创设实验教学，助推高中物理课堂优化研究

文| 吴春晖

与其他学科不同，物理是一门实践性很强的学科，实验教学是必不可少的部分，可以说没有实验的物理教学是不完整的。因此，实验教学在物理课堂中占据举足轻重的地位，对实验教学进行精心创设，可以使物理课堂教学得到优化，同时对学生的物理学习有着积极作用。

一、创设实验，提高课堂教学的针对性

随着新课改的不断推进，构建高效课堂是一线教师重点关注的话题。高中物理是一门具有极强综合性和实践操作性的学科，由于学生生长环境、个人经历和兴趣爱好不同，使他们的物理学习能力有所差异，在此背景下，教师可以通过创设实验，提高物理教学课堂的实效性，设计与学生能力相符的实验过程，确保课堂教学的针对性和有效性，让学习能力不同的学生都能在实验过程中获得成长。在创设实验教学中，教师可以通过问题设计和互动交流的方式，在实验过程中设计合理问题，由学生展开问题分析和讨论，采取分层培养的方式，促进不同层级学生的发展。[1]

例如，在讲解“向心加速度”一课时，教师可以根据教材内容，在系有重物的绳子做曲线运动的过程中，让学生对绳子的受力情况进行分析、探讨，教师可对不同层次的学生设计与之相符的教学问题。对于基础弱的学生，教师应当基于课本内容，找出学生能理解的基础知识内容，并在此基础上设计问题，以便稳固学生的理论知识。而对于普通层次的学生，教师在设置问题时应侧重于能力转化，让学生能够将所学知识运用到实际问题中，充分锻炼学生解决问题的能力。针对学习能力较强的学生，教师设计问题应当以能力延展和知识扩充为主，适当提升问题的难度。在创设实验教学时，教师采取分层问题设计，既能提高物理教学的针对性，又能提高教学的效率。[2]

二、创设实验，优化课堂教学过程的引入

物理课堂教学的引入阶段是教学过程推进的关键环节，决定了学生应当以怎样的状态进入物理学习中，这对课堂教学效果有着非常重要的影响。精心创设的实验教学过程，有助于改变学生的学习状态，使其从散漫、被动的学习状态快速切换到积极主动状态，并且将其运用至物理课堂中，能够丰富学生的教学体验，帮助学生更好地感知物理情境，充分激发学生的探索欲。物理实验教学是十分有趣的过程，在探索实验结果的过程中，能向学生展示很多奇妙的物理现象，让学生在惊讶之余感受到物理带来的乐趣，对于一些违背直觉的实验结果，学生会产生疑问，从而激发学生的求知欲。这样的物理课堂氛围对教学的顺利推进有着积极作用，有助于提高教学效率。

例如，在学习“串联电路和并联电路”一课时，初中和高中知识会有一定的衔接，如“滑动变阻器在电路中的链接方式”，很多教师在教授这一内容时发现，如果只按照书本内容讲解知识，可以使学生大致了解文本内容，但在后续的电路学习中，会涉及与滑动变阻器相关的知识，由于学生对此部分知识的掌握不够充分，导致经常出现错误，主要体现在以下方面：（1）教师所采用的教学策略通常是对电路结构特征和电路参量变化特点展开全面讲解，但是课堂中留给学生的自主空间和时间不足，导致学生实践机会缺乏；（2）从学生方面来说，他们认为自己在初中时已经掌握了滑动变阻器的相关知识，故在高中再次学习这一内容时，对课堂的投入度不高。那么应当如何解决这一问题呢？精心创设实验教学能够帮助学生重建感知，对物理内容展开深入思考。

在“串联电路和关联电路”的教学中，教师应当提前备好物理实验器材，如直流电源、开关、导线、灯泡和滑动变阻器。课堂中要求学生对教学材料进行充分阅读，然后使用上述材料，进行电路组装，在组装完成后，对滑动变阻器滑片进行滑动，控制灯泡按照指定方式变化：（1）灯泡亮度单调变化；（2）让灯泡亮度非单调变化。对于教师提出的实验要求，很多学生仅是对材料进行大致阅读，就立即投入讨论中，提出了很多的实验计划，教师充分展示实验操作，引导学生将具体的实验操作与其计划相比较和总结，大致可划分为两种类型：（1）限流式接法；（2）分压式接法（如图1）。但是不论哪一种接法，按照要求连接后对滑动变阻器的滑片进行波动，都无法让小灯泡非单调变化。这时很多学生会对教师提出的要求进行合理的质疑，然后教师在刚才的电路基础上进行适当的调整，设置为图2，通过这种方式连接后，在进行变阻器滑动时，灯泡就会非单调变化。

图1

图2

在物理课堂教学中，通过学生的质疑来完成对学生的引导，能够让学生充分联系以往学过的串联和并联知识，对上图的三种连接方式进行比较和总结，学生能够更充分地理解和认识到电阻并联和串联的相关知识，以创设实验教学方式将学生引入该课中，能使学生对物理课堂的参与度更高，能更好地理解、思考和感知物理，从而提高学生的学习积极性。

三、创设实验，提升课堂教学中学生的探究效率

在物理课堂中，教师通过实验教学过程能够及时发现学生的思维卡顿点，及时对学生进行适当的点拨，促使学生更深入地投入实验思考中，对实验进行直接观察，并展开相关问题探究，提出无理猜想、数理逻辑推理的理论结果、计算机软件模拟成果等，帮助学生建立信心，积极正面地引导学生的学习，从而改善物理课堂氛围，使学生对物理课堂的参与度更高。

