中学物理实验教学案例的设计与开发

吴雪莲

（甘肃省古浪县第二中学，甘肃古浪 733102）

在核心素养背景下，中学物理实验教学面临着新的挑战，广大教师既要注重基础实验内容的讲述，还要开发新的实验资源，设计多样化的实验教学案例，满足中学生日益增长的求知需求。中学生的思维活跃，他们对案例具有浓厚的兴趣，只要教师选取的实验案例能够吸引学生的注意力，就可以降低物理实验的难度，增强物理知识的渗透效率。但是在实际教学中，仍然有些物理教师对实验案例不重视，选择的案例存在走过场、质量低、无反馈等现象，限制了学生的长远发展。所以，为了改善物理实验教学现状，教师要注重实验案例的设计与挖掘，引导学生从案例中分析出理论观点，构建系统化的物理知识网络，在物理实验中充分展现学生的主观能动性，帮助学生形成良好的物理学习习惯。笔者分别论述中学物理实验教学案例的设计原则和具体策略。

一、中学物理实验教学案例的设计原则

（一）立意的科学性

实验教学案例不仅能够展现物理知识，还能够激发学生的探究欲望，将学生的思维置于开阔的场景中，获得更大的进步。所以，教师在设计物理实验案例的时候要秉持科学性的原则，遵循中学生的认知规律和兴趣爱好，贴近日常生活，让每一个案例都成为典型，从而培养学生的科学品质。同时，教师要进行逐步的尝试和改进，摒弃案例中不合理的地方，可以对其他教师的优质案例做出改编，巧妙地融入自己的案例教学中，让学生接触到多样化的物理知识，加强对学生的物理学习方法和思想的培养。

（二）过程的安全性

在物理实验中有时候会用到电、火源、有毒有害物质、易燃易爆物质等，一旦学生操作不当，很可能造成严重的后果。所以，教师在设计实验案例时要切合实际，选择实验过程安全的案例，并且在教学中向学生渗透安全意识，使物理实验既高效又安全。有些特殊的物理实验无法在实验室中完成，教师可以通过互联网设置虚拟实验案例，获得更加真实的实验现象，不再是死记硬背物理知识。同时，教师要引导学生在实验过程中寻找经验，在每一个实验完成之后总结归纳，提高实验效率，培养学生的创新能力。

（三）用品的简约性

在开展物理实验时，由于学生之间水平不同，他们在选择和运用物理实验器材、物品的时候也存在着差异，有的学生会出现浪费的现象，使用了很多实验物品但却没有得到理想的实验结果，与当前的环保理念背道而驰。因此，教师在设计实验案例的时候需要渗透简约和绿色原则，鼓励学生创新思维，简化实验步骤，找到物理实验的乐趣，发挥想象力和创造力。学生可以利用生活中的物品来代替实验物品，这样不仅能够灵活运用所学知识，还能够升华情感体验，养成自主探究意识和节能环保观念，贯彻落实教改精神。

二、中学物理实验教学案例的设计与开发

（一）选择生活化案例，激发实验兴趣

在教学中，教师可以结合学情设计生活化的实验教学案例，将物理知识和学生的日常生活相联系，帮助学生掌握物理实验背后的知识实质，使实验过程和实验结论更容易被学生理解和接受，进而实现“从生活走向物理，从物理走向社会”的教学目标。中学生已经具备了一定的观察能力。在日常生活中，他们会根据自己的喜好和兴趣去关注一些事物，无形之中就积累了很多物理现象，甚至已经可以自主应用物理知识解决生活中的问题。所以，教师可以从学生的生活经验出发，在课堂上为学生演示生活中有趣的物理现象，创设学生熟悉的物理情境，增强学生对所学知识的吸收和应用能力，促使学生产生自己动手实验的冲动，激发创造潜力。一个实验所包含的物理知识是多方面的，其中既有对旧知识的应用，也有新知识的生成，而新知往往是在旧知的基础上形成和发展的。所以，教师可以在新旧知识的衔接处引入生活化的实验教学案例，实现知识的顺利迁移和完美过渡，降低学生理解难度。

