物理教学开发多元创新实验的实践

【摘 要】以现代教学理论和刘炳昇实验教育思想为指导，以实践为基础，突出学生主体，开发课程资源，设计多元创新实验，构建富有特色的物理校本“新课堂”。

【关键词】物理教学;创新实验;新课堂

【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2015）42-0043-03

【作者简介】殷汉卿，江苏省海州高级中学（江苏连云港，222023）教师，江苏省特级教师。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020）》指出：高中阶段教育要注重培养学生自主学习能力，全面提高综合素质;要创造条件开设形式多样、内涵丰富的选修课，为广大学生提供更多选择，从而促进学生有个性的全面的发展;要激发学生的好奇心，培养学生的兴趣爱好;充分发挥现代信息技术作用，促进优质教学资源共享;要开发实践课程和活动课程，增强学生科学实验的成效。由于传统教育的影响，经济欠发达地区普遍存在着学生实践能力尤其是实验能力较差的问题。

开发多元创新实验，要以现代教学理论和刘炳昇实验教育思想为指导，以实践为基础，突出学生主体，以我校的江苏省高中物理课程基地为依托，开发课程资源，构建富有特色文化的物理校本“新课堂”，从而激发学生物理学习的兴趣，培养学生的实践能力与创新意识，提升学生综合素质，实现学生个性化发展与多元化发展的目标。

一、开发多元创新实验，打造物理教学“新课堂”

1.创建课程教学内容的呈现载体，开拓单元教学的新途径。

在高中物理课堂教学过程中，往往有些重点、难点核心知识，学生在课堂上是难以准确理解和及时掌握的。针对教学内容的重点、难点问题，我们主要从三个层面分单元设计课程教学内容的呈现载体，构建三类实验室开展实验活动，使物理现象、概念、规律都能通过物化模型或动态视频模拟呈现，从而突出重点，突破难点内容的教学。一是体验性实验，主要呈现本单元教学内容中的物理概念、原理等基础知识，帮助学生感悟、领会物理知识的实际效果，为学生学习搭建思维平台。二是探究、验证性实验，主要呈现本单元教学内容中的学生演示与实验，帮助学生亲历、明晰实验过程，掌握物理规律的核心知识，增强实验能力。三是本单元教学过程中比较抽象且不易通过实物展示的动态视频模拟实验，通过直观形象、动态模拟的形式，帮助学生把握重点、难点知识。三个层面的实验活动均建有相应的专用实验室，做到全天候对学生开放，并配有指导教师值班，学生可自主地随时到实验室学习活动，真正使得学生的多元学习活动成为单元教学的有机系统。

2.建设自主式学习的实验室，构建课程教学的“新课堂”。

目前，在高中生中普遍反映出物理学习困难、学习兴趣有减无增、探究意识不强等问题。学生的动手能力、观察能力、思维能力、创新能力普遍较弱，一些尖子生的综合能力也比较差，亟待提高。针对这一现象，我们重点建设体现自主学习的实验室，即刘炳昇物理探究实验室。该实验室主要可操作两类实验，一是趣味类实验，二是探究类实验。

趣味类实验，主要由直观实验、争辩实验、体验实验、迁移实验、标新实验以及趣味实验讲座等内容组成。直观实验主要是通过生动有趣的实验、出乎意料的实验结果，提高学生的观察力、好奇心，增强学生主动探求知识的兴趣。争辩实验主要是通过实验现象或结果的分析，激发学生灵感，营造良好的学习氛围，使学生在相互研讨、争论的环境中激活思维，拓展学习物理的兴趣，培养学生的注意力、逻辑思辨力。体验实验主要是通过亲身体验出乎意料的实验效果，激发学生学习主动性、积极性和学习潜能。迁移实验主要是通过物理知识的跨学科应用，将其他学科的知识迁移到物理学习中，引导学生进行知识迁移应用，培养学生的抽象思维、逻辑思维能力，增强学生的理性能力。标新实验主要是通过“新”实验，高科技实验，设计出一些非常规实验，激发学生的求新、猎奇心理。趣味实验讲座主要目的是通过教师运用实物或视频对有趣的物理实验进行演示、模拟、讲解，拓展、丰富学生的物理知识，激发学生学习物理的兴趣，提升学生的科学素养。

探究类实验，主要由多元探究实验、数字化实验组成。多元探究实验主要以小型的实验问题为中心，在教师的引导启发或学生自主实验下，学生运用已学过的知识和掌握的技能，以新问题的探索者和发现者的学习心理，通过小型的实验或设计实验载体，去探索、发现和解决问题。多元探究实验通常以小课题形式开展研究，研究流程包括创设情境、提出问题、理论或实验探究、提出新问题、解决问题、拓展迁移、实验报告、交流展示等多个环节。学校现有60个物理探究实验及实验的指导方案。数字化实验主要是将计算机为核心的数字化技术和现代实验技术融为一体，根据不同的学习目标和内容，指导学生进行实验探究和项目的设计。学校现有24组物理数字化探究实验。通过探究实验，培养学生观察问题、思考问题、分析问题的习惯，让学生多角度多渠道创造性地研究问题，在实验探究中获取知识、动手实践、拓展迁移能力和培养创新精神。

