高中物理實驗教學(xué)的資源開發(fā)與利用

【摘要】本文從物理實驗教學(xué)資源開發(fā)與利用的意義，提出了物理實驗教學(xué)資源開發(fā)與利用的原則和策略。物理實驗教學(xué)資源開發(fā)與利用應(yīng)當(dāng)貫徹科學(xué)性與規(guī)范性相結(jié)合、靈活性與適應(yīng)性相結(jié)合、創(chuàng)新性與實用性相結(jié)合三項原則。教師應(yīng)注重分析物理課程標(biāo)準(zhǔn)與教材，對本校現(xiàn)有實驗器材加以改造，并建立實驗資源數(shù)據(jù)庫，以提升實驗教學(xué)的靈活性與適應(yīng)性。

【關(guān)鍵詞】高中物理；實驗教學(xué)；資源開發(fā)

【中圖分類號】G633.7 " 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2025）06-0115-03

隨著我國中學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的推進，物理實驗教學(xué)已不再局限于以往的驗證性實驗，而是逐步向探究性、創(chuàng)新性以及情境化方向發(fā)展，這就對高中實驗教學(xué)資源的開發(fā)與利用提出了更高的要求。教師要深入挖掘教材中實驗內(nèi)容的多樣性與靈活性，同時還須結(jié)合學(xué)校的具體條件，對現(xiàn)有實驗資源進行優(yōu)化創(chuàng)新，甚至開發(fā)新型實驗資源，方能滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需求。

一、物理實驗教學(xué)資源開發(fā)與利用的意義

（一）優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，促進物理知識深度學(xué)習(xí)

第一，實驗資源的開發(fā)為教學(xué)提供了多樣化的選擇。教師拓展實驗形式，引入探究性實驗、自主設(shè)計實驗以及模擬實驗，能突破傳統(tǒng)驗證性實驗的單一模式，讓學(xué)生在實驗中驗證物理定律，并通過自主探究，發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用物理知識。[1]第二，資源的合理開發(fā)能夠更好地結(jié)合物理知識的理論性與實踐性。開發(fā)實驗資源時，教師可以針對教材中的重點和難點，補充實驗案例或改進實驗器材，使抽象的物理概念通過實驗直觀化，幫助學(xué)生克服理解上的障礙。第三，實驗資源的多樣性還能夠為學(xué)生提供跨學(xué)科的學(xué)習(xí)體驗，拓展其知識視野。教師開發(fā)與實際生活相關(guān)的實驗資源，將物理知識與生活現(xiàn)象相結(jié)合，可以提升學(xué)生對物理的興趣與認知。

（二）彌補實驗資源不足，提升教學(xué)的適應(yīng)性與靈活性

第一，實驗資源的開發(fā)能緩解器材不足的問題，拓寬實驗教學(xué)的實現(xiàn)途徑。對于實驗條件有限的學(xué)校，教師可以改造現(xiàn)有實驗器材，利用身邊的生活材料來完成實驗。第二，教師開發(fā)與創(chuàng)新實驗資源，有助于設(shè)計多樣化的實驗方案，適應(yīng)不同教學(xué)環(huán)境的需求。教材中的實驗方案通常較為統(tǒng)一，但不同學(xué)校的實驗條件和學(xué)生的能力水平存在差異，此時就需要教師靈活調(diào)整實驗方案。例如，在必修一第四章“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，教師可以根據(jù)現(xiàn)有資源選擇使用氣墊導(dǎo)軌、小車或滑輪系統(tǒng)等不同器材開展實驗，保證實驗的順利進行。第三，實驗資源的開發(fā)能夠增強實驗教學(xué)的可持續(xù)性。隨著我國物理教學(xué)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)實驗設(shè)備將逐漸被淘汰，而教師開發(fā)可重復(fù)使用或低成本的實驗資源，可提升實驗教學(xué)的效率與可持續(xù)性。