生活中的物品除了具有生活用途，还具有某种物理特性，教师可以将其进行创造性的开发与利用，使其成为实验教学的重要资源。根据教学需要，教师可以把一些生活物品作为实验材料直接带入到实验教学中，利用生活物品的某些特性向学生展示物理实验的主题。教师也可以将一些生活物品进行组合或者改造，使其成为物理实验的器材，开展演示实验，做好课堂示范，让学生认识到原来生活中的物品也可以用来进行物理实验，改变学生对物理的错误认识，在课后利用生活中的物品构建自己的物理实验室，自主开发趣味性的小实验。

（二）巧用互联网技术，拓宽案例资源

在教育信息化的背景下，互联网技术与物理课程相结合已经成为物理教学领域的共识，它改变了传统课堂教学模式和学习方式，使物理教学的焦点由知识转变为了学生发展，为学生提供了更加广阔和自由的学习空间，让学生成为物理学习的主体，提高了学习的积极性和创造性。在教学中，教师要充分利用互联网技术的优势，拓宽实验教学案例资源，丰富实验案例教学模式，让学生在自主获取知识的过程中提高认知能力和创新能力。

在物理教学中并不是每一个实验都能够在课堂上得以实现，如有些实验受实验条件、实验器材、实验时长等的限制，在普通实验室和课堂上是无法完成的；有些物理实验的实验现象过于细微，难以被学生肉眼观察到；还有一些物理实验具有一定的危险性，不适宜学生操作，只能从教师的讲解中了解实验过程和实验现象。为此，教师可以利用Flash 软件将这些不可能实现的实验变为可能，把它们以实验教学案例的形式呈现给学生，以视听媒体为辅助教学手段，通过动画演示、微课视频等方式让学生直观地看到实验过程、观察实验规律、了解实验原理，提高实验教学的有效性。教师还可以利用网络技术构建物理仿真实验室，模拟真实的实验场景，使用系统所提供的实验器具为学生编制实验教学案例，用更加直观、立体的形式演示实验过程，给学生一个创造和想象的空间，使物理知识学习不再单调和枯燥，让学生感受物理学习的时代感和科技感，调动学生利用仿真实验室自主实验的热情。互联网拥有丰富的物理教学资源，教师可以从网络中搜集其他优秀教师在课堂上使用过的实验教学案例，通过改编和创新使其符合教学实际，丰富课堂教学内容。教师也可以从网络中搜集当前与物理教学相关的社会热点话题、物理学前沿知识、时政新闻等内容，以这些素材为背景设计和开发实验教学案例，吸引学生的参与兴趣，开发学生的物理潜质。

（三）设计游戏型案例，培养良好认知

从小学到中学，游戏一直都是最受学生欢迎的活动形式，满足了学生爱玩的天性。教师可以抓住学生爱玩的天性设计游戏型的案例内容，寓教于乐，让学生在玩的过程中获得知识与能力，充分调动学生学习的积极性。在教学中，教师可以从学生喜欢的玩具中开发实验教学案例，用玩具取代传统的教具，增强实验的趣味性，让学生在玩的过程中主动地学习物理知识、强化物理认知。学生对新鲜、有趣的事物充满了好奇和探究的兴趣，如神奇的魔术正好迎合了学生的年龄特点，这时教师可以从简单、易学、具有神秘感的魔术中开发实验教学案例，把抽象的物理实验用魔术表演的方式展示出来，既能够活跃实验教学氛围，还能够加深学生对实验结果的印象，体会到物理实验的神奇性和趣味性，使物理实验成为学生学习的助推器。

在日常教学中，教师可以结合教学内容布置自制实验任务，让学生发挥自身的聪明才智，在课后自主开发、设计实验，并将自己的实验成果、实验小发明或者小论文等搬到课堂上，并结合学生的实验成果讲授其中所蕴含的物理原理，增强学生的感性认知。教师可以发挥学生的主动性，鼓励学生结合自己的发明创造，讲述自己的实验灵感、实验设计过程、实验操作、实验结论等。针对学生的不足之处，教师可以加以补充。通过同龄人的讲述，学生对实验中应用到的物理知识和得出的实验结论产生认同感，促进了良好认知能力的养成。学生具有较强的胜负欲，教师可以将实验教学案例设计成游戏竞赛的方式，针对同一教学主题设计不同的实验方案，支持同一方案的学生结成一组，然后让学生分小组提出实验方案，其他小组的学生也可以提出不同的意见。通过激烈的思辨，学生认识到各种实验方案的优缺点，拓宽了自己的思维空间，从不同角度加深了对物理知识的情感。

