新课标下高中物理实验教学探究

耿碧玉

（甘肃省临洮县文峰中学，甘肃临洮 730500）

高中物理教学的基础是实验，学生对物理现象、规律的认识以及实验技能、科学态度的养成，都需要依托于实验探究。新课标对物理实验教学提出更高的要求，在课程实施上提倡教学方式多样化、引领学生自主学习。因此，教师应该顺应新课标的思想指导，立足物理实验教学目标和学生的个性化学习需要，加强物理实验教学方案的设计，为学生开辟广阔的思考和探索空间，通过实验构建概念，有意识地培养学生的科学思维、操作能力和论证意识，从而推动高中物理实验教学的改革进程。

一、新课标下高中物理实验教学原则

（一）兴趣原则

兴趣是学生主动参与物理实验探究的内驱动力，但是就以往教学而言，教师对学生的兴趣点缺乏深入的挖掘和关注，物理实验内容和形式比较单调，导致学生产生枯燥感和厌倦感，制约实验教学目标的顺利达成。新课标主张以学生为中心的理念，要求教师运用趣味化、多样化的教学手段，唤起学生对物理实验课题的好奇心和求知欲。基于此，教师必须始终坚持兴趣原则，根据实验课题、把握学生的兴趣喜好和认知规律，开发贴近日常生活、新颖丰富的教学资源，积极应用互联网+教育技术，提出有探索意义的实验问题，使课堂环境变得生动多彩，从而确保物理实验教学的趣味性，激发学生的科学求索精神。

（二）合作原则

在传统的高中物理实验教学中，教师普遍沿用一对多的集体授课模式，学生缺乏小组交流和实践的机会，久而久之，学生的主体意识及合作精神就会被削弱。学生是独立的个体，各自的物理素养和优势智能存在差异性。新课标倡导打造自主、合作、互动的实验课堂，要求教师给学生创造合作探究的机会，促进其差异和优势的互补。为此，教师应当遵循合作原则，尊重学生的个体差异和互动需求，深化小组协作学习。比如，教师可以设计物理实验问题或任务，组织学生合作分析和解决问题，集思广益、分工配合，完成实验方案制定、操作、观察、结果讨论等任务，把实验探索的主动权交还给学生，使其体验相互启发、合力攻克实验难点的成就感，从而改变僵化的课堂结构，助推物理实验教学提质增效。

（三）指导原则

虽然物理实验教学强调凸显自主性，但是学生的物理基础和实验探究技能都在构建阶段。在实验过程中，学生会遭遇一些认知盲区，或是实验流程和操作手法不够规范，都可能给实验成果和知识经验的生成造成不利影响。新课标要求教师在教学中以自身为主导、学生为主体，做信息的咨询者、方法的传授者、流程的协调者，因此教师必须执行指导原则，理清教与学之间的关系，在保留学生自主思考和探究空间的前提下关注学生的实验研讨和操作情况，在学生思维受阻、配合不力、操作出现困难或失误时及时地提供启发和指导，使实验活动顺利进行，同时提高学生对物理实验技能和方法的掌握效度。

二、新课标下高中物理实验教学策略

（一）创设情境，引出物理实验课题

立足新课标的高中物理实验教学，其实验课题的引出是至关重要的一步。物理知识的理论性和抽象性都比较强，教师若直接出示实验课题，学生很难领会实验的背景和目的，自然也无法产生内在的探索动机。物理实验强调联系现实情境，提出具有真实意义的问题，教师应该综合考虑实验课题和学生的兴趣需求，开采生活中的物理现象以及信息多媒体资源，创设真实可感的教学情境，把实验课题寓于情境之中，从而激活学生的认知经验和探究期待［1］。

