高中物理实验化的教学研究

夏峰

摘 要：实验是高中物理学习中的必修部分。有效地开展物理实验，有利于增强学生的动手操作能力，深化基础知识的同时，培养学生积极的科学探究精神。让实验成为学生今后学习发展的坚强基石，为后续高等物理的研究和学习打下良好的基础。在原有的教学框架上，在高中物理实验教学中，教师要努力激发学生的学习兴趣，创新实验教学的方法，激发学生的求知欲望，调动学生学习的主动性，从而提高物理实验的教学质量。

关键词：高中物理;物理实验;创新实验教学

高中阶段，学生的学习任务繁重，承受着巨大的学习压力。物理课程的开设和语数外相比课程量明显少的多，并且物理课程仅仅只局限于教室。因此高中物理教师要逐渐地提升学生物理实验操作的兴趣，尝试去转变传统的讲授模式，让物理实验课程变得丰富多彩。在实验的过程中，教师把重心放在学生的需求上，教师在实验过程中扮演引导者的角色，帮助学生在物理实验课上自主地理解物理实验知识，发现实验相关的问题，并且尝试自主解决问题。

一、高中物理实验化的教学现状

（一）教师层面

绝大多数学校都只重视物理基础知识的教学，但常常把物理知识和实验操作割裂开来。因此教学过程当中大多数情况下都是将物理实验知识作为单独的一个知识点来进行死记硬背，从而达到教学目标的完成。问题一：实验教学过程中刻意地强调现象和结论，忽略实验操作的过程与细节。学生没有作为学习的主体参与进来，这样整个课堂的参与度与积极性严重下滑。问题二：部分老师喜欢在课堂上做演示实验，这样的效果只会让教师感觉自我良好，后排的同学根本看不清楚教师在做什么实验，或者单纯地观察实验现象，不带着问题去思考。问题三：教师对实验器材的把握不熟悉，缺乏创新钻研的精神。当学校的实验器材老化时，或者有些器材实验室根本就没有，教师就会手无足措，不去利用身边的工具自己制作实验道具。

（二）学生层面

而来自学生的问题有以下几点。问题一：对基本测量仪器的使用不规范，比如使用弹簧测力计不知道事先调零，多功能电表的欧姆调零和机械调零等等。其次，不知道选择测量范围合适的仪器进行测量，比如电压表0-3V还是0-15V。问题二：对基本的仪器特性不熟悉，实验过程当中有很明显的手忙脚乱。典型的电路实验当中，测量小灯泡的伏安特性曲线，学生往往手忙脚乱先连接电路，而不能正确的先画出电路图，然后再连接实际的电路。问题三：一部分学生到了实验室之后，不是先提出问题设计实验方案，而是直接用书本的结论性的知识来代替实际操作的结果。

（三）评价体系层面

一个教室50多名学生在进行实际的实验操作时，教师无法做到对每个学生的操作进行量化的分析与评价，并且也没有固定的评价标准将实验操作与评价体系深入融合。学校的素质教育评价，往往只是文化课考试，而对于实验方面，即使高考之前，有实验操作的评价，但也只是敷衍了事，并不能对学生的实际的实验操作环节定量化的分析。完善的可行性的实验评价体系是高中物理实验的基础框架，每一节物理实验课的评价都可以帮助学生提高自己的实验操作认知能力。

二、高中物理实验化的教学现状的思考

（一）提升学生的学习兴趣

兴趣是学生学习的第一块敲门砖，高中学生心理，生理上的发展已经逐渐成熟，但传统的机械教育观念使得他们在学习方面更多的是被动的接受。在高中生的认知中，学习是一种习惯，每天都要重复相同的劳动，按时按量完成特定的学习任务，而不是把学习当成一种兴趣。对于物理实验教学来说，学生无论是对问题的探究思考还是实际的实验操作，互动性还有参与度都大打折扣。实验操作的晦涩难懂，枯燥乏味严重打击了学生的学习积极性，因此要想增强实验教学的趣味性与生动性，就必须让学生积极主動地参与到实验活动当中，只有自己把实验做一做才能深刻地体会到实验操作的细节处理。在实践教学过程中，教师要善于利用生活当中的实验现象，巧妙地提出问题，激发学生的物理学习兴趣，还要结合物理知识创建出物理模型，帮助学生进一步理解。例如：在教授“光的粒子性”的实验过程中，可以让学生利用身边的器材光源、锌板、验电器等等，观察实验现象，提出问题。让大家研究探讨“饱和电流与哪些因素有关”，引导学生思考，作出猜想与假设，再通过具体的实验操作进行验证。

（二）逐级设置目标导向

高中学生缺乏自我的认同性，对于高中物理实验教学来说，兴趣放在第一位，接下来就是设置恰当的学习目标，让学生明白接下来自己要做什么。然而目前许多学生在进行物理实验时，习惯依葫芦画瓢，不清楚自己做实验的目的，另外教师将实验教学的重点放在实验操作的步骤与结论上，忽视了目标导向。一些学生一进实验室，就自己兴致勃勃地摆弄实验器材，等到教师具体讲授实验操作的时候就瞬间萎靡不振。每位同学都可以设置一个目标清单，每一步自己要做什么，达成什么样的一个目标成就。这样把枯燥的物理实验设置成一个一个的目标小游戏，降低操作难度的同时，让学生体会到完成目标的满足感，提升自己的实际操作能力。除了教师给学生设置目标导向，学生小组之间也可以相互设置，利用PK的形式，增强课堂活动的多样性与丰富性。

