创新实验在高中物理教学中的应用

高良

新课程教学理念要求践行“以人为本”的教育思想，即重视学生个人的能力发展和水平提升，同时要从发展的角度来落实核心素养教学理念。因此，教师在教学过程中要摒弃传统的教学模式，针对课堂内容进行大胆的创新设计，并引领学生对理论内容提出疑问、对物理实验展开设计和开发，激发学生在实验课堂上的兴趣，提高其对实验的理解，并适时地给学生提供实验素材，在充分激活学生思维的同时改变物理实验教学环节薄弱的现状。

一、高中物理教学中存在的问题

（一）教师并不注重实验的价值

物理是一门具有高度抽象性的学科，很多的知识点具有一定的难度，因此，学生的物理学习水平往往较低。物理学科中包含着大量的实验，学生在进行动手操作的过程中往往能够更加理解理论知识，这对于学生学习抽象的物理知识而言是非常有好处的，实验在物理的学习过程中也是非常有帮助的。但是，大多数物理教师在教学的过程中仍然没有意识到物理实验的重要价值，没有为学生提供动手实践的机会。

（二）学生的参与程度不高

物理的学习内容是较为枯燥的，尤其是高中物理学科，这些知识的理论性比较强;而且，学生在学习完知识以后往往需要做大量的题目进行巩固，这种物理教学模式之下，学生没有很大的兴趣去学习物理知识。所以，教师要善于在理论知识讲解之外为学生提供有趣的实验课堂，并注重实验的形式创新，变换实验的形式，鼓励学生发挥自己的创意进行物理实验，调动学生学习物理知识的积极性。当教师设计出有趣的实验活动以后，学生会對这些内容充满兴趣，并乐于参与到实验的过程中，这有助于学生理解知识，帮助学生更好地学习物理知识。

（三）教师没有合理设计实验课

教师开展的实验课大多没有进行创新设计，模式和形式都比较单一，学生在实验的过程中并没有充分发挥自己的创新思维，没有投入自己的热情，也就意味着学生并没从实验中获得相关的物理知识。而且教师在设计实验课程的时候往往没有进行合理的时间分配，学生缺乏专门的实验课，没有充足的时间进行实验。因此，教师要根据课程量设置专门的实验课，让学生能够有充足的时间和精力进行实验探究。此外，为了保证实验课的质量，教师在基本的课堂环节之外，还可以引导学生进行总结与自评，以督促学生高质量完成实验。

二、创新实验在高中物理教学中的作用

（一）帮助学生理解抽象的物理知识

高中物理知识是较为枯燥和有难度的，学生单纯依靠教师的课堂讲解以及理论学习无法快速掌握抽象的物理知识。所以，教师要充分利用物理实验，引导学生动手操作，将复杂的知识变得更加生动具体，从而帮助学生理解这些知识。大量的实验数据表明，当学生理解某一知识以后，他们在学习这一知识时会更加有兴趣，也会更加积极主动地进行知识探究，从而掌握更多的知识点。因此，高中物理教师在授课的时候要重视实验的作用，为学生提供充足的时间进行动手实践，帮助学生自主地理解理论知识，完成知识学习。

（二）激发学生学习物理的浓厚兴趣

相较于物理教师在课堂上乏味的讲解枯燥的理论知识，学生更喜欢自主性和探究性更强的实验课。在实验课程中，学生不再是知识的被动接收者，而是知识的主动获取者，他们在接收到教师布置的任务以后，便可以借助小组合作、自主探究、资料查询、班级讨论等方式自主探究实验的相关内容。而且，做实验本身就是一个有趣的过程，有趣的实验现象不仅能够帮助学生获得物理知识，还会让学生发现物理学科本身的奇妙之处。总之，新奇有趣的物理实验能够极大地调动学生学习物理知识的兴趣，帮助学生进行物理学习。

（三）培养学生的动手操作能力

学生在参加实验的过程中，他们需要亲自动手准备实验器材、设计实验流程、组装实验器材，记录实验结果等。在整个实验流程中，学生始终是一个主动者，任何实验流程都需要学生亲历亲为。所以，在实验课程中，学生的动手能力可以得到极大的提高。也就是说，教师如果能够设计高质量的物理实验课堂，不仅能够帮助学生理解复杂的物理知识，还能够帮助学生提高自身的动手能力以及与人交流的能力，能够为学生的全面发展奠定基础。

三、高中物理教学中开展创新实验的措施

（一）营造良好氛围，激发实验设计兴趣

高中生学习任务繁重，对于许多学科内容的学习都抱有快速理解的心理，因此缺乏必要的学习兴趣，难以深入地了解知识本质。因此，教师在课堂教学中要注意营造良好的教学氛围，基于课堂内容来给学生渗透理论知识和如何科学的设计实验，培养其实验设计兴趣，在激发学生创造力的同时使其深入的理解课堂内容。