在依托情境创设引出物理实验课题时，教师应该做好实验课程和学情的分析工作，契合实验背景和学生的兴趣点，在生活资源、信息化资源中收集相关的情境创设素材，以多媒体文本、图片、视频等形式呈现情境，配合导学问题，引发学生对实验情境的讨论，教师再因势利导揭示实验课题，使学生对物理实验目标建立具体的感知。如在关于探究重力做功与物体动能变化的定量关系的实验教学中，教师就可以播放小球做自由落体运动的视频课件，同时关联旧课提出导学问题：同学们，视频里小球的速度是如何变化的？动能如何变化？什么原因导致物体的动能发生变化？学生讨论后回答：小球先加速下落，然后匀速下落；动能随着速度的加快而增大；导致物体动能发生变化的原因是重力做功。教师顺势引出物理实验课题：从小球自由落体运动中的重力做功来看，重力所做的功与物体动能改变量之间存在怎样的定量关系呢？大家能否运用所学的物理知识对这种关系作出猜想并通过实验探究验证你的猜想。这样在视频情境的带动下，学生既复习了旧知识，也明晰物理实验的背景和目的，从而实现实验课题的有效导入［2］。

（二）演示实验，虚拟呈现物理现象

在高中物理教学中，部分实验课程的材料获取比较困难，或者现有实验室条件无法满足教学需求，教师通常是让学生阅读相关实验材料，致使学生对实验现象的理解停留在文字的层面，教学成果大打折扣。演示实验在物理教学中的应用非常灵活，并随着虚拟仿真技术的发展逐渐突破了实物演示的单一局面。因此，在优化高中物理实验教学的过程中，教师应该利用虚拟仿真技术创新演示实验，在虚拟环境下为学生呈现物理现象，从而有效地解决物理实验资源和条件不足的问题。

在基于虚拟仿真技术开展物理演示实验教学时，教师应该针对真实条件难以达到预期效果的实验课程，应用虚拟仿真实验软件和信息技术，为学生直观地演示实验操作和现象变化，引导学生观察虚拟实验的场景，探讨、概括其中蕴藏的变化规律。如在关于静力学动态平衡的实验教学中，真实验无法展现出弹力、静摩擦力的动态微观变化，教师就可以在虚拟仿真软件平台输入实验课题，使用平台所提供的斜面、挡板、球等器材，按照软件界面的提示操作鼠标演示静力学动态平衡现象。在演示期间，教师不断地移动鼠标，改变旋转挡板的角度，提醒学生从不同的角度认真观察球运动所产生力的大小和方向的变化，最后再归纳动态平衡的原理。这样在虚拟仿真演示实验的支持下，物理实验教学的局限性就得以突破，学生也获得良好的参与感［3］。

（三）任务探究，组织学生合作实验

探究是实验课的关键环节，也是锻炼学生合作学习能力、探究技能的主要平台。实施任务型教学能够为学生营造自主、合作、开放的实验探究环境，还能促进实验问题的发现、分析和解决。因此，在新时期的物理实验教学中，教师应该重视开展任务型实验探究活动，将实验以任务、项目的形式布置给学生，组织合作参与实验，从而点燃集体智慧、驱动实验目标的达成。

在基于任务型教学开展物理实验合作探究时，教师应该根据实验课题做好实验任务的设计和发布，使用WPS 等软件工具编制任务课件，把实验问题、待解决的各项任务都列入课件。发布任务之后，教师应提供相应的资源和器材，组织学生结成5～6 人的小组，围绕任务的目标和要求，合作开展方案设计、实践操作等探究活动。如在关于测定电池的电动势和内阻的物理实验教学中，教师用预先编制好的PPT 课件发布实验任务：①探讨测量电池电动势和内阻的常用方法。②基于伏安法设计实验方案。③动手操作、测得实验数据。④使用图像法处理实验数据。学生接到任务后，立即分组协作展开实验探究，对于任务①和任务②，各组讨论后反馈：测量电池电动势和内阻的常用方法有伏安法、伏阻法和安阻法三种；基于伏安法的实验方案，我们需要用到马铃薯、电池、开关、电流表、电压表、导线等器材；操作流程是把导线插入马铃薯，接通电路、滑动变阻器，待示数稳定后读取电流和电压数据，反复操作记录多组数据备用［4］。教师让各小组复核实验方案，并在达成共识后把实验器材分发下去，由学生按照方案正式操作实验。在各组操作探究的期间，教师需要提醒学生，马铃薯电池正极附近会析出气体，尽量在内阻发生较大变化之前结束测量，准确记录每次操作的数据。对于任务④的解决，教师可以引导各组学生根据测得的实验数据，合作讨论相关公式和电路U-I图像的画法，学生顺利地作出伏安特性曲线图。这样通过开展任务探究，学生能够圆满解决本节物理实验课的四个关键问题，同时形成实验探究与协作学习的能力。

