新高考改革背景下優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的實踐研究

□貴州省望謨縣實驗高中 唐善文

隨著新高考改革的深入推進，高中物理實驗教學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。新高考改革注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，要求學(xué)生具備實踐能力、創(chuàng)新思維和問題解決能力。而傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)模式在滿足學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)和能力培養(yǎng)方面存在一定的局限性，亟須進行優(yōu)化和創(chuàng)新。因此，教師應(yīng)積極探索在新高考改革背景下優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的有效策略，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實踐能力和創(chuàng)新思維。

一、新高考改革背景下優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)的意義

（一）有利于培養(yǎng)科學(xué)思維和實驗技能

通過參與實驗操作，學(xué)生能夠直觀地觀察和感受物理現(xiàn)象，培養(yǎng)觀察、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和問題解決的能力，提高培養(yǎng)科學(xué)思維和實驗技能。實驗教學(xué)是一種積極的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生能夠親自動手進行實驗操作，觀察和記錄實驗數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)分析和解釋，將其應(yīng)用于實際情境中，從而更容易掌握抽象的物理概念。在實驗中，學(xué)生需要仔細觀察實驗過程中的變化和現(xiàn)象，并記錄下來，培養(yǎng)了學(xué)生細致的觀察力和注意力，使其能夠發(fā)現(xiàn)實驗中的規(guī)律和異常。實驗教學(xué)鼓勵學(xué)生進行實驗設(shè)計和實驗方案的制定，在實驗過程中，學(xué)生需要思考如何設(shè)計實驗、如何選擇合適的儀器和材料并安排實驗步驟和操作方法，要求學(xué)生運用已學(xué)的知識和理論，結(jié)合實際情境進行創(chuàng)造性思考，培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力和解決問題的能力。在實驗中，學(xué)生需要正確地進行數(shù)據(jù)采集和測量，進行數(shù)據(jù)分析和處理，鍛煉了學(xué)生的實驗技能和數(shù)據(jù)處理能力，使學(xué)生能夠有效地從數(shù)據(jù)中提取信息，探索物理規(guī)律和現(xiàn)象。

（二）有利于提升動手能力和實際操作能力

物理實驗作為一種實際的操作過程，對學(xué)生的動手能力和實際操作技能有著重要的提升作用。在物理實驗中，學(xué)生需要進行儀器調(diào)試、測量數(shù)據(jù)、分析結(jié)果等一系列實際操作，培養(yǎng)了學(xué)生的實驗技巧和儀器使用能力。物理實驗要求學(xué)生進行儀器調(diào)試和操作，學(xué)生需要使用各種儀器和設(shè)備進行實驗，使得學(xué)生能夠熟練地操作各種實驗儀器，提高學(xué)生的動手能力和實際操作技能。在實驗過程中，學(xué)生需要準確地進行各種物理量的測量，并記錄和整理實驗數(shù)據(jù)。在這一過程中，能夠培養(yǎng)學(xué)生準確測量的能力，使學(xué)生學(xué)會選擇合適的測量工具和方法，并掌握數(shù)據(jù)處理和分析的基本技巧，對于學(xué)生未來從事科學(xué)研究和實驗室工作時的數(shù)據(jù)處理和分析具有重要意義。在科學(xué)研究領(lǐng)域，實驗技能和操作能力是不可或缺的，能夠幫助學(xué)生更好地進行實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)采集和實驗結(jié)果分析。因此，通過提高學(xué)生的動手能力和實際操作技能，不僅能使學(xué)生在物理學(xué)科方面取得更好的學(xué)習(xí)成績，還為學(xué)生未來的科學(xué)研究、工程技術(shù)和實驗室工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（三）有利于培養(yǎng)團隊精神和溝通技巧

物理實驗通常需要學(xué)生進行合作，共同完成實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)采集和結(jié)果分析。在實驗中，要求學(xué)生共同策劃實驗方案、分工合作、相互配合完成任務(wù)。在這一過程中，學(xué)生需要形成有效的團隊協(xié)作機制，學(xué)會傾聽和尊重他人的意見，發(fā)揮每個人的優(yōu)勢，達到共同目標，從而培養(yǎng)團隊合作精神，提高在團隊中的協(xié)作能力。這種協(xié)作能力是學(xué)生未來工作和生活中必不可少的一種能力，無論是在團隊項目中還是在日常生活中，都需要學(xué)會與他人合作并共同達到目標。實驗過程中，學(xué)生要與團隊成員充分溝通、交流實驗思路、討論實驗方法、分析實驗結(jié)果等。通過這樣的交流，學(xué)生可以提高自己的表達能力、傾聽能力和理解能力，培養(yǎng)良好的溝通技巧和習(xí)慣。

