新高考模式下的高中物理实验教学探究

刘 丽

传统的高中物理实验教学对学生在实验中的主体地位重视不够,教师在实验教学中常常采用直接讲实验、背实验的授课模式,学生因此而出现动手能力差,对实验设计、方法与步骤是知其然,而不知其所以然。有些学生对实验结果倒背如流,但在实验操作细节方面却是顾此失彼、漏洞百出,对于实验中需要注意的问题也不甚把握。我们知道,当今社会随着经济的快速发展,需要大批的通才、全能型人才。为此,新课程改革下的学校教育教学对学生的培养提出了更加严格的要求,需要培养学生的自主学习能力和实践操作能力。作为高中物理教师,应不断更新教学理念,提高对物理实验教学的重视度。应科学制订实验教学计划与实施方案,改革创新实验教学方式,启发和指导学生独立完成实验,让学生真正成为课堂学习的主体。高效的高中物理实验教学探究活动,不仅能让学生在实验探究中获得丰富的物理知识,提炼总结物理学发展规律,还能培养学生的实践能力和科学探究能力。

一、物理实验教学的现存问题分析

高中物理的理论知识是极其抽象的,有些知识虽源于日常生活,但却超乎常识。教师经常需要把枯燥乏味的物理知识转变为更直观、更形象的方式传授给学生,而其中最有效的方式就是实验教学。分析高中物理实验教学中的问题,主要可分为两方面。一是,很多教师不重视物理实验在物理学中的地位,视其为一种无足轻重的教学方式。只是重视知识传授与应试技能训练,忽略了实践能力的培养。这种认识上的偏差,直接导致教师基本遗忘了物理实验对于提高教学效率与效果的促进作用。学生也忽略了物理实验教学在物理学习上的重要地位。有的学校由于经费不足,导致实验器材以及实验常用的材料严重匮乏。甚至在新课改背景下仍有一些学校对物理实验教学不够重视,物理教师的教育理念仍未及时更新,应试教育思想根深蒂固,在物理实验教学中仍旧采取“填鸭式”的教学模式。例如,在讲解实验课时,教师只是单纯传授物理实验过程、注意事项、考试知识点,或是采取教师操作演示,学生直接观看的教学模式,并没有为学生提供动手操作实验仪器的机会,全程都由教师完成,直接打消了学生学习物理实验的积极性。二是,一些高中物理教师的专业水平与能力有限,不能充分发挥物理实验的功能与作用。在物理实验教学活动中,教师扮演着引导者、组织者、评价者与研究者的角色。能否更好地提高实验教学的有效性,完全取决于教师个人的专业素质与教学水平。一堂优质的物理实验教学课,要求物理教师能够结合学情和教学要求,花费大量的精力与时间去准备,这对于教师的理论水平和实验能力都是高度的审视与考验。能否引导学生独立去完成实验,掌握实验的精髓确实是一个难题。因此,学校应不断更新教育教学理念,及时引导教师纠正物理实验教学方面的认识偏差。只有树立正确的实验教学理念,以学生为本,不断提高学生的创新能力和动手操作能力,才会收到理想的实验成果。

二、提高物理实验教学质量的若干策略

(一)增强实验教学的趣味性

高中物理实验是具有实践性的教学过程,学生在教学实践中可以充分领略到物理实验的魅力。因此,教师在物理实验教学的过程中,提高物理实验教学的趣味性显得尤为重要。传统的物理实验教学给学生留下了刻板且枯燥的印象,要改变这种印象,教师就要在实验教学设计方面下功夫,要注重丰富教学内容,提高物理实验的趣味性。只有这样,学生学习物理的积极性和主动性才能被很好地激发出来。随着科技的不断进步,多媒体技术已在各个学科的课堂教学中得到了广泛应用。多媒体技术的优越性在于改变了单一、刻板、枯燥的传统教学模式,不仅可以活跃课堂气氛,也能促进教学方法的多元化。它的应用既能拓宽学生的视野,有助于学生更好地吸收教材及教材以外的有关知识,同时又可以提升学生的学习兴趣,让学生主动地将精力投入到物理学习之中。例如,在进行“探究导体电阻率的测量”这一实验时,我将决定电阻率大小的相关因素制成多媒体课件,并在网上下载了一些炼钢测温用电阻温度计视频、超导体视频、磁悬浮列车视频和实验操作视频播放给学生们看,进而更好地激发了学生的探究热情。只有充分调动学生的求知欲,才能更好地培养学生的思维能力和创新能力。在讲“超重和失重”时,我为同学们播放了神舟十三号宇宙飞船发射成功和宇航员在宇航舱里日常生活的视频,解释了超重与失重的原理。同时,我还对学生们说,遥不可及的太空仿佛离我们越来越近,中国人的“飞天梦”正逐渐成为现实,以此激发学生们的爱国主义情怀和民族自信。对于一些具有一定危险或不宜在课堂操作的物理实验,教师可以带领学生在课堂上观看演示视频。例如,在学习反冲运动,研究爆炸反冲模型时,课堂上不容易操作模拟炮车发炮实验,教师可以通过多媒体重复播放视频,让学生更加直观地感受实验过程。教师想要增强物理实验教学中的趣味性,还必须要对学生的学情有所了解,这样才能在实验教学中融入学生喜闻乐见的、趣味性强的相关知识,帮助学生更好地学好物理知识。

