高中物理实验教学中阶梯式教学模式的应用

摘 要：在新课改背景下，高中物理实验教学更加重视培养学生的核心素养，提升学生实际应用物理知识的能力。本文以高中物理“反冲现象 火箭”這一内容的教学为例，探索阶梯式教学模式的内涵及具体的应用策略。

关键词：阶梯式教学模式；素质教育；高中物理实验

作者简介：韩丰超（1976—），男，山东省青岛市即墨区第二中学。

在新课改背景下，高中物理教师要重视学生实验探究能力的培养，重视实验课程的教学。在具体的物理教学中，教师如果只进行知识点以及操作步骤的讲解，就会导致教学内容枯燥、乏味，无法引起学生的兴趣，因此教师可以应用阶梯式教学模式，引导学生对物理现象进行观察与分析，深入探究物理现象背后的知识点。

一、阶梯式教学模式的内涵

阶梯式教学模式在教学的各个环节都有所体现，例如在进行相关知识的教学时，教师可以根据学生的具体情况，对学生进行阶梯式的划分，然后将知识点或者习题也进行阶梯式的划分，从而让学生能够掌握所学的知识。此外，教师也可以将教学的内容划分成不同的层次，然后由浅入深地对学生进行教学。阶梯式教学一般分为三个阶段：首先，教师需要在基础阶段将知识点进行简化处理，设置低难度的问题，让学生都能够对知识有所认识。其次，在搭建“阶梯”的阶段，教师需要对特殊的问题进行深入研究，以帮助学生获得解决问题的思路。最后，教师要将知识点化零为整，为学生搭建上升的阶梯，让学生对知识有深入的理解，从而形成创新性思维，能思考解决遇到的各种类型的问题。

二、阶梯式教学模式应用的意义

（一）提高学生的学习兴趣

不同学生的学习能力和学习水平存在着一定的差异，教师如果不能采取有效的教学策略，激发学生的学习兴趣，就有可能导致班级里面的一些学生产生厌学情绪。在传统的高中物理知识教学中，教师更重视知识点的讲解，做实验也只是重复教材中的实验，缺乏新意，难以吸引学生的兴趣。而应用阶梯式教学模式，对教学实验进行从易到难的设计，可以让学生对知识理解得更深刻，最终掌握相关实验的原理，产生探究物理知识与原理的兴趣。

（二）提升教学的实际效果

从心理学的角度看，人的认知是有一定的规律的，因此教师在传授学生高中物理知识时，应使学生经历从基础知识、基本原理的感性认知阶段，到运用科学的方法进行深入思考阶段，再到归纳总结以及创新利用物理知识和原理的阶段的过程，对学生进行有效的培养，提升教学的实际效果［1］。在传统的教学中，教师在进行物理实验时，一般都是根据教学内容和教学目标，让学生掌握相关实验的步骤，认识实验的原理。但是在阶梯式教学模式中，教师更重视学生对原理的认知、理解与应用，能有效培养学生的创新思维和创新能力。

（三）推动素质教育的发展

在传统的高中物理教学中，教师更加重视知识本身的传授，力求让学生系统性地掌握各种物理知识，传授过程缺乏灵活性与创新性，学生只能被动地接受，无法将知识内化为自己的能力。而在阶梯式教学模式中，教师注重让学生自己观察实验的现象，并对实验现象产生的原理进行深入分析，让学生不只知其然，还知其所以然，提升学生的科学精神与创新能力。在教师的带领下，学生在阶梯式物理实验学习中可以对各种实验现象进行探索，发挥想象力与创造力，不断提升自身的综合能力，这体现了素质教育的理念。

三、高中物理实验教学中阶梯式教学模式的应用

（一）减小阶梯坡度

教师在进行反冲现象的知识的教学时，为了提高学生学习物理知识的兴趣，增强学生的感性认识，可以创设一个学习情景，带领学生进行反冲现象的实验［2］。例如，教师可以创设一个“冲天可乐瓶”实验，此实验要用到的实验材料有装有可乐的可乐瓶、橡胶塞、胶带、薄荷糖。在制作实验器材的时候，教师先准备一个装有适量可乐的可乐瓶；然后，教师带领学生利用胶带将薄荷糖固定成一排，并留出大概5 cm的胶带；接着，教师竖直摆放可乐瓶，将薄荷糖悬挂在可乐瓶中，与可乐保持一定的距离；最后，教师再用橡胶塞将可乐瓶口塞住。在具体实验过程中，教师需要将制作好的实验器材放在操场上，然后握紧瓶口和橡胶塞连接处，快速地将可乐瓶口朝下，使可乐和薄荷糖充分接触，产生气体。当可乐瓶中的气体积累到一定的程度时，教师就要将瓶塞打开，并松开可乐瓶。在教师松手的一瞬间，可乐瓶里面的可乐就会迅速喷出，而可乐瓶则会向上运动2.5—3 m。