二、新高考改革背景下高中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)模式缺乏創(chuàng)新

傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)模式通常以教師為中心、以演示實驗為主，教師在課堂上進行實驗演示，學(xué)生僅作為觀察者觀看實驗，缺乏實際參與和探究的機會，限制了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力和實踐能力的培養(yǎng)。此外，由于時間和課程壓力，一些學(xué)?？赡芷蛴谶M行簡單和固定的實驗，缺乏探究性實驗的機會，學(xué)生只是被要求按照給定的步驟和預(yù)定的答案進行實驗，缺乏對問題提出假設(shè)、設(shè)計實驗和分析結(jié)果的能力培養(yǎng)。由于課程安排和教學(xué)資源的限制，一些學(xué)校只簡單地進行標準化的實驗設(shè)計，導(dǎo)致實驗缺乏個性化和多樣性，使得學(xué)生在實驗中缺乏自主性和創(chuàng)造性，無法根據(jù)自己的興趣和能力進行實驗設(shè)計和探究。在實驗教學(xué)中，實驗結(jié)果的評價局限于對實驗現(xiàn)象的觀察和數(shù)據(jù)的收集，缺乏對學(xué)生思維過程、分析能力和解釋能力的全面評價，無法真正發(fā)掘?qū)W生的潛力和創(chuàng)造力。

（二）對實驗結(jié)果不夠重視

一方面，由于新高考改革的壓力，學(xué)?？赡軙p少物理實驗的數(shù)量或頻率，學(xué)生的實驗機會受到限制，導(dǎo)致學(xué)生缺乏實踐操作的機會，無法真正體驗科學(xué)實驗的樂趣，限制了學(xué)生對實驗原理和現(xiàn)象的深入理解。對實驗結(jié)果不夠重視，學(xué)生在實驗中對于數(shù)據(jù)的分析和解釋能力可能得不到充分的培養(yǎng)，缺乏對實驗數(shù)據(jù)的深入分析，學(xué)生無法理解數(shù)據(jù)背后的物理原理和科學(xué)規(guī)律；另一方面，教師時間壓力大，在實驗指導(dǎo)方面的時間和精力受到限制，無法充分引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究和發(fā)現(xiàn)，沒有對實驗現(xiàn)象進行深入解釋和理論解析，限制了學(xué)生在實驗中自主思考、提出問題和進行研究的能力培養(yǎng)。除此之外，為了迎合考試評價的需要，一些學(xué)校可能傾向于進行標準化的實驗設(shè)計，使實驗結(jié)果趨于統(tǒng)一，限制了學(xué)生對實驗的個性化理解和創(chuàng)造性思考，影響了學(xué)生的實驗設(shè)計和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

（三）實驗設(shè)備和資源不足

首先一些學(xué)校可能無法提供先進的實驗設(shè)備，使得學(xué)生不能進行高級和復(fù)雜的實驗，限制了學(xué)生對于先進技術(shù)和現(xiàn)代物理現(xiàn)象的直接觀察和實踐操作的經(jīng)驗。其次，由于經(jīng)費限制，一些學(xué)校可能無法購買足夠的實驗器材和材料，學(xué)生在實驗中無法充分使用所需的器材和材料，限制了學(xué)生進行實驗的廣度和深度，以及對于不同實驗現(xiàn)象的直接觀察和實踐操作的經(jīng)驗。最后，部分學(xué)校沒有專門的實驗室或?qū)嶒瀳龅兀瑢W(xué)生在進行實驗時面臨場地不足的問題，可能需要與其他班級共用實驗室，無法進行充分的實驗操作。除了實驗設(shè)備和器材外，一些學(xué)校也可能缺乏實驗所需的其他資源，如實驗指導(dǎo)書、參考資料、實驗樣品等，學(xué)生不能獲取相關(guān)的實驗背景知識和實驗指導(dǎo)，限制了其對實驗的深入理解。

三、新高考改革背景下高中物理實驗教學(xué)優(yōu)化策略

（一）轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念

在新高考改革的背景下，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，將教學(xué)重心從教師轉(zhuǎn)向?qū)W生，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。教師需要認識到實驗教學(xué)的目的不僅僅是傳授知識和技能，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、探究精神和創(chuàng)新思維。

在實驗前，首先，通過引人入勝的實驗案例、生動的實驗故事或?qū)嵺`應(yīng)用背景，吸引學(xué)生的注意力并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生獨立思考和提出問題。教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考實驗的目的和預(yù)期結(jié)果，并鼓勵學(xué)生提出自己的疑問和問題，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和批判性思維。再次，教師應(yīng)提供支持和指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生思考和討論實驗的目的、設(shè)計方案和預(yù)期結(jié)果，向?qū)W生介紹實驗所涉及的物理原理和相關(guān)理論知識，幫助學(xué)生建立起實驗與理論的聯(lián)系。通過清晰的實驗?zāi)繕撕皖A(yù)期結(jié)果，學(xué)生能夠更有目的地進行實驗，加深對實驗的理解和實踐技能的培養(yǎng)。最后，教師應(yīng)給予學(xué)生足夠的自主權(quán)，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案、操作實驗設(shè)備并進行實驗驗證。