(二)改进实验教学方式与实验方法

物理实验的目的在于让学生亲自操作、学会整合物理知识,归纳、总结和提炼物理规律,培养学生科学探究精神和创新能力。为了更好地适应新高考制度,高中物理教师必须深入探索实验教学方式与实验方法。要改变传统的实验教学方式,精练教科书上的科学演示实验。要进行教师和学生的角色互换,充分体现学生在课堂教学中的主体地位,让学生亲自动手去学、去操作。为了增强物理实验教学的实效性,教师可以采用多元化的教学方式进行教学,如列举法、比较研究法等。这样不仅能激发学生的学习积极性,同时也能促进学生综合能力的提高。例如,在讲解“自由落体运动”时,可以给同学们观看高空跳伞视频,可以让学生亲自动手展示牛顿管实验,对比牛顿管里的金属片和羽毛的下落情况;在讲解“匀变速直线运动实验”时,教师可引导学生使用打点计时器,独立安装实验器材,自主设计实验过程等。通过指导学生打出小车做匀变速直线运动的一系列纸带,对纸带上的点迹进行分析比较,最终找出匀变速直线运动的变化规律。

教师在讲解演示实验时,可以废物利用,采用生活中常见的小物品去代替物理实验中的常规实验仪器。有时在讲解复杂的物理实验过程时,采用最简单的器材就能演示出意想不到的效果。如讲解“圆周运动”时,用装有水的水杯或水桶代替“水流星”。在讲解“反冲”时,用日常生活中常见的气球去演示反冲现象。将气球吹好气后松手,让它自由地飞。在空气的反冲下,气球就会像地面发射火箭一样,向排气的相反方向射出去。另外,教师还可以鼓励学生举出日常生活中的例子,进行实验模拟教学,启发学生去思考,鼓励学生亲自动手去做,培养学生理论联系实际的能力。如在讲“摩擦力”时,让穿轮滑鞋的同学和穿运动鞋的同学演示“拔河比赛”,教师及时引导学生去分析获胜的秘诀。让学生亲身感受到摩擦力的神奇。在讲解“互感和自感”时,教师除了应用多媒体教学课件,还可以结合一些生活用品来提升演示实验教学效果。如手机无线充电是目前比较新颖的充电方式。iPhone8 及以后的iPhone 都可以进行无线充电,其他型号的旧款手机则不能直接放在基座上充电。但如果我们给旧手机插上芯片就可以无线充电了,由此便可引出互感现象的概念。这个现象引起了学生极大的好奇心,多么精彩的演示呈现方式啊! 接下来教师可引导学生利用课后时间搜集资料,让他们分析旧手机为什么不可以进行无线充电,从而为学习涡流原理做好基础铺垫。生活中的物理知识处处可见,物理学科是一门与生活息息相关的学科。物理知识与现实生活相结合的问题越来越多,在日常的生活环境中都可以应用到许多物理知识。因此,教师在进行实验教学的过程中,需要创设生活化的实验情境,加强实验课堂建设。要使学生懂得物理实验源于生活,也应用于生活。要注重提高学生从生活中发现物理现象的能力和解决物理问题的能力。为了更加形象、直观地展现生活化情境,教师可以灵活应用多媒体技术,努力搭建一座实际生活和物理实验之间的桥梁。这样不仅提高物理实验的实效性,还能促进学生的动手实践能力和科学探究能力的提高,更有效地培养高中生的物理学科核心素养。

(三)积极开展小组合作学习与交流

高中物理教师应以新高考制度为契机,针对高中物理实验教学的现状,推进实验教学的改革,提高实验教学效率。新型的物理实验教学模式就是要将实验课堂的主动权交还给学生。教师应以学生为主体,根据新高考改革的相关要求,培养学生的合作学习能力。在进行实验教学时,教师不能只是单一向学生演示实验操作和实验细节。因为这样做看似教师讲得精细,学生也听得明白,却可能造成学生不会独立思考、研究问题,进而限制学生思维能力的发展。新高考改革下的物理实验教学,应以学生为主,教师为辅。