此实验研究的是反冲现象，这一创新型实验不仅能让学生对反冲现象有更加深刻的认识，还能让学生感受到生活中处处有物理知识，从而增强对物理知识的探究欲望，减小学生进行物理知识学习的阶梯坡度。一些教师会直接将薄荷糖放入可乐瓶中，让学生观察可乐起泡并喷涌而出的场景，以此对学生进行相关知识的教学。但是这种实验方法不利于学生理解相关的实验原理。“冲天可乐瓶”实验是受到反冲现象的启发而改进的实验方法，在将可乐瓶塞住，然后倒置并放开橡胶塞的时候，教师可以引导学生观察瓶子的运动，启发学生探究气体运动产生的力对可乐瓶的作用，这不仅让实验变得可视化，还能够培养学生观察与思考的能力。相比于传统的实验方法，新的实验方法还能够对学生的思维进行训练，使学生在物理学习中突破惯性思维，探索新的方法和技巧，这对学生未来的发展与进步有极大的意义。

（二）搭建平行阶梯

在阶梯式教学的第二个阶段，教师需要引导学生对相关物理知识进行理性的探索，从而获得新的知识。例如，教师可以利用喷灌装置进行实验，从而让学生对反冲现象的认识更加清晰。此实验所需使用的实验材料包括两根粗细不同的吸管、热熔胶、橡胶管以及注射器。在制作实验器材的时候，教师要引导学生对较细的吸管进行裁剪，再用热熔胶将吸管的两头都封住，保证密封的效果；在细吸管的中间部位开一个小孔，小孔的直径应该比橡胶管的直径大，然后将橡胶管塞入孔中，再用热熔胶进行密封。同时，我们还要在细吸管的两头各开一个小孔，小孔应与橡胶管的方向相反。随后，教师应将粗吸管进行裁剪，套住橡胶管。最后，教师要用橡胶管套住注射器，并用热熔胶将二者连接在一起，这样一个模拟喷灌装置就做好了。在实验中，教师需要向注射器的空腔注入清水，然后用活塞堵住，并推动活塞将里面的气体排出。接着，教师可以将此装置举到空中，一边将粗的吸管和橡胶管固定住，一边推动注射器的活塞。此时，学生就能够看到细吸管的两个小孔中冒出水流，而吸管则会向水流的反方向运动。在这个模拟喷灌装置的实验中，教师如果采取传统的授课方式进行知识点的讲解，就会比较枯燥，无法让学生形成深刻的印象。而通过创新性实验，学生亲眼看到喷灌的具体形式，从而对反冲现象有更深的理解。教师应用生活中的日常用品制作实验器材，带领学生开展实验，可以让学生深入理解实验中的原理，从而培养学生的应用能力［3］。

教师还可以带领学生进行喷出气体的实验。教师可以用液体酒精、易拉罐、酒精膏以及紫铜管制作实验的器材。具體的制作方法是在易拉罐的侧面距离底部三分之一的位置处开一个小口，将液体倒出，再在同一个高度开4个小孔，准备4根紫铜管，从中间折弯，插入小孔中，用防水胶固定。最后准备一个铁架台，用细绳将易拉罐与铁架台相连。在实验的时候，教师可以将酒精从紫铜管注入易拉罐，然后将一块固体酒精放在易拉罐的底部并点燃，一段时间后4根铜管就会喷出蒸汽，将其点燃后，学生就会看到易拉罐一边旋转一边喷火。传统的实验是利用弯管以及盛水的容器进行演示，实验的过程不易控制，并且缺乏冲击力，不利于学生观察。而本文中的易拉罐喷火实验则可以通过控制酒精灯来控制实验的进程。此实验主要利用的是酒精容易挥发的特性，不仅探索了物理知识和原理，还涉及相关化学知识，体现了跨学科融合教学的理念。在实验中，易拉罐喷火装置能从嗅觉、视觉、听觉等方面给予学生刺激，让学生通过多种感官对物理知识进行探索，从而提升学生的物理知识学习效率。

