思维碰撞有奇迹 实验探究出真知

姚小龙

摘 要：在核心素养理念下，高中物理实验教学是整个物理探究教学中的主要部分，随着物理学科知识的不断深入，当前的物理学科中需要注意的一个点就是加大物理实验教学的引导和设计，透过多元化的实验让学生可以在物理思维和物理自主实验探究学习上有十足的进步，因此在物理创新实验的任务导向教学上下功夫是有价值的，是符合高中物理新课程标准和物理学科核心素养的要求的。

关键词：思维碰撞;实验探究;高中物理;创新实验

中图分类号：G633.7   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2022）21-0127-04

一、 引言

核心素养的发布对高中物理学科本身产生了较大的影响，尤其是在物理学科探究教学上，物理老师将进一步加大物理文化渗透、物理实验探究和物理学习任务中的互动性等。这些变化是一个从机械被动的物理学科学习逐步走向一个主动的、自发的和充满过程性探究的过程，在这个过程中，学生的物理探究意识和解决特定物理问题的思维都可以得到较好的发展，而物理创新探究实验恰好可以非常好地去助力高中生的物理学习中的思维发展和学习策略的创新。

二、 高中物理创新实验的教学背景

思维发展决定着高中物理学科的健康发展，尤其决定着高中生今后在物理学科方面的可持续发展。因此为了更好地提升高中生的物理学科的学习效率，需要不断创设适合他们思维发展的学习活动，在这些学习活动中，他们的物理思维可以得到激发，尤其是利用实验项目任务来激发他们去发现问题、分析问题和解决问题。这个看似简单的过程却对整个物理知识的学以致用有着非常重要的作用。因此基于思维碰撞来设计创新实验教学非常有利于学生探究出更多的物理现象，透过物理现象看到物理学习的本质。这个也是核心素养理念下高中物理学科开展特色化物理课程革新与探究的必经之路。

（一）实验创新教学需要学生亲自参与学习探究

高中物理学科难学，究其原因主要是高中物理对物理知识的过程性探究的环节中需要较高的思维要求，另外对物理知识点的有机衔接和物理知识点的项目化设计也有一定的要求。作为物理老师应该不拘泥于教材本体，设计出丰富多彩的实验创新活动，在这样的活动中可以引导高中生更多参与实验的原理设计，实验的工具和实验步骤的设计以及实验方法的预先思考等，完成这些实验中的核心环节将非常有利于学生的个性化发展和培养。

除了让学生深入透彻地掌握各类物理知识以外，开展一系列物理创新实验的目的还包括培养学生在物理实验中动手操作的能力，物理创新实验不能仅仅是让老师操作，学生在一旁观看，这样会失去原本的教育意义。物理创新实验对学生未来的发展也具有重要意义，可以让学生在自己动手操作的过程中，逐渐打好大学物理实验的基础，此外，学生通过完成一系列实验操作，还能从中获得成就感和满足感，极大地提升学生参与物理学习的兴趣。物理老师以往都是在实验中扮演主导者的角色，现在就可以适当进行调整，把自己转换为一名引导者或旁观者，只要选取的实验没有任何危险性，就要让学生真正参与进实验的设计和实践过程中，从实验选题到实验内容再到最后完成实验操作，都要充分调动学生的主观能动性，老师要避免直接参与其中，更不能对学生的操作进行过度干预。在实验中，老师要明确自己“引导者”的身份，可以为学生充分介绍实验的相关理论，并在实验进行前为学生准备好各类实验用具。此外，如果学生遇到了一些困难，老师可以及时予以鼓励和支持，然后在试验彻底完成后让全班同学一同为本次实验做见证，这不仅可以将课堂知识寓教于乐，还能让学生在这一系列操作中收获一种自豪感，让学生的实践能力得到提升。

（二）实验创新教学需要教师创新设计课堂活动

对高中生而言，他们如何能紧跟时代发展的步伐，在修订的普通高中物理实验教材体系中熟悉各种核心物理实验，就需要教师从原有的以演示的实验教学中走出来，积极去利用全媒体技术来打造形象逼真和启发性强大的新实验课堂。一旦做到这些才算是真正意义上的创新实验，在创新实验下才可以更好地将学生的物理动手操作能力和学生在物理学科学习方面的优势培养出来，这是高中物理创新实验教学必须要完成的内容，作为高中物理教师在设计物理实验教学的前后应该重点考量的内容。