为了更好地提高学生的学科核心素养和实践能力,教师可采用分组实验形式,每个学习小组安排两名实验操作能力强的学生,带领其他组员设计实验方案,动手操作实验,整理实验结果。同时还可安排学生上网或去图书馆自主查阅资料。这样做既减轻了教师的负担,又可保证学生在整个教学过程中居于首要位置,是学习中的主角。在实验过程中,学生应自主学习,认清实验目的和实验仪器的使用方法。教师可以少讲,但应对学生进行适当的实验指导,由学生独自完成实验。这样更有利于传递和理解相关的物理知识,实现实验教学上的突破。

随着新课程改革的不断深入,教师不能再像以往那样一言堂地讲解实验器材、实验过程、注意事项等。应积极引导学生思考分析,并以实践的方式将学生思考的问题展现出来。然后引导学生在小组合作学习中积极沟通,交流各自的认识与思路,再结合具体的物理实验来找出问题的答案。教师应充分运用合作学习这一有效的学习方式,不仅能够很好地调动学生的独立思考能力和想象力,也能激发学生的创新意识和实验想法,然后通过实验来解疑释惑,提高学生的实践能力和创造力。小组合作学习方式可以让更多的学生获得学习成就感。因此,教师应认真贯彻落实新课程改革的教育教学理念,坚持以生为本,积极开展自主合作探究的学习方式,让学生在合作学习中培养交流沟通意识,在自主探究中培养创新意识,拓展创新思维,促进学生科学探究能力的提升。

(四)努力开展实验教学的创新研究

新高考背景下的高中物理教师应正视物理学科的遇冷现象,要重视物理实验教学,不断探索实验创新。传统的物理实验教学,其大部分准备工作都是由教师负责完成,学生只需“依葫芦画瓢”,模仿教师的实验步骤去操作,根本就谈不上拓展学生的创新思维。一些学生进入实验室会感到很兴奋、很好奇,那是因为可以亲自动手触碰一些实验器材,更多是偏向于玩弄实验仪器,把实验器材当成玩具,并没有认清实验课的本质。新高考模式下的高中物理实验教学,要求教师在教学过程中既要注重培养学生物理课堂实验的操作能力,同时也要用有趣的实验去吸引学生的专注力,让学生亲身体验物理实验的魅力所在,从而爱上物理实验课。因此,教师应对实验教学器材与操作设计方案给予充分的重视。例如,正确地使用测量工具是物理实验教学中必不可少的内容。在高中物理中,游标卡尺和螺旋测微器是非常重要的长度测量工具,和我们生活中常用的毫米刻度相比,具有极高的精确度。为了更好地激发学生的学习兴趣,教师在讲解实验课之前,可让学生以小组为单位自制量具。学生通过小组合作,从教具的原理、结构等方面进行分析,认真设计。在自制量具的过程中,学生不仅可以巩固所学的知识点,还可亲身体验到实验的乐趣。

新高考模式下的高中物理实验教学,教师应该立足于教学实践,结合物理实验的主要内容,调整和创新具体的实验策略,促进学生做物理实验的质量与效率的提高。为了丰富学生的实验探究过程,教师应适当运用有效、创新的教学手段,根据教学的实际情况及学校现有的物质条件,对教材上的实验进行一些必要的删减和改进。应在教学过程中科学对比新旧实验设计,对于教材上的一些实验,如果全部照搬进行讲解,就会略显枯燥乏味。但若引导学生领悟物理实验的设计目的,然后对实验步骤稍加改进或创新,其学习效果就会明显好转。例如,在讲解“多用电表使用欧姆档测电阻”时,教师可以引导学生去测自己或同桌的人体电阻。同学们在实验中会发现人体电阻不仅很大,而且不同的人其电阻也不一样。更有新意的是,有些学生手拉着手组成一个大型的“人体墙”,一起去测电阻。其他同学也都纷纷模仿,课堂气氛好极了! 与以往教科书中使用多用电表测量电阻,就是断开电路测单一电阻相比较,改进后的实验更直观、更新颖,教学效果极佳。

新高考模式下的高中物理教学必须重视实验教学,教师应不断更新教学理念,以学生为学习主体,转变传统的实验教学方式,改革创新实验教学的方法与手段,不断激发学生学习物理学的兴趣,提高学生自主探究、合作学习与动手实践的能力,促进高中物理实验教学的质量更上一层楼。