（三）拓展實驗資源的來源，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

第一，教師將生活中的物理現(xiàn)象作為實驗資源。生活中蘊含著大量的物理現(xiàn)象和規(guī)律，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察并利用這些現(xiàn)象設(shè)計實驗，讓物理知識更貼近生活?；谏罨膶嶒炠Y源，降低實驗對專用器材的依賴，且增強學(xué)生對物理現(xiàn)象的感知能力，使其能夠?qū)⑽锢碇R應(yīng)用于實際問題的解決中。[2]第二，現(xiàn)代科技為實驗資源開發(fā)提供更多可能性。教師利用信息技術(shù)，可以將虛擬實驗、模擬仿真等新型實驗資源引入課堂，拓寬實驗教學(xué)的邊界，讓學(xué)生接觸到先進的科學(xué)技術(shù)，增強其對物理學(xué)科的興趣。第三，教師鼓勵學(xué)生自主開發(fā)實驗資源，以培養(yǎng)其科學(xué)探究能力。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以嘗試?yán)蒙磉叺牟牧?，設(shè)計獨特的實驗器材或方案，有助于提升其動手能力，增強自主探究意識。

二、高中物理實驗教學(xué)資源開發(fā)與利用的原則

（一）科學(xué)性與規(guī)范性相結(jié)合

科學(xué)性與規(guī)范性相結(jié)合要求教師開發(fā)的實驗資源應(yīng)嚴(yán)格遵循科學(xué)原理，并符合課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)目標(biāo)，保證實驗的設(shè)計和實施過程嚴(yán)謹(jǐn)可靠，為學(xué)生提供真實可信的學(xué)習(xí)體驗。第一，實驗作為驗證物理規(guī)律和探究科學(xué)現(xiàn)象的重要手段，要以科學(xué)的理論為基礎(chǔ)，確保實驗現(xiàn)象的真實再現(xiàn)和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。例如，在必修一第四章“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，若教師使用的實驗器材存在偏差或操作步驟不嚴(yán)謹(jǐn)，可能導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)與理論不符，對學(xué)生的認知產(chǎn)生誤導(dǎo)。因此，教師在開發(fā)資源時必須嚴(yán)格審查實驗的科學(xué)依據(jù)，使實驗設(shè)計能準(zhǔn)確體現(xiàn)物理原理。[3]第二，實驗資源的開發(fā)與利用應(yīng)與高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)相符合，注重實驗過程的合理性和步驟的嚴(yán)謹(jǐn)性。例如，對于必修二第八章“驗證機械能守恒定律”實驗，實驗器材的選擇、實驗步驟的設(shè)計以及實驗數(shù)據(jù)的記錄都需要符合規(guī)范要求，以保證實驗結(jié)果的可重復(fù)性和科學(xué)性。

（二）靈活性與適應(yīng)性相結(jié)合

由于各地學(xué)校在教學(xué)條件上存在差異，教師要能夠靈活調(diào)整與優(yōu)化實驗資源，滿足不同教學(xué)場景的需求，實現(xiàn)資源的高效利用。第一，多樣化設(shè)計實驗資源。實驗資源的開發(fā)應(yīng)針對不同的教學(xué)環(huán)境設(shè)計多種可行的實驗方案。例如，針對必修二第五章“探究平拋運動的特點”，條件較好的學(xué)校可使用數(shù)字化傳感器精確測量數(shù)據(jù)，而設(shè)備較為有限的學(xué)校則可選擇使用刻度尺、秒表進行手工測量，以保證實驗教學(xué)的順利開展，提高教學(xué)的適應(yīng)性。第二，實驗資源要有效應(yīng)對教學(xué)目標(biāo)的變化和學(xué)生個體差異。在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生需求對實驗資源進行調(diào)整。第三，教師應(yīng)多元化利用資源。物理實驗教學(xué)資源不能僅限于實驗室內(nèi)的專用器材，教師還應(yīng)從生活中尋找替代品或拓展實驗場景。