（四）适度指导，帮扶学生完成实验

高中物理实验探究强调严谨性，每一个微小的失误都可能引发实验失败或结果失准。因此，在新课标下的物理实验教学中，教师应该立足主导地位，密切关注学生的探究和操作过程，适度给予指导和点拨，避免学生陷入误区，从而帮扶学生高质量地完成实验。

在实施物理实验指导时，教师应该把控好指导的时机和度量，平衡指导和学生独立思考、自主实践的关系。对于学生能够合作解决的问题，教师无须过多介入，只需要在学生遭遇认知障碍或者忽略一些实验操作要点时加强指导和校正，采用问题启发法或手动示范法向学生渗透实验思路和操作技术，避免影响最终的实验成果和结论。如在关于平抛运动的物理实验教学中，学生以分组研讨的形式，决定利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹，并制定相关的实验方案。教师提供斜槽、小球、方木板、图钉、坐标纸、重垂线、刻度尺等器材。实验操作有两项要点：一个是安装调平，另一个是确定球的位置。在学生合作实操的过程中，教师应该巡堂观察，如果发现学生存在不规范的操作，必须及时指导和纠正。比如某小组的安装调平没有做好，教师应该指导学生把带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，使木板末端伸出桌面外，轨道末端切线水平［5］。再如，某小组在确定球的位置时，抛出小球的力度、速度过大，导致小球通过的位置不准，这时教师需要指导学生把小球从斜槽某一位置由静止滑下，小球从轨道的末端射出，用眼睛粗略地确定小球平抛运动的路线，再用铅笔较准确地描出小球通过的位置，把具体的位置点标记在坐标纸上，用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置，继而取下坐标纸，把所有位置点用平滑的曲线连起来，得到小球平抛运动的轨迹。接下来，教师再指导各组应用实验所得的坐标图计算出小球做平抛运动的初速度，验证平抛运动轨迹是抛物线，这样通过适度指导，学生能够了解实验操作中的注意事项，并精准得出实验结论。

（五）评价反馈，查补实验教学缺漏

在教学的过程中，评价反馈是不可或缺的流程。每个学生对实验知识技能的接受程度不同，还会在学习的过程中出现新问题。因此在结束实验探究之后，教师应该跟进开展评价反馈，引导学生互评实验表现，把新问题反馈出来集中讨论，从而查补实验教学缺漏，完善学生的物理认知体系。

在基于物理实验教学开展评价反馈时，教师应该延续小组合作的模式，让学生进行组际、个人之间的互评活动。主要评价内容是联系物理实验的过程和结论，互评实验猜想、实验方案、操作手法、实验记录中的优点和不足，提醒学生摘记有价值的探究技巧和方法，争取在下次实验时化为己用。对于评价所暴露出的不足，教师可以让学生深入地交流，讨论不足的成因，共同研究改进和规避策略。互评活动结束后，教师再鼓励学生反馈实验问题，包括对实验原理和流程存在的困惑，以及探究中产生的新问题。对于简单问题，教师可以让学生在小组内部相互解答和消化，依靠组内成员力量无法解释的难点问题，让学生记录、汇总，由教师答疑解惑，把实验遗留的难点问题逐一击破。这样通过开展评价反馈，学生就能互鉴实验探究经验，养成质疑、反思的优秀品质，从而达成物理实验课的三维目标［6］。

三、结语

总而言之，实验教学是提升学生物理核心素养的主要途径，在新课标下实施高中物理实验教学，应该坚持兴趣、合作、指导三个基本原则。教师必须树立以生为本的理念，根据物理实验课程目标和学情特点创设真实的情境，引出物理实验课题；依托虚拟仿真技术，实施演示实验；开展任务探究活动，组织学生合作实验；适度参与指导和点拨，帮扶学生规范、严谨地完成实验；跟进评价反馈，促进学生经验共享、查缺补漏，从而促进学生对物理实验知识技能的深透掌握。