（四）开发融合型案例，锻炼学习能力

在新的教育形势下，中学物理已经不是以传授物理知识为目标的独立学科，特别是随着新中考政策的推出，中学物理更加注重学生德、智、体、美、劳综合素质的考查，培养学生的综合实践能力已经成为中学物理教学的主要目标。所以，教师要在知识教学的基础上关注科技前沿，注重物理学科与其他学科之间的相互渗透和联系，开发融合型的实验教学案例，使学生的思维能力、学习能力、创新能力、审美情趣等得到全面锻炼。物理学科与语文、地理、历史、体育等众多学科存在密切的联系，教师要善于发现和挖掘它们的相通之处，并在此基础上设计实验教学案例，让学生学会知识的融会贯通，提高综合学习能力。

在实际生活中，很多故事、成语、古诗词都蕴含着一定的物理知识，如龟兔赛跑、坐井观天等童话故事，隔墙有耳、镜花水月、海市蜃楼、立竿见影等成语，还有“两岸青山相对出”“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”等古诗句，如果教师在实验教学案例设计中加入这些内容，不仅可以增强物理教学的文化底蕴，还会使学生对物理学习的兴趣更浓。所以，实验教学案例可以与语文学科相融合，让学生体验物理学科的人文性，引导学生从物理专业的角度理解语文知识，拓宽学习思路。物理与数学学科具有紧密的联系，物理问题的解决离不开数学推理和数学计算，在解题的过程中还会用到大量的数学公式、性质和定理等。教师在设计实验教学案例时可以从学生熟悉的数学模型入手，引导学生将熟悉的数学方法用到物理问题上，借助数学思维帮助学生从实验教学案例中获得物理知识，培养逻辑思维能力和创新能力。理化不分家，在历史上物理、化学曾经是一家，在中考中也有很多题目是将物理和化学知识放到一起进行考核，所以教师在设计实验教学案例时可以从化学学科入手，将物理知识融于化学问题的解决当中，使每一个案例都精彩绝伦，启迪中学生的思维。

（五）引入归纳式案例，发散物理思维

物理以实验为基础，实验不仅是中学物理教学的重要组成部分，也是教师教学的有力辅助，它将抽象的物理知识变得直观形象，降低了学生学习的难度。因此，教师可以引入归纳式的实验教学案例，引导学生通过实验现象的观察、分析、推理等一系列活动概括总结出物理规律，将感性认识上升为理性认识。在实验设计之前，教师要带领学生对学过的物理知识进行系统的复习，绘制思维导图，帮助学生构建起系统的知识体系。学生可以根据自己对物理实验的了解绘制具有个性化的思维导图，然后同学之间互相分享和点评，强化学生的合作意识。

有的学生没有掌握学习物理实验案例的正确方法，只是看到了表面上的实验现象，却没有深入挖掘案例的深意，导致物理实验过程出错，逐渐失去实验兴趣。教师在设计实验案例的时候要注意这一点，从中加入物理实验方法的指导，可以让学生在实验之前明确自己需要“看什么”“想什么”“怎样想”，引导学生对实验结果进行推想，验证自己的观点，提高实验教学案例的有效性。为了帮助学生更好地归纳物理知识，教师可以采用提问式的方法，在实验教学前提出具有启发性和推理性的问题，让学生带着这些问题去实验，这样学生会认真观察每一个实验现象，有理有据地回答教师预设的问题，全面提高归纳反思能力。教师要鼓励学生准备一个归纳本，将平时实验过程中的心得体会或者创新观点等记录下来，经过日积月累就会成为学生的一笔财富，有利于物理核心素养的形成。

三、结语

综上所述，中学物理实验案例的优劣直接关系到实验教学整体效果，有利于物理学科教学改革的深入。教师要提高自身专业化水平，设计新颖、独特的实验案例，启发学生的求知欲，促使他们在实验中掌握更加丰富的知识和技能，树立正确的实验观念。教师还应该开发具有时代特色的实验案例，锻炼学生的物理思维和科学素养，使每一节实验课都意义非凡。