在實驗過程中，教師可以提供必要的指導(dǎo)和反饋，確保學(xué)生在安全、有效的環(huán)境中進行實驗。教師應(yīng)充分利用課上時間，提供足夠的實驗指導(dǎo)和解釋。為了滿足學(xué)生的個體差異和興趣，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生進行個性化的實驗設(shè)計，提供多樣的實驗主題和設(shè)計方案選擇，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和能力進行實驗設(shè)計。學(xué)生可以選擇感興趣的實驗主題，根據(jù)自己的創(chuàng)意和想法，設(shè)計實驗方案并進行實驗驗證，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和實踐的能力。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式重視實驗結(jié)果的正確性和完整性，而在新高考改革中，評價更加注重學(xué)生的實踐能力和探究過程。教師應(yīng)采用多樣化的評價方式，如實驗報告、口頭報告、學(xué)生自評和互評等，綜合評價學(xué)生的實驗設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論總結(jié)等方面的能力。

（二）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

在進行實驗之前，教師可以通過引入相關(guān)的實際場景、問題或案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。比如，通過展示一個與實驗主題相關(guān)的現(xiàn)實應(yīng)用，或提出一個引人入勝的問題，讓學(xué)生感受到實驗的重要性和實用性，引發(fā)學(xué)生的思考和探究欲望。充分利用現(xiàn)代科技手段，通過教學(xué)視頻和多媒體資源等呈現(xiàn)實驗過程和實驗現(xiàn)象，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗實驗，增加學(xué)習(xí)的趣味性和互動性，讓學(xué)生更主動地參與到實驗中。利用虛擬實驗和模擬軟件，教師可以創(chuàng)設(shè)各種實驗情境，讓學(xué)生在計算機上進行實驗探究，為學(xué)生提供更多樣化和靈活性的實驗體驗，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和科學(xué)思維。

比如，在學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”這一部分內(nèi)容時，教師可以利用演示軟件或播放動畫視頻，展示電磁感應(yīng)現(xiàn)象的具體操作。在屏幕上顯示一個固定的螺線管，引入一個移動的磁鐵，讓學(xué)生觀察螺線管內(nèi)的電流變化；改變磁鐵通過螺線管的速度、方向等條件，讓學(xué)生觀察和分析屏幕上的變化情況。組織學(xué)生進行實驗來總結(jié)出電磁感應(yīng)的規(guī)律，進一步探究電流的大小受到哪些因素的影響。教師可以組織學(xué)生進行實際應(yīng)用項目，讓學(xué)生運用所學(xué)的物理知識和實驗技能，解決現(xiàn)實生活中的問題，如設(shè)計并構(gòu)建一個物理應(yīng)用裝置或解決一個物理相關(guān)的工程問題。通過實際應(yīng)用項目，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實踐結(jié)合，加深對物理原理的理解和實踐能力的培養(yǎng)。在實際應(yīng)用項目中，教師應(yīng)提供學(xué)生自主選擇項目的機會，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和實際需求進行探究，促使學(xué)生主動參與到實驗中。教師還可以組織實踐性的活動來創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，組織學(xué)生進行實驗觀察、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，或進行實驗?zāi)M和模型制作，讓學(xué)生親身參與到實驗過程中，加深對物理原理的理解。

（三）探究式實驗教學(xué)

推崇探究式實驗教學(xué)是一種基于學(xué)生主動參與和探索的教學(xué)模式，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和科學(xué)探究的樂趣。在這種教學(xué)模式下，教師充當(dāng)引導(dǎo)者和指導(dǎo)者的角色，鼓勵學(xué)生通過實驗來提出問題、探索現(xiàn)象、形成假設(shè)、設(shè)計實驗并進行實驗驗證。在實施探究式實驗教學(xué)時，教師應(yīng)該給予學(xué)生足夠的自主權(quán)和探索空間。教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出問題，這些問題可以是與物理現(xiàn)象相關(guān)的，也可以是與實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析有關(guān)的。通過提出問題，學(xué)生能夠明確自己的研究目標和方向。教師引導(dǎo)學(xué)生進行實驗探索，學(xué)生通過文獻調(diào)研、實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)采集等方式來深入探究問題。教師可以指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料、提供實驗器材和材料，幫助學(xué)生合理規(guī)劃實驗步驟和安全操作。教師還可以組織學(xué)生之間的合作探究，讓學(xué)生分成小組，共同設(shè)計和進行實驗，相互交流和討論實驗結(jié)果，共同解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力、交流能力和解決問題的能力。