如在教学《自由落体运动》一课时，在上课时教师可先给学生讲授自由落体运动的理论知识，可从实验的角度将自由落体运动分层次、分步骤地展开讲述，如可分为上升和下降两个运动、在忽略空气阻力的状态下加速度的作用及运算等。在学生有了较为全面的接触后，教师可引导学生进行实验设计，如如何验证自由落体运动物体的运动轨迹、如何采用实验+理论的方式来验证物体在某一时刻的速度和位移等。教师可鼓励学生根据理论知识设计实验步骤，并以问题的方式帮助学生梳理思维，使其能有目的、有计划、兴趣高昂地设计实验。在这个过程中，教师也要适时地予以学生指导，如有的学生尽管计算出了物体的运动速度和位移，但没有合理地记录物体的运动轨迹;对此，教师要及时地给出建议，如可以速度为横坐标、位移为纵坐标，以几个点画出简单轨迹等。同时教师也要提供实验器材，以此来激发学生的实验设计兴趣。教师在课堂教学过程中营造教学氛围，不仅能显著地激发学生的学习热情，也能体现出学生的主观能动性。

（二）提供实验器材，鼓励动手验证实验

在物理实验教学过程中，教师要尽量地给学生提供科学实验器材，并从动手能力和实验操作两个方面展开实践指导，引领学生展开实践操作，教师则从指导者的角度予以学生建议和指导，引领学生从实验设计到验证，亲自体会实验对于物理学习的重要性，在提高学生动手能力的同时创新课堂教与学方式。

如在教学《牛顿第一定律》一课时，在学习这节课时，大部分学生都会感觉到比较吃力，因为实际状况中，不受任何外力的物体是不存在的，因此教师要注意从课堂教学的角度来给学生讲述如何通过实验来验证牛顿第一定律。在上课时教师可先给学生将课堂内容与二力平衡相结合起来，并从实验设计的角度出发，引领学生思考如何来设计不受任何外力作用而运动的物体，同时也要适时地提供实验器材，如小车、滑板、打点计时器以及湿抹布等。在学生有了一定的科学实验思想后，教师要及时地和学生交流探讨，帮助学生完善实验想法。如有的学生在设计实验平衡摩擦力时，感到摩擦力难以消除，或者不知道怎样才算是将摩擦力完全平衡掉。对此教师可从二力平衡的角度利用打点计时器来计算小车下滑的速度等，要在促使学生明晰实验思路的基础上能自主地动手操作，将理论知识与实践操作结合起来，从而能有效地提升学生的物理综合水平。教师在教学过程中给学生提供实验器材，引领学生实际动手验证，能在较大的程度上提升学生在课堂上的参与度。

（三）进行科學设计，重视创新实验过程

高中生的思维灵活，在实验过程中往往会有一些新奇的想法，对创新实验的设计有一定的促进作用。对此，教师在课堂教学中可引领学生科学设计实验，并充分重视学生的实验过程，培养学生科学思考、实践操作以及质疑能力，鼓励其从实验中获取知识，从而培养学生形成实事求是的科学态度和思维方法。

如在教学《验证机械能守恒定律》一课时，在课堂上教师可给学生灌输机械能的定义，并从势能和动能转换的角度来引发学生思考，对于机械能守恒应该如何验证，在问题的驱使下来科学设计实验。在学生设计实验的过程中，教师也要适时地予以指导，从引导者的层面来帮助学生完善实验设计。在这个基础上，教师可让学生动手实验，并重视学生的创新实验过程。如有的学生采用小车从某一高度滑下实验动能与势能的转换，但势能值总是大于动能值。对此教师不能直接地予以学生答案，而是要从实验的过程和细节处着手，引领学生去深入地思考和发现，如小车滑下时都受到什么力、哪些力做功了等，逐步地让学生去发现平面与小车摩擦力做的功、空气阻力等，然后从二力平衡的角度进行修改实验，从而能验证机械能的守恒。教师在课堂教学中引领学生科学设计，重视其实验过程，能有效地培养学生形成科学的思维方法。

（四）组织实验比赛，激发学生的参与乐趣

比赛的形式往往能够调动学生的学习积极性和参与兴趣。因此，教师在每学期可以设计一次实验大赛，即将本学期所接触的所有实验进行编排，学生小组随机抽取其中一个实验，参加比赛。通过这样的方式，学生既可以集中复习本学期的物理实验，还能够进一步理解物理知识，完成知识的复习。

比如，物理必修一课本中列举了诸如“用打点计时器研究自由落体运动、探究求合力的方法、探究作用力与反作用力的关系”等重点实验，教师首先为学生列举出这些实验，然后每个小组进行抽签，选择本小组的参赛实验。当每个小组抽取实验之后，小组内部之间便开展讨论，进行分工协作，完成整个实验。例如，第一小组抽到了“用打点计时器研究自由落体运动”这个实验，在初始阶段，小组内部成员之间开展讨论，找出开展这个实验的方法;最后，他们小组确定出，在参加比赛的时候，首先由一个学生作为旁白为大家介绍这个实验的目的，并在小组成员实验的过程中进行步骤的讲解。然后两名学生合作完成实验，并由另一名学生记录实验结果。最后选派一名学生进行实验总结，宣布实验结论。在整个比赛过程中，教师要给予学生充分的自主权，让学生发挥自己的创意完成整个实验。当比赛结束以后，教师为学生的比赛进行打分，并为学生提出指导意见，帮助学生完善自己的实验流程。总之，教师要善于组织相关的实验比赛，在激发学生参赛兴趣的同时，为学生提供一个展示的舞台，逐步锻炼学生的动手操作能力。

总之，实验在物理教学中起到了重要的支撑作用，对于课堂的教与学发展有着很大的促进意义。因此，教师在教学中要重视实验教学，引领学生展开创新实验的开发与设计，鼓励学生创新表达，在培养学生创造能力的同时提升其物理综合水平。