（三）结合生活情境

物理就是靠物来说理，它来源于生活，从生活中抽象出物理概念、物理模型等，最终又服务于生活，应用到生活的方方面面。电的发现和使用使整个人类文明向前迈进了一大步，而这些自然生活场景都与物理电磁学知识紧密联系在一起。对于高中学生来说，虽然有串并联电路以及磁场的知识基础，但对电磁学知识的了理解不够深入，电磁感应现象更是一知半解。因此，教师应该在物理实验教学中融入生活情境，让学生明白物理实验并不是一种理想化的实验，得出来的数据也不是课本上那么的完美，而是紧紧地与生活实际相结合，让学生带着兴趣和问题，利用自己掌握的物理知识去解决日常生活中遇到的实际问题。这种的教学方式，使得物理的实验教学充满更多的可能性与趣味性，让学生作为主人公以第一视角体验生活情境，进行实验，不仅仅能够拓宽知识面，而且让学生体会到物理其实是一门真实应用生活的科学。

三、高中物理实验化的教学创新

（一）信息化教学

信息技术的发展日新月异，当前信息技术正在深刻影响着课堂教学。鸿合系统、希沃系统、平板互动等信息技术让普通的课堂活动变得多姿多彩。白板软件的使用减少老师对粉笔的依赖，多屏互动的应用提高了课堂的互动性，网络知识系统和在线优质课程让广大学生能够在疫情期间足不出户完成学习任务。我们要积极提高教师和学生的科学信息素养，合理利用信息技术，把信息技术和物理实验相融合，让学生对实验留下深刻的印象和思考。比如，在学习“恒力做功与物体动能变化的关系”时，实验的核心内容在于物体在研究恒力作用下，所受合力所做的功与物体动能变化的关系，但物理学中“合力”是较为抽象的概念，动能的变化又难以精确的测量，仅靠理论讲述难以达到实验目标。此时教师就可以利用信息技术朗威DISLab、计算机、气垫导轨、天平等實验器材进行实验，把摩擦力减小到最低，以此来减少实验探索的难度。首先，教师可采用视频的方式呈现利用打点计时器探究恒力做功与物体动能变化的关系，引发学生思考，这样的实验操作有哪些不足之处，哪些地方可以继续改进。然后学生会踊跃通过实验器材分析此问题，学生在自主动手验证实验结果时，教师需和学生一起利用传感器把将实验结果精细化，数据化。这样的信息化技术教学过程提高了学生的课堂的参与度，让学生明白物理实验不只是弹簧测力计，托盘天平，斜面，钩码等传统的实验器材，也可以和传感器，计算机技术相融合，打破传统的物理实验课堂教学模式。然而，目前信息化的实验教学还有很长一段路要走，教师对于信息化的概念还比较模糊，脱离了粉笔和黑板不知道课堂上自己能干什么。教师应充分利用自己学校的信息化软件，加强信息化知识系统的培训，每天逼迫自己上课的时候，利用一点信息化的技术，特别要思考如何将信息化与实验相结合，对于微观世界分子，原子的内部结构，宏观天体的运动都可以利用信息化技术直观生动地向学生展示物理的神奇世界，丰富课堂活动的同时，又能激励学生的科学探究精神。

（二）仿真虚拟实验

模拟动画或者VR技术等技术是一种生动形象，交互良好的物理实验教学方法。高中物理仿真实验室NOBOOK将实际的实验装置通过信息技术模拟，学生不需要到实验室，就可以在自己的平板电脑中完成实验操作。无需担心因操作不当造成的实验仪器的损坏，也不需要考虑实验器材的老化，只要自己能够设计出来的实验都可以通过仿真实验模拟出来。例如，在原子物理的章节学习中，教师可以借助仿真虚拟实验学生创造原子物理的世界，让学生清楚地看到电子的跃迁、氢原子的光谱，α粒子的散射等现象。让学生能够直观地接触到原子物理的世界，帮助学生对微观世界建立形象的记忆。

综上所述，物理的实验化教学在高中物理教学中起着非常重要的作用，既是物理教学的敲门砖，又是提升物理水平的奠基石。然而，实验化的教学的实施任重而道远，教师、学生、社会等等因素对实验的漠视，导致实验课程形同虚设，或者进行了实验化的教学，但是结果不尽如人意，学生的表现总是平平淡淡，按部就班，体会不到物理其实是一门有趣的实验科学。对于实验化的教学，教师应大胆突破，勇于创新，将物理与生活中的一点一滴联系在一起，离开书本，走出课堂，把物理实验看作是一场生活的修行与历练。教师在前面做一个引导者，让学生用自己的慧眼，用自己勤劳的双手，观察、思考、探索、验证。树立学生正确的物理观念，培养学生高度的科学态度与责任感。