例如，在讲解“动量与动量守恒”内容时，在该模块中会学到“弹性碰撞与非弹性碰撞”，很多教师在讲解内容时，通常是对能量守恒定律和碰撞能量变化特点展开详细讲解，并对其过程展开推导，然后从理论方面对其所表示的物理意义进行阐述。在这种教学方式中，学生在课堂的开始阶段，能够对教学内容产生兴趣，但是面对枯燥理论知识的讲解，学生的兴趣会逐渐消磨，部分数学基础薄弱的学生在进行理论推导时会直接进入模糊状态。因此，很多教师在讲解这部分内容时会将数学推导部分进行弱化处理，直接演绎推导结果。从实践能够得知，在学习“弹性碰撞与非弹性碰撞”时，学生很难列出物理方程式，对求解过程更是一知半解，无法充分理解其所表达的物理意义。

针对这一情况，在实际教学中，教师可以通过创设实验解决。如图3，在教学开始前，教师可提前准备需要使用的物理材料，如有轨道槽的泡沫板F、G、半径等大的钢球A、B、塑料球C、橡皮泥球D 和简易斜槽轨道E。此实验共需进行3 次，钢球A 均需要作为撞击物，将其放置于水平轨道槽，并保持在静止状态，然后分别从B、C、D 沿着轨道斜槽在相同位置滑下，观察与A 的撞击情况，并做好对应的数据记录，观察A 在与上述各部位撞击后的运动距离。在上述各球撞击后，将其运动看作均减速运动，那么在受到撞击后，球的运动位移和撞击后的速度平方成正比。由此实验学生能够清晰观测到球体的具体运动情况，在经过3 次撞击后，效果存在较大的差异性，这就表明“弹性碰撞”与“非弹性碰撞”过程中，两者都遵循系统能量守恒定律，但是两者在动能变化方面存在非常明显的差异，通过对运动距离的测量，能够更加直观地观察到其变化特点，深刻体会到该主题所表达的物理意义，从而牢固掌握相关知识。

图3

在这一主题的讲解中，教师可以根据上述实验过程向学生展示物理图景，写出与之过程特征相符合的基本动量关系和能量关系，然后在此基础上，通过数理演绎方式推导过程。教师通过简单的实验操作，能将抽象的物理知识直观且清晰地展现在学生面前，并将物理过程与数理演绎推导有机融合；能帮助学生厘清探究思路；能在有限的课堂教学时间内，完成该主题的内容讲解，并保留传统教学的优点，使物理课堂得到明显优化。

四、创设实验，助推课堂教学中学生创新能力的形成

随着新课改的不断推进，对高中物理有了新的教学要求，需要学生具备良好的创新意识和创新能力，而创设实验能够满足这一教学目的。在创设实验的基础上，向学生展示物理的新现象，引导学生提出新问题，积极探索新的物理规律。

例如，在学习“光的衍射”一课时，在教学开始前，教师可以进行随堂小实验，吸引学生的注意力，让学生发现新的问题。自然界中的光大多是沿着直线传播，但是这并不代表全部，将学生分为学习小组，每组都要配置激光笔、灯泡、A4 纸、导线、电池、剪刀、刀片和缝衣针。使用剪刀在A4 纸上裁剪出直径为4～8mm 的圆孔，然后使用刀片，在纸张的中心部位划缝，再使用缝衣针，将纸张戳一小孔。将灯泡和激光笔的开关打开，将其发出的光依次穿过小孔洞、狭缝和微孔，然后观察另一张A4 纸上的现象（如图4）。这时就能发现，灯泡和激光笔所发出的光线并非完全是以直线传播，光的传播方向发生了改变，学生对这一现象十分惊奇，对这一主题内容的学习兴趣会更高，从而全身心投入光的衍射学习中。

图4

在物理课堂教学中，教师可以通过创设实验教学过程，将学生的注意力吸引到实验中，引导学生积极探索物理问题，并寻找问题的解决方法。在学习“测量玻璃砖的折射率”内容时，教师可以让学生参与到实验过程中，在实验结束后提出新问题：玻璃砖是透明固体材料，根据教材上的实验操作步骤，能够将玻璃砖的折射率计算出来，但是随着科技的发展，新型材料层出不穷，如现阶段我们所关注的EUV 光刻机，是以水作为深紫外光的折射材料，这种材料对光路的操作和控制更加精确，即使极小分度的光刻过程也能体现出来。那么，我们应当怎样测量液体的折射率呢？根据课本中所描述的实验步骤进行操作能够实现吗？在这一问题的探究过程中，教师要求学生从日常生活用具中选择材料，设计简单的实验方案。然后让学生进行小组讨论，设计其认为可行的实验方案。其中某一方案中，需要准备的材料有水槽、刻度尺、激光笔、平面镜和水（如图5）。将激光笔的位置进行固定，然后逐渐改变其射出的光与水面的角度，并记录反射光点在刻度尺上显示的位置，通过记录的数据，学生能够立即画出与之相应的光路图，这样能够提高学生的成就感，主动对液体的折射率进行计算，学生的思路更加清晰，能够更好地完成科学探索。

图5

五、结语

在高中物理教学中，教师应根据学生的学习情况和教学情况等方面，精心创设与之相应的实验，并且应当具备良好的灵活性和便捷性，让实验教学能够充分渗透到物理课堂教学中。教师应当合理利用实验教学，将教学过程具体化和直观化，最大限度地促进学生思维能力、创新能力和动手能力的提升，培养学生的科学探索意识，实现高中物理课堂优化，促进教学质量和效率的提升。