新课程背景下高中物理实验教学方法的改进研究

郭海斌

高中物理是高中学科教育的一部分，物理实验教学是其中的一个重要环节。在高中物理教学过程中，物理实验教学作为重要的手段和方法是必不可少的。教师在讲解课程内容时将实验教学作为辅助手段，能在实验中培养学生的动手能力，培养学生的整体素养。在新课程背景下，培养创新型、复合型、应用型人才是新时代人才培养的目标，为了实现这个目标，需要对我国教育治理体系进行改革和优化。在高中物理实验教学方面也需要进行调整和进一步改善，解决物理实验教学现存的问题，为人才培养创造条件。

一、高中物理实验教学中存在的问题

（一）实验室条件建设问题

首先是高中物理实验室的场地问题。高中物理实验室的数量少，建筑面积也不大，难以满足多人同时实验的教学要求[1]。在开展物理实验时，需要有一定的空间供学生展开实验活动，而有些学校的实验室面积小、数量少，无法满足教师的教学需求，学生的物理实验活动开展困难。其次是实验室中的仪器设备问题。仪器设备是开展物理实验的核心要素，学校物理实验仪器设备的数量与学生需求之间的矛盾日益凸显，有些学校受到条件限制，仪器设备数量少、质量差，甚至在一些偏远地区没有配备专门的实验室和实验器材。此外，实验室管理机制尚不健全，有些实验室整体建设尚不满足新课标要求。

（二）学生整体素养培养问题

在新课标的要求下，高中物理实验中需要开设和有效开展分组实验、演示实验。但是在实际的物理实验教学中，由于课时、其他课业及升学压力的影响，实验教学有效开展的时间不够，即使开展了，又受到各种条件的限制，教师只能对高考热点知识进行实验和深化教学。这就导致学生的参与积极性不高，创新思维开发不够。

（三）课后实验不足问题

有学者经过调查研究发现，在高中阶段，由于课业和升学压力，有些学生不愿意开展课后的物理实验，对物理实验的兴趣和好奇心都被繁重的课业消磨掉了。有些学生希望做一些物理小实验，却没有相关的条件，一些客观条件致使他们放弃了对物理实验的探究。仅仅有个别学生会自己动手在课后进行物理实验，这些学生往往是出于对于物理的好奇心、探索欲，感受到物理的趣味性，将实验过程当作游戏的过程，并能在这个过程中获得娱乐放松的感受。

（四）教师实验教学意识问题

作为实验教学的引导者，教师应该根据学生的学习需求和学生身心特点进行实验教学体系的构建，为学生创造良好的实验教学环境。实验教学的过程是学生运用知识、自我思考的过程，教师只发挥辅助、引导的作用，“对学生实验的困难提供必要的指导和帮助”[2]。但在实际实验教学的过程中，由于客观环境的影响和现实条件的约束，部分教师的实验教学意识还不到位，过于重视理论知识的教学和对考题的分析，对于实验教学的重视不够，在实验时也多为教师单方面演示，学生作为观者观看，没有实际体验实验过程。

二、高中物理实验教学方法的改进策略

（一）条件建设层面

第一，为学生开展实验创造条件。首先，做实验是开展实验教育的前提，要让学生亲身体验实验过程，投身于实验当中。在条件允许的情况下，对于高中物理中涉及的相关实验尽可能让学生动手操作，不能仅停留在嘴上功夫，有时候语言说再多都抵不上一次实际操作印象深刻。其次，随着科技的进步，教学仪器的改进，投影仪、幻灯片在课堂上的使用频率增多。科技辅助教学是时代发展的表现，也是未来的大势所趋，能够使物理教学更具趣味性和创造性，在计算机上可以实现难度较大的模拟实验，但是模拟实验终究不如学生实际操作记忆深刻。模拟实验是一个观看的过程，学生能够从图片、视频中看到物体的运动，而亲自动手实验是一个感受的过程，学生在动手的过程中有自己的思考，能够从实际操作中感受到物体的运动，物体的作用力。因此，不能一味追求对于辅助教学媒介的使用，不能依赖互联网和计算机，要认识到它们的工具性和辅助性作用，不要本末倒置。动手实验是深化、内化知识的根本途径，要充分利用学校的实验室和实验设备，通过在实验中学习、在学习中实验，对知识进行有机融合，不断提高学生的学习兴趣和热情，不断开发学生的创新思维和动手能力。