单项教学是传统教学的主要特征，已经无法满足当前高中物理教学活动与时俱进的发展需要。现阶段需要老师多多开展互动教学，在课堂上除了要和学生积极互动并鼓励学生之间互动外，更要合理安排实验演示，让学生以小组形式参与其中，让其能对理论知识有更为深刻的认识。高中物理的学科一般来说彼此间差异较大，而每个学生的学习能力都各有差别，这就要求老师充分了解班级中每个学生的学习基础和能力，对出现的问题进行定点突破。通过鼓励学生亲自动手做实验，确保每个人都能掌握好课堂上传授的知识点。另外，老师要明确理论联系实际的重要性，同时也要让学生了解到物理原理以及规律源于实践活动，让学生认识到在高中物理学习中，实验是不可或缺的重要一环，此外，老师还需要鼓励学生学会在日常生活中应用课堂所学的知识，在授课时也要多联系生活实际，向学生介绍目前先进的科研成果，全方位提高学生的学习能力。

（三）实验创新教学需要教师优化实验评价设计

在核心素养理念下，注重物理科学思维、物理创新精神和物理自主学习策略的培养以及利用物理学科知识来解决特定的生活化问题等。因此对高中物理老师而言，针对学生的思维培养方面的要求实际上是越来越高，另外在创新实验教学中，最能激发高中生去积极探索，尤其是挖掘物理实验中包含的知识要點，让他们在学习中感受到学习乐趣的是“科学而灵活地创新实验课堂教学评价”。这里所要求的教学评价不但要求有评价方案、评价指导，而且还需要有过程性的评价指导等。

三、 高中物理创新实验教学中常见的共性问题疏导

虽然受到高中物理学科的核心素养的引导，当前相当一部分学校已经开始在努力地去探究高中物理实验创新教学，但是通过对甘肃会宁高中学校的一些班级做了调研以后发现，在进行高中物理创新实验教学中还存在以下几个方面的问题。

（一）本区域高中物理创新实验的理念认知的调研

学校物理学科教研组结合区域教研室的物理创新实验的理论和模式，设计出了问卷调查量表，利用问卷星在线调研了片区1000名高一、高二学生，最后导出了对应的数据，透过这些核心数据可以发现在进行高中物理创新实验教学中的核心概况，例如问卷调研的学生中有近30%的学生认为他们对高中物理创新实验学习理念和教学参与模式是比较含糊的，而表示熟悉的人数的比例仅仅占据了16%，熟悉的也只有21%，这些数据足以说明该领域在落实高中物理创新实验的过程中，相当一部分学生还没有融入其中并感受到该模式与传统高中物理实验之间的内在差异。

（二）本区域高中物理创新实验的设计步骤的调研

从图1中的数据可以非常明显地看到，在高中落实了高中创新实验教学的实验步骤的设计以后，学生总体对该实验模式的评价和整体感知并不高，这也从侧面反映了该实验设计上的特色不够，对学生的潜在影响力不够，需要在后续的进一步推进中得到优化和提升。

图1 高中创新实验教学的实验步骤设计整体感知调研

（三）本区域高中物理创新实验课堂实践的现状

另外，课题组采用了听评课和课堂观察并结合学生客观反映的形式对该模式渗透以来的课堂实践进行了调研，结果见表1。

根据表1中所论述的内容可以发现：“高中物理创新实验教学”的教学落实总体是好的，但是在课堂参与度上，还有27%的学生的参与度不够好，在实验步骤上还有16%的学生认为实验步骤不够规范，在实验任务项目的统计上还有22%的学生對实验项目的实质性不清楚，对参与兴趣上，还有27%的学生认为一般。另外在实验评价和学习成效上也存在一定的不足，需要在后续的课堂教学中加以重视。

四、 谈高中物理创新实验的任务导向教学策略构建

以人教版普通高中物理学科的教材为例，下文将围绕创新实验的设计和课堂实施来解决调研中存在的一些问题。

（一）基于创新实验的微课堂鉴赏 整体优化学生实验学习感知

针对学生对本实验模式理念不清楚、理解不深入的问题，课题组认为可以借助微课堂技术来最大化改善整个实验课堂的学习效率，让学生对实验步骤和设计理念有焕然一新的感觉，具体如下面的案例。

【例1】 老师在学科网下载一个针对“匀速直线运动”的微视频，视频中详细地讲解了设计原理，实验仪器及其实验仪器的具体操作，和学生参与此类实验所需要的一些理念技能。看完视频后，老师将大家分成若干个小组，然后需要围绕“我们如何利用现有的工具来证明：①匀速直线运动的特点。②匀速直线运动产生的条件以及积极思考匀速直线运动在现实生活中的运用”这两大问题。经过先感知与反思再结合视频去做实践探究，在完成整个实验学习过程以后，学生不但熟悉了匀速直线运动的理念，还会结合小组间的探讨和个性化实验探究来提升试验设备组装、实验器具使用以及实验原理的论证的能力和时效性。因此这样设计的物理实验课堂才是真正的创新。