刘炳昇物理探究实验室开展的活动，使物理知识、技能、方法、能力、态度、情感在学生自身人格中不断内化，使不同层次学生的科学素养得以全面提升，使学生在活动中得到多元发展。在刘炳昇物理探究实验室，学生可以自主、合作探究，充分感受到生活学习、实践体验、验证探究、潜能发现的“新课堂”。实验活动的开展，主要利用不同功能的专用实验室，开设学科选修课程或开展学生科技社团活动，有效满足不同层次的学生的学习需求。

3.开发个性化的课程资源，打造特色的校本课程。

新课程实施后，物理学科形成了一套标准、多套教材的体系。为满足学生不同层次不同需求的个性化学习，我们在校本课程资源的开发上加大力度，重点开展国家课程校本化、校本课程特色化的工作，从物理学的前沿发展、技术应用、思维能力培养和文化教育功能四个方面开发出了20余门校本课程，形成了涵盖物理学的发展历程、物理学学科分支、物理学在现代科学技术、社会、生活、环境中的运用等特色明显、内容丰富的适用于广大学生自主选修的校本课程体系;完善了物理课程基地的学科网站，学生可利用网络平台进行在线展示、交流互动、网上答疑等活动，这些自主学习形式是课堂教学的延伸和补充;设置了大型的科普文化长廊，为学生开阔视野、拓宽科技实践渠道、激发物理学习的兴趣打下了良好的物质基础。

校本课程是学科课程的补充、延伸，个性化课程资源的开发与利用，丰富了物理课程的内容和形式，学生可以根据爱好选择自己喜欢的校本课程，满足了学生个性化、多元化学习的需求。

二、通过教学案例，感受物理教学“新课堂”

探究液体内部压强与哪些因素有关时，我们设计了如下的探究实验。

（一）探究同一深度液体向各个方向的压强。

按图示实验装置准备好，用注射器在U型管中注入使两边处在同一水平面的红水，液面差为零，液面在8cm刻度处，然后插上空心橡胶皮圈。在玻璃缸中缓慢加入水到U型管刻度尺的14cm处，选定片状活塞的深度在8cm处（深度标尺可读出），注意确定深度的读数时要适当扣除活塞平移的距离;读侧面深度时，是从片状活塞的圆心到液面的距离。转动主动槽轮，使探头腔停在向下、向上、向侧的三个方向上。

三个方向的实验探究，都可读出U型管中红水的两个液面高度差均为8cm。

探究结论：在液体的同一深度，液体向各个方向的压强相同。

（二）探究同种液体的压强与深度的关系。

按上述实验装置准备好，用手拉动深度标尺，使片状活塞分别停留在4cm、6cm、8cm、10cm四个不同的深度。

观察U型管中红水的两个液面高度差分别为4cm、6cm、8cm、10cm。

探究结论：液体内部不同深度的压强与深度成正比。

（三）探究液体的压强与密度的关系。

方法一：换液法

按上述实验装置准备好，向液缸内依次加入清水（密度为1×103kg/m3）、盐水（密度为1.15×103kg/m3）、酒精（密度为0.8×103kg/m3），使被测液体的液面在U型管刻度尺的14cm刻度处，将片状活塞的深度定位在10cm深处。

观察三种情况下，U型管中红水的两个液面高度差依次为10cm、11.5cm、8cm。

探究结论：液体的压强与其密度成正比。

方法二：换管法

实验前，用注射器分别向三个相同U型管内注入上述密度的清水（红色）为U1、盐水（蓝色）为U2、酒精（不染色）为U3，液面差皆为零，都在8cm刻度处。将橡胶空心皮圈依次与U1、U2、U3换接，实验时液缸中清水不换。

片状活塞在水中的深度为10cm时，U1中两红水液面高度差为10cm。

片状活塞在水中的深度为10cm时，U2中盐水（蓝色）两液面高度差为8.7cm。

片状活塞在水中的深度为10cm时，U3中酒精两液面高度差为12.5cm。

探究结论：液体的压强与其密度成正比。

三、总结教学实践，体会物理教学“新课堂”

首先是搭建丰富多元的学习平台，可以满足学生不同层次的发展需求，学生由完成学业任务到构建物理人生，都可以依托相应的一个或多个平台得到实现。

其次是设计特色鲜明的实践活动，将学生物理学习的重心由基础理论转向理论与实践并重，由教室转向教室、实验室及科技活动中心并重，注重课内与课外结合、校内与校外结合、理论与实践结合、继承与创新结合，可以促进学生科学素养的提升。

再次是建设开放共享的学习设施，除正常课堂教学使用外全天向学生开放，积极倡导学生利用课外时间以学习小组的形式进行各项实践活动。教师应及时解决学生学习需求，帮助学生开展自主学习。

最后是进行与时俱进的课程建设，开发丰富而有个性的课程资源，促进学生的个性化、多元化发展，进而对学生的择业趋向和人生规划产生直接而深远的影响。

注：本文系江苏省“十二五”教育科学规划课题“以多元创新实验为主体的高中物理校本课程的构建与实践研究”（批准号D/2013/02/800）阶段性成果之一。