第二，合理利用实验室，延长开放时间。首先，实验室是学生实验的场所，要对其合理利用，将开放时间延长，做到全面开放。全面开放实验室后，学生能够在课余时间去实验室认识仪器，对各种仪器有大致了解，为后续实验做好准备，避免浪费时间。青少年的好奇心和求知欲处在一个旺盛阶段，在学习完相关物理知识后，有些学生会有一些实验方面的想法和构思。实验室开放为学生进行实验提供了条件，让他们能够及时将头脑中的想法通过实验验证，在发现与探索的过程中创新思维，动手能力得到一定程度的提高，实验欲望和学习热情也能得到激发和鼓励，有利于学生对知识进行内化，并运用于实践中。此外，学生是有个性的，每个学生之间具有个体差异性，有些学生想要做实验，但因为自己不具备较强的动手能力，就要进行多次演练。上课时间是有限的，学生只能在课后再次进行实验操作。开放实验室能够为学生打开求知的大门，为实践能力较差的学生提供支持，让其在不断努力的过程中缩短与其他同学的差距。其次，实验室也能为教师给学生解惑提供便利，有些学生在课程中有存疑之处，而教师只用语言进行阐释有些乏力，开放的实验室能够在教师和学生间搭建沟通的桥梁，让学生在实际动手操作的过程中解开疑惑。在实验室全面开放后，教师可以将其利用起来，让有兴趣的学生有组织地进行知识探讨、实践演练，丰富学生的实验知识和实验能力，也可以定期举办一些实验活动、实验竞赛，开阔学生的视野，锻炼学生的综合能力。

（二）学生层面

第一，增强学生自主参与的意识。在传统的实验教学过程中，学生只是按步骤操作，在教师的指令下一步步进行实验。这种情况下，教师是实验的主动参与者，学生被动参与实验，没有对实验展开设想和思考，虽然也亲身参与了实验，但是以单纯的机械操作为主，按照固定的流程实验，得出固定的数据和答案，这样的实验过程无疑对学生来讲作用很小。因此，实验教学要进行过程优化，要让学生主动参与实验，以学生为主体开展实验教育，让学生参与实验设计、实验方案选择、实验评价等实验全过程，并非只进行实验操作。教师不要包揽全部，要给学生自主参与的空间和时间，与学生合作完成实验，引导学生开展实验。教师要在学生的实验遇到困难时给予学生帮助，在实验结束后对实验进行有效评价，让学生体验实验全过程，丰富学生对实验的全面认识，使其对实验的了解更加多元和具体。

第二，提升学生的动手能力。在做实验之前进行实验设计和实验方案选择是提高学生整体能力的有效途径，这两方面也是开展实验的前提，有一定的难度和挑战，要求学生兼具创新思维和动手操作的能力。实验设计要求在不同的实验场景下通过各式各样的实验方法进行实验过程的构想，具有一定的开放性和思辨性，还要在设计构想时考虑它是否具有实际操作的可能性。这就对学生提出较高要求，需要学生对相关的物理知识、物理原理有清晰的认知和理解，能够根据实验要求制定不同的设计方案，从中选择一套最优方案进行实验，通过分析比较得出相关物理结论，在操作过程中脑海中要有清晰的逻辑框架，操作完成后能够将操作成果完整阐释出来。例如，在作用力与反作用力实验中，在实验开始前，学生需要制定出一个实验方案。教师可以通过问题引导学生，如“除了书本上的实验方法，还有什么方式可以更直观地感受到作用力和反作用力”。学生就会在实验设计过程中进行思考和讨论，实验时将不同物体分组，通过组间、组内不同力的作用得出不同的数据。有的学生会想到让两名同学形成力的相互作用，使感受更加直观，从不同的实验方法中得出不同的数据和一致的结论。这样，学生整体对力的作用有了一个深刻的认识，还通过亲身感受、亲身设计、亲身参与力的作用，对相关知识有了自己的记忆和理解。在设计的过程中通过思考和交流，学生的发散思维得以激发，提高了自身的创新性和实践性。因此，教师要通过引导，为学生留出一定的空间时间，让其能够在不同的物理实验场景中制定出不同的实验方案，培养学生的综合能力，提高学生的整体素养。