有一些知识点，老师可能很难用浅显的语言表达出来，学生也难以通过分析理解，这类问题可以通过视频教学的方法来解决，现在随着网络科技的发展，网上有很多初高中物理实验的视频，详细展现了实验的全过程和相关细节，老师就可以通过让学生观看视频的方式来带动其学习，教师也能更好地指导学生，真正做到一举两得。

（二）基于物理实验创新课堂预设 激发高中生试验前的准备意识

要让高中物理实验创新课堂落实得更到位，不但要整体规划好物理实验的计划和对应的课堂实施策略和实验评价，还需要发动学生围绕网络学习App来做试验前的准备。为了带动学生的学习兴趣，让学生主动挖掘知识点，老师要营造出一种合理的物理教学情景，真正激发出学生的学习欲。老师要对物理教学中涉及的相关问题进行相应研究和探索，在教学过程中，启发学生并引导其主动思考问题，调动其自主学习的能力。此外，老师还可以多与学生进行沟通，对难点问题可以共同探讨，这样可以最大限度地激发出学生的学习兴趣，引导他们主动探寻知识，具体如下面的案例所示。

【例2】 以摩擦力的创新实验教学为例，老师要引导高中生去做一个“静摩擦力”的创新实验教学，老师提前将实验的预设图画和对应的实验器材的图画设计成图纸，然后传到腾讯课堂的作业设计App，学生在进行实验之前登录App去预习实验图画，之后将自己对实验的理解和自己的创新想法写到纸张上拍照后再上传到App，物理老师可以及时登录教师端口来集中检查学生在实验教学的准备上所做的努力和整体情况，然后将集中的问题和需要修正的地方在教学设计中加以润色和修改，到了第二天的实验课堂上引导学生去分组讨论。选出最佳预设组，然后将实验交给他们，其他学生观看他们完成整个实验步骤，再参加评价，在评价的过程中老师可以做对应的补充。

在高中物理教学过程中，老师教授理论只能让学生掌握基本的知识点，但是开展落实物理实验就可以让学生在动手操作的过程中提升自己的科学素养，还能真正体会理论对实践的指导意义。因此，为了能让学生更加全面、深刻地学习物理知识，老师要积极主动开展物理实验，组织并引导学生参与其中，切实提高学生的动手操作能力，使其掌握科学实验的相关原理和方法。

（三）基于多元化的物理实验评价 培养满足学生实验创新的价值感

在推动物理实验课堂的“向心力”的探究创新实验的过程中，物理老师需要考量物理创新实验在理念创新、教学引导创新和课堂实验中学生利用实验解决特定问题的表现以及综合能力。然后精心设计整个课堂的实验教学中的评价策略和定制评价工具，体现规范性和科学性，具体的教学设计可以如下面的案例所示。

【例3】 物理老师可以采用小组评价的方式来评价学生之间协作完成实验的表现，采用档案袋法记录学生操作实验的具体情况和使用工具的熟练程度以及学生个性化参与实验讨论的综合表现等。最主要的是要详细记录学生在创新实验课堂中的阶段性成果，利用录制视频和实验报告表格填写来完成，这样的实验评价可以满足不同学生的需要，进而培养和满足学生实验创新的价值感。

保证学生在教学活动中的主体地位是当前教育改革的重中之重，教学者在开展物理教学的过程中，一定要以学生的长期发展为落脚点，带动学生开展创新实践，以科学合理的方式建设学生的自我发展机制，以此逐渐提高学生的学习效率。学生是否能独立思考也是判断教学质量的指标之一，在开展物理实验的过程中，老师一定要做好引导，让学生深入透彻地掌握知识点，体会物理学习的意义。此外，老师还可以在课堂中结合知识点联系日常生活中的现象，让学生在生活中也能巧妙运用课堂知识。老师要时刻严以律己，为学生做好模范。在遇到问题时，老师要积极和学生探讨并主动沟通交流，通过建设相应的教学情景，安排创新实验，保证学生能够对常见的物理现象有全面的认识，尽可能激发出学生的学习欲望，使其在学习过程中端正学习态度，真正实现自主学习。针对学习能力或学习基础不佳的学生，老师要及时对其进行鼓励，创建相应的试验情景，不要让学生失去学习的信心，调动起他们的学习积极性，确保学生能主动学习，全面提高高中生物理学习的能力，要充分利用多元评价，助力物理课堂。

五、 结语

基于创新实验课堂可以非常好地培养高中生的物理学习思维和利用物理实验解决特定物理问题的能力，文章围绕这一理念在调研的基础上给出了应对策略，实现了研究的价值。

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