（三）构建上升阶梯

在应用阶梯式教学法进行教学的时候，教师首先要让学生从感性上认识知识，然后增强其理性认识，最后再让学生对知识进行深入探究，从而全面提高学生的能力和水平。例如，教师可以开展“气球动力小车”实验，引导学生在认识反冲现象的原理的基础上对新知识进行探索，培养学生的科学思维与工程思维。在制作教学器材的时候，教师要用到气球、吸管、纸盒、4个瓶盖和2根竹签。在制作器材的时候，教师需要将纸盒的盖子剪掉，然后将其倒扣过来作为车身，并用竹签作为车轴，瓶盖作为车轮，再将吸管的一端用热熔胶固定在车身上，将气球固定在吸管的另一端。在实验中，教师需要将气球充满气体，并用手按住气球口，随后松开。此时学生就会看到气球中的气体不断地喷出，而小车则会往相反的方向运动。

在传统的实验中，通常是先向气球里面充气，然后再放气，学生观察气球的运动状态。但是这种实验方法不利于学生进行观察，一方面气球的运动速度过快，学生无法对气球的运动状态进行细致的观察；另一方面由于气球中气体在喷出的时候方向无法确定，因此气球的运动轨迹也无法确定，导致学生无法对其进行有效的观察。而通过这个创新性的小实验，教师不仅可以引导学生对实验现象进行观察，激发学生学习的兴趣，而且可以引导学生对废物利用的方法以及节能减排等方面的知识进行探索。

四、阶梯式教学模式应用存在的问题以及解决措施

（一）学生的参与度较低

在应用阶梯式教学模式进行高中物理实验教学的时候，一些教师为了提升实验的安全性或者教学的速度，通常只是自己进行实验，这样学生在课堂上的参与度就较低，而且由于不少学校班级规模较大，一个班里有几十个学生，导致有的学生在实验教学中不仔细观察，人云亦云，从而影响实验教学的实际效果［4］。针对这一情况，教师应该采取有效的方法，引导所有学生参与到实验中。教师可以将学生分成若干小组，每个小组5—7人，让学生自己进行实验器材的制作并完成实验。这样不仅可以让学生积极参与到物理实验中，还能够加强小组合作，培养学生的合作意识，提升学生的综合能力。

（二）教师和学生的任务较重

在应用阶梯式教学模式进行高中物理实验教学时，教师需要对教材中的知识点进行归纳和总结，并进行物理实验的创新设计，因此教师的任务较重。高中物理教师在设计创新实验的时候通常需要进行论证，并对实验的流程进行科学的设计，这会花费大量的时间。在阶梯式教学模式下，学生需要对实验的内容和原理进行深入的了解，并进行深入的思考，如果学生的基础较差，学习能力一般，就会产生较大的学习压力。在此背景下，教师应该合理选择阶梯式教学的内容，并广泛查阅资料，确保教学的科学性。同时，教师之间还可以加强合作，互相交流经验，不断提升教学水平和实验教学能力。此外，教师要合理分配课堂教学的时间，对教学内容进行科学的安排，确保讲解的内容少而精，让学生在课堂上就掌握实验的流程与原理。

结语

总之，在应用阶梯式教学模式进行高中物理实验教学的时候，教师应该从学生的实际情况出发，科学设计实验的内容，并对教材中的实验进行创新，提升实验的最终效果，使教学活动更加高效。在具体的教学中，教师应该紧紧围绕物理知识和原理，对实验进行设计，从而激发学生对物理学习的兴趣，培养学生的创新思维和科学素养。

［参考文献］

厉晓萱，赵振宇.基于阶梯式教学模式对高中物理实验的优化与创新［J］.中学物理，2021，39（5）：27-30.

陈国生. 阶梯式教学模式在中学物理教学中的探索［C］//华南教育信息化研究经验交流会2021论文汇编（九），［出版者不详］，2021：122-124.

李小婷. 高中物理实验教学实践研究［D］.重庆：西南大学，2020.

陈珂. 高中物理实验教学中创新思维的培养途径研究［D］.扬州：扬州大学，2020.