在探究式實驗教學(xué)中，教師的角色是關(guān)鍵的。教師需要細心觀察學(xué)生的探究過程，及時給予反饋和指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生進行實驗結(jié)果的分析和解釋，總結(jié)實驗經(jīng)驗和教訓(xùn)，思考實驗的局限性和改進方法，進一步提高物理實驗的教學(xué)效果。在探究式實驗中，教師要將實驗與理論知識相結(jié)合，讓學(xué)生在實驗中應(yīng)用所學(xué)的理論知識來解決問題，引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析實驗現(xiàn)象，幫助學(xué)生將實驗結(jié)果與理論知識聯(lián)系起來，進一步加深對物理原理的理解。例如，在學(xué)習(xí)電路實驗時，教師引導(dǎo)學(xué)生仔細觀察電壓、電流、電阻等參數(shù)的變化情況，并與所學(xué)的理論知識相結(jié)合，分析實驗現(xiàn)象的原因和規(guī)律。通過這種方式，學(xué)生不僅可以更加深入地理解電路的工作原理，還能夠?qū)W會運用所學(xué)的理論知識解決實際問題。

以“光的折射”這一部分教學(xué)內(nèi)容為例，教師事先準備好空心玻璃棱鏡、手電筒、白色紙片、直尺、筆和紙等，讓學(xué)生根據(jù)這些道具自主進行光的折射實驗。學(xué)生將空心玻璃棱鏡放在平面桌面上，確保其兩個側(cè)邊與平面桌面垂直。將光源放在桌子的一側(cè)，在光源的對面放置白色紙片或屏幕，用以接收光線。打開光源，調(diào)整其位置和方向，使得光線通過玻璃棱鏡的一側(cè)，并在另一側(cè)發(fā)生折射。使用直尺測量入射光線和折射光線的角度，預(yù)測出折射光線路徑。教師與學(xué)生一起觀察和討論實驗結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生思考和探究為什么光線在折射時會改變傳播方向。

（四）逆向假設(shè)實驗求真

在引導(dǎo)學(xué)生提出逆向假設(shè)時，教師可以通過課堂討論或問題引導(dǎo)的方式激發(fā)學(xué)生的思考，向?qū)W生提出一個關(guān)于物理現(xiàn)象的常規(guī)觀念，并鼓勵學(xué)生質(zhì)疑這一觀念的合理性。如對于一個已知的物理規(guī)律，教師可以問學(xué)生“是否存在一種情況，與通常認為的規(guī)律相反？”或“是否存在一種情況，使得常規(guī)觀念無效？”通過這樣的引導(dǎo)，學(xué)生可以思考并提出與常規(guī)觀念相反的假設(shè)。學(xué)生在設(shè)計逆向?qū)嶒灧桨笗r，需要預(yù)測實驗的預(yù)期結(jié)果，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考逆向假設(shè)在實驗中的表現(xiàn)和可能的實驗結(jié)果，有助于學(xué)生理解實驗方案的合理性，并為實驗結(jié)果的分析和解釋做好準備。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生思考逆向假設(shè)的實驗驗證，學(xué)生從實驗設(shè)計的角度出發(fā)，思考如何進行實驗來驗證逆向假設(shè)。學(xué)生需要考慮實驗的操作步驟、所需器材和數(shù)據(jù)采集方法等，思考改變實驗參數(shù)、環(huán)境條件或使用不同的實驗裝置等方面的可能性。教師可以提供一些建議和指導(dǎo)，但要注重鼓勵學(xué)生自主思考和創(chuàng)新，探索實驗現(xiàn)象背后的原因。設(shè)計逆向?qū)嶒灧桨负螅瑢W(xué)生要根據(jù)自己的逆向假設(shè)預(yù)測實驗結(jié)果，并嘗試解釋這些結(jié)果。教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考實驗結(jié)果與逆向假設(shè)的關(guān)系，并幫助學(xué)生分析和解釋實驗結(jié)果的意義。有助于學(xué)生理解實驗的目的和原理，加深對物理現(xiàn)象的理解。

四、結(jié)語

在新高考改革的背景下，優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新思維和科學(xué)探究精神具有重要意義。教師引入探究式實驗教學(xué)、情境化教學(xué)和個性化教學(xué)等多種教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維，使學(xué)生不再是實驗的被動觀察者，而是積極參與到實驗中來，深入思考和探索實驗現(xiàn)象背后的原因。教師致力于不斷優(yōu)化高中物理實驗教學(xué)，探索、創(chuàng)新教學(xué)模式和策略，采用更加靈活多樣的實驗設(shè)計和教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索欲望，為學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)和有效的物理實驗教學(xué)。