第三，增强学生的创造力。上文提到，有些学生由于课业压力而不愿意或没有时间开展物理实验，如果教师将物理小实验当作课后作业布置给学生，并通过改进作业模式激发学生的实验热情，这未尝不是一种可取的方式。在传统高中教学中，作业大多为课后习题、试卷等需要写字计算完成的内容，很多学生会产生抵触情绪，长此以往学生所学的知识没有得到实验的检验和锻炼，会在一定程度上降低学生的学习热情。因此，需要在课余时间让学生开展有趣味性、娱乐性的物理小实验。一方面，物理小实验难度较低，对设备的要求不高，学生在家可以独立完成；另一方面，学生在进行物理小实验时思维得到激发，动手能力得以增强，能够在一定程度上放松身心，对相关知识有了更为深刻的理解和记忆。

在布置课外实验时，教师首先要选择实验主题，不是所有的实验都适合让学生独自完成，要选择兼具趣味性和知识性的小实验，还要与学生的实际生活有所关联，不需要很精准的仪器设备，运用日常生活中可见的物品就可以完成，重视实验方法的多元化。教师还要在实验布置中引导学生发现实验中蕴藏的物理原理。教师在布置实验时不对实验作详细说明，而是让学生在实验的过程中发现物理规律，锻炼学生的逻辑思维，这样在课上实际教学时也能达到事半功倍的效果。此外，“还要增加开放性实验教学、课外实验教学，丰富实验教学内容，优化实验教学效果”[3]。另外，也可以将探究式学习、体验式学习运用到物理教学当中。实验室并不是物理实验唯一的场所，在生活中随处可见物理现象。在具备一定条件时，教师可以带学生去户外开展体验式物理教学，根据场景设置不同的考核方式，学生通过层层考验可获得相应的奖励或荣誉。考核方式可以是物理知识计算，也可以是物理实验证明，学生可以成组合作，共同收获胜利。物理本身就是一门实践性学科，在这样的环境下学生的积极性大大提升，对于物理的了解从书本走向实际生活，在生活中发现物理知识。并且，学生之间的合作意识与竞争意识同步增强，在内部形成良性竞争，带动学生的学习热情，促使学生提高学习效率[4]。

第四，提升学生的整体素养。在实验完成后，撰写实验报告也是实验过程的一环，是对实验进行总结和归纳的过程，要在平时的实验结束后养成随手记录、随手整理的好习惯。对于实验中出现的差错或问题进行整理，有助于在日后的实验中根据经验作出正确的处理，避免错误重复出现，记录实验过程，让学生对实验过程进行重温和回顾，加深对实验过程、实验步骤的记忆和理解。实验报告撰写次数多了，学生的逻辑思维和表达能力能够得到提高，也能养成良好的学习习惯。

（三）教师层面

以上提到的种种，都离不开教师的参与和引导，教师作为开展物理实验教育的引导者，在实验全过程中对学生进行引导和帮助至关重要，对实验教育的开展具有重要意义。物理教师也要根据时代要求和课程要求，不断提升自己的专业素养，在课程教学中结合学生的个性化差异做到因材施教、寓教于乐。在运用现代化的科技手段辅助教学的同时，注重实验教学的重要性和必要性，让学生多动手、多动脑。

物理本身的实践特性决定了其实验教学的必要性。在实验教学的过程中，学校、家庭和社会要协同努力，改善学生开展实验的各种主客观条件，为学生创造一个良好的实验环境，让学生的思维能力得到提高，实践能力得到发展，为培养新时代综合型人才奠定坚实的基础。