（三）創(chuàng)新性與實用性相結(jié)合

在實驗教學(xué)資源的開發(fā)利用過程中，教師不僅要注重技術(shù)與方法上的創(chuàng)新，而且應(yīng)關(guān)注資源的可行性，使實驗資源真正服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)。第一，教師在開發(fā)實驗資源時要突破傳統(tǒng)思維，探索新方法、新材料以及新技術(shù)的應(yīng)用。教師可以根據(jù)實際需要，設(shè)計開放性、探究性或生活化的實驗，引導(dǎo)學(xué)生動手操作以發(fā)現(xiàn)和驗證物理規(guī)律，增強學(xué)習(xí)的主動性。第二，實用性是創(chuàng)新性得以發(fā)揮價值的重要前提。實驗資源的開發(fā)應(yīng)考慮其實用性，保證資源易于獲取、操作簡單且成本適中。例如，對于必修二第八章“驗證機械能守恒定律”實驗，教師可以選擇利用簡易的滑輪、彈簧測力計等傳統(tǒng)器材達到實驗效果。第三，教師要注重對實驗資源的二次開發(fā)與改造。教師可以對現(xiàn)有實驗器材進行創(chuàng)新性改造，使其在功能和用途上更加多樣化，降低了實驗成本，提升實驗資源的教學(xué)效能。

三、高中物理實驗教學(xué)資源開發(fā)與利用的策略

（一）注重課程標(biāo)準(zhǔn)及教材的分析

物理課程標(biāo)準(zhǔn)明確了教學(xué)目標(biāo)和核心內(nèi)容，是實驗教學(xué)資源開發(fā)的依據(jù)，而教材則為實驗教學(xué)提供了具體的指導(dǎo)以及案例。因此，教師要注重分析課程標(biāo)準(zhǔn)與教材，使實驗資源開發(fā)符合教學(xué)目標(biāo)，貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，為實驗教學(xué)的有效實施奠定基礎(chǔ)。第一，課程標(biāo)準(zhǔn)為實驗教學(xué)資源開發(fā)提供方向。高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)明確了學(xué)生需要掌握的核心物理知識與技能，強調(diào)了科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和科學(xué)態(tài)度的形成。實驗教學(xué)資源開發(fā)應(yīng)緊扣這些要求，以滿足教學(xué)目標(biāo)。[4]例如，在開發(fā)“平拋運動的特點”實驗資源時，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)目標(biāo)——引導(dǎo)學(xué)生理解分解運動和合成運動的規(guī)律，設(shè)計符合探究目標(biāo)的實驗方案，幫助學(xué)生更好地掌握運動學(xué)知識。第二，教材是實驗資源開發(fā)的重要參考依據(jù)。教材中包含基礎(chǔ)性和擴展性兩類實驗，既為教師提供了驗證物理規(guī)律的基本實驗，又為資源的進一步開發(fā)創(chuàng)新提供了素材。教師可以在此基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)校的實際條件，靈活調(diào)整實驗器材或拓展實驗過程，提高實驗的適用性。

