熱則是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移”，以及“無論是做功還是熱傳遞，總能量既不損耗也增加，才能順利開展后面三節(jié)的教學活動.但如果實驗教學活動與學生日常生活實際相脫離，學生則很難理解“功、熱和內(nèi)能的改變”的基本原理.教師可以結(jié)合學生的生活實際，用“暖手寶取暖”及“熱水袋取暖”兩個常見的生活事例，來引發(fā)學生討論“哪種方式是依靠做功達到取暖目的？哪種方式是依靠熱傳遞達到取暖目的？”在學生討論之后，再正式開展實驗教學活動.這種利用生活常識作為實驗教學導入環(huán)節(jié)，既顯得新穎別致，又可以讓學生將注意力集中于實驗教學中，進而正確理解并掌握所學知識.

3.4 鼓勵學生在操作中驗證猜想，培養(yǎng)實驗創(chuàng)新能力

無論從物理學科的發(fā)展史來看，還是從教材內(nèi)容編排的情況來看，物理實驗均基于相應的原理，指向相應的探究目的，但并不存在固定的程序及方法.實驗教學作為半開放型教學活動，如果過于程式化，則會讓學生產(chǎn)生可以預測實驗結(jié)果的乏味感.基于此，對部分學生分組實驗，教師鼓勵學生自主設計實驗方案，并在確保安全的前提下，讓學生在動手操作中探究、驗證自己所設計實驗方案的可行性及合理性，進而通過實驗教學培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力.

以物理必修第一冊（2019版）的第三章第一節(jié)《 重力與彈力》課程教學為例.本節(jié)教學內(nèi)容涉及到“重力”“彈力”兩個力學知識，存在“接觸”與“不接觸”兩種情況，理解難點為“力是一個物體對另一個物體的作用”.通常情況下教師會采用“實驗教學+講解練習”的方式來幫助學生建立概念并促進理解，但學生往往會產(chǎn)生諸如“力是哪里來的？是儲存在物體內(nèi)部嗎？是如何儲存的？”等疑惑.為幫助學生正確建立“力的概念”并培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，教師可以指導學生自主設計“力的產(chǎn)生條件及表現(xiàn)形式”實驗方案，并將“彈簧測力計及砝碼”“平面鏡”“激光筆”等實驗器材交由學生開展實驗探究活動，在學生的具體實驗操作過程中，教師再引導學生思考“力是單個存在的嗎？”進而幫助學生對“力”的抽象概念產(chǎn)生正確認知.這樣讓學生自己動手操作驗證猜想的實驗教學方法，不僅有助于學生的學業(yè)進步，更有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)^[3].

3.5 重視實驗操作的具體細節(jié)，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

為保證課堂教學進度的有序開展，在以往的實驗教學演示過程中，教師僅僅關注實驗演示流程的順利推進，而對實驗操作的相關細節(jié)“一帶而過”不做細致講解，以致學生“科學態(tài)度與責任”的學科素養(yǎng)未能得以有效培養(yǎng).為規(guī)避這種不良現(xiàn)象，教師在日常的實驗教學活動中，不僅重視操作流程的完整性，還應重視實驗操作的細節(jié)講解，進而讓學生以更為嚴謹?shù)膽B(tài)度對待實驗活動.

以物理必修第一冊（2019版）第四章第二節(jié)《 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系》課程教學為例.本實驗涉及到“物體質(zhì)量”“作用力大小”以及“加速度”三個物理變量，教師通常采用控制變量的方法開展實驗教學，以培養(yǎng)學生的物理思維能力，促進學生對實驗所形成的結(jié)論正確理解.但如果對于諸如“事先測量小車質(zhì)量”“法碼的釋放方式”等細節(jié)部分不做任何解釋，當學生自己動手驗證實驗結(jié)論時必然會出現(xiàn)各類意外情況.為此，教師在做演示實驗的過程中，不僅應關注實驗過程中學生“控制變量”實驗方法的正確掌握，還應從實驗細節(jié)著手，為學生演示當實驗操作不當時可能出現(xiàn)的意外情況，以及對實驗結(jié)論的不良影響，進而促進學生實踐操作能力的提高，并培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度.

總而言之，高中物理實驗教學在推動學生全面掌握物理學科知識、培養(yǎng)學生物理探究能力等方面起到重要作用.作為高中物理學科的一線教師，應基于新版課標的教學要求，深度挖掘?qū)嶒灲虒W在物理學科教學中應用價值，以科學合理的方式安排實驗教學活動，進而促進學生物理學習能力的穩(wěn)步提升.

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 吳永健.高中物理實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的探索與實踐[D].武漢：華中師范大學，2006.

[3] 許愛德，王維剛，張慧澤.電路實驗室硬件平臺建設與實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2013，32（08）：153-156.

[責任編輯：李 璟]