（二）對現(xiàn)有物理實驗器材進行改造與創(chuàng)新

在資源有限的條件下，教師要充分挖掘現(xiàn)有器材的潛力，為實驗教學(xué)提供更多靈活高效的解決方案。第一，優(yōu)化現(xiàn)有器材，提高實驗精度。對傳統(tǒng)實驗器材的改造能夠有效彌補實驗過程中精度不足或操作煩瑣的問題。例如，對于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，過去不少教師采用秒表和刻度尺手動測量，導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)誤差較大。對此，教師可以將滑軌上的小車和定時裝置相結(jié)合，或利用傳感器和數(shù)據(jù)記錄儀實時記錄位移和時間，提升實驗的精度以及可靠性。第二，拓展器材功能，增強實驗的多樣性。過去教師所采用的實驗器材功能單一，限制實驗教學(xué)的深度與廣度。教師可以改造現(xiàn)有器材，讓同一設(shè)備在不同實驗中發(fā)揮作用。第三，創(chuàng)新實驗設(shè)計，開發(fā)新型實驗方案。在“探究平拋運動的特點”實驗中，傳統(tǒng)方法多使用斜槽和小球，但如果設(shè)備陳舊或器材不足，教師可以利用日常材料改造實驗裝置，用塑料水管代替斜槽，用手機記錄小球運動軌跡，再使用視頻軟件分析平拋運動的分量。此種改造成本低廉，能激發(fā)學(xué)生利用身邊材料開展實驗的興趣，增強其動手能力。

（三）建立實驗資源數(shù)據(jù)庫

科學(xué)、易用的實驗資源數(shù)據(jù)庫能系統(tǒng)整合現(xiàn)有資源，為教師提供高效的教學(xué)支持，便于分享推廣實驗創(chuàng)新成果，提升實驗教學(xué)的規(guī)范化水平。第一，教師應(yīng)系統(tǒng)整合現(xiàn)有實驗資源，提升資源利用率。在部分學(xué)校，實驗器材管理分散，教師對已有資源的使用和更新情況缺乏全面了解，導(dǎo)致資源閑置或重復(fù)采購。學(xué)校建立實驗資源數(shù)據(jù)庫，教師可以對現(xiàn)有實驗器材進行分類歸檔，并記錄其用途、使用方法及維護建議，提高實驗資源的利用率，避免資源浪費。第二，教師要收集多樣化的實驗方案，豐富教學(xué)內(nèi)容。實驗資源數(shù)據(jù)庫除了存儲物理教材中的基礎(chǔ)實驗外，還應(yīng)收錄各種拓展性、探究性和創(chuàng)新性實驗方案，為教師提供多樣化的選擇。數(shù)據(jù)庫可以收錄教學(xué)研究中開發(fā)的實驗案例、生活化實驗設(shè)計以及基于現(xiàn)代技術(shù)的虛擬仿真實驗，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、難易程度以及實驗條件進行分類，幫助教師快速查找適合的實驗設(shè)計，豐富課堂內(nèi)容，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

四、結(jié)語

高中物理教師應(yīng)注重課程標(biāo)準(zhǔn)與教材分析，合理改造現(xiàn)有實驗器材，拓展實驗資源的來源，建立實驗資源數(shù)據(jù)庫，提升實驗教學(xué)的靈活性與適應(yīng)性。教學(xué)實踐表明，科學(xué)性、創(chuàng)新性和實用性相結(jié)合的實驗資源開發(fā)，可以彌補實驗資源的不足，有效激發(fā)學(xué)生的探究動力。我們應(yīng)當(dāng)意識到，實驗教學(xué)資源的開發(fā)與利用并非一蹴而就，需要教師在教學(xué)實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，充分調(diào)動學(xué)生的主體性，使實驗教學(xué)資源真正成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要工具。

參考文獻：

[1]張慧欽，陳劍峰.核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高中物理實驗教學(xué)的創(chuàng)新與探索——以“生活中的振動”教學(xué)為例[J].中學(xué)理科園地，2024，20（5）：61-63.

[2]李明.核心素養(yǎng)培養(yǎng)下的高中物理實驗教學(xué)[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)，2024（25）：6-8.

[3]蒲素馨.高中物理實驗資源整合與創(chuàng)新策略研究[J].高考，2024（23）：72-74.

[4]周化海，黃紹書.普通高中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀及有效途徑探索[J].物理與工程，2024，34（3）：131-139.

作者簡介：

常生偉（1984年1月—），男，漢族，甘肅酒泉人，本科學(xué)歷，一級教師，研究方向：高中物理教育教學(xué)及實驗教學(xué)。