高中物理实验改进要求与途径研究

米小东

摘要：物理是一门以实验为基础的学科，物理实验是高中物理教学的重要组成部分。文章聚焦于新课标与新教材内容，以激发学生的实验探索兴趣为原则，首先阐述了新课标与新教材对高中物理实验改进提出的要求，进而提出了高中物理实验的改进途径，旨在为提高高中物理实验质量与教学效率提供参考与帮助。

关键词：物理实验；实验改进；高中物理

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“2017年版课标”）提出，需要提升学生解决实际问题的能力、终身学习的能力、交流与合作的能力及主动参与探索的能力。在实际教学过程中，部分教师往往更加重视结论而轻视方法，缺乏创新意识。因此，教师要明确高中物理实验改进要求，探索高中物理实验改进途径，从而寻找适合学生成长的实验教学方法。

1   新课标与新教材对高中物理实验改进提出的要求

2017年版课标要求物理学科要强调现代信息技术与教学活动的融合，在关注科技进步与社会发展需求的前提下，培养学生的探究能力与问题解决能力。《普通高中物理教材（2019年版）》（下文简称新教材）深度契合新课标要求，因此，高中物理实验改进要聚焦新课标与新教材要求。

1.1强调社会性

社会性首先体现在物理实验与生产生活的联系与交互方面。2017年版课标指出，高中物理课程需要注重与社会发展及实际生产之间的联系。在这一要求下，高中物理实验要强调内容的社会性，实验成果与结论能够在生产生活中有所体现，从而加强学生的社会责任感。新教材在内容编排与设计层面具有很强的社会性，具体在物理实验内容方面则可以体现为生活情境与社会时事的融合。另外，对社会性要求的落实，还体现在科技对社会产生实际影响的方法层面，强调科技与社会发展之间的联系。因此，教师在进行物理实验改进时需要从社会生产生活、科学技术以及环境问题几方面创设教学情境，将“解决生活实际问题”及“解释生活现象”作为实验教学开展的主要方向。实验教学落实社会性要求，是一种生活、科技与社会发展之间的交融并举，可以促进学生对上述几个方面内容存在的关联性的理解，增强社会责任感。

1.2把握前沿性

2017年版课标指出，高中物理教学需要注重对物理技术的实时反应，强调对最新研究成果与发展状况的侧重宣讲、物理教学与科技发展前沿的联系，注重教学前沿性，帮助学生了解时事并加深对国内外科技发展现状的了解。物理实验教学应在当今时代物理研究成果的基础上，利用时代前沿理论与最新的教学理念，整合、重塑高中物理课程内容。新教材在物理实验内容选择上也涵盖了许多物理学科前沿领域的研究成果。

物理实验改进如何把握前沿性是一个重要课题。目前的主流思路是通过融入物理学科时代前沿理论与最新研究成果，通过模仿、创新理论与成果的研究方法进行实验改进。开展物理实验活动时，不仅能让学生直观地感受科技发展带来的巨大成果，而且能在实验中获得成就感，从而促进个人价值的实现。

1.3体现技术性

技术性要求主要体现在高中物理实验教学与信息技术的融合交互。2017年版新课标明确指出，高中物理需要加强对现代信息技术的应用，创新教学手段，促进学生问题解决能力与科学探究能力的提升。利用信息技术手段辅助实验教学的开展是当前流行的教学方法之一。利用信息技术改变实验教学手段、树立与时俱进的精神、吸取先进的教学理念、打破传统的教学限制，能够促进实验教学效率与质量的提高。

随着信息技术的进一步发展，物理实验教学的信息化程度越来越高，信息技术的应用具体性也更加明确。比如，微课、慕课、各类数码产品、虚拟仿真实验等技术手段与物理实验的融合，能够通过实现教学资源共享提升实验教学效果。物理实验教学改进在满足技术性要求的基础上，不仅丰富了实验教学的内容，而且提高了学生的实验参与度，优化了实验评价方式。

1.4凸显融合性

STEM教育理念是当前高中物理实验教学中运用的重点教学理念，即凸显实验教学的融合性。2017年版课标指出，高中物理应注重跨学科、跨领域的教学衔接，在课程体系建设过程中，应实现研究方法、社会发展与环境变化之间的交融串联。具体到物理实验教学中，其融合性表现为：多学科知识融合；科学史与科学哲学的应用融入；强调科学、技术、社会以及环境之间的关系。在新教材中则体现为：物理学发展过程中的批判与继承；STEM教育理念下科学、技术、社会与环境之间的联系。物理实验教学改进的融合性要求具体体现为多学科、多领域知识之间的融合与串联。教学过程中教师可借助问题情境教学法，引导学生利用多学科知识解决实际问题，从而引导学生认识科学技术的发展与社会之间的密切联系。

2   高中物理实验的改进途径

2.1演示实验教学改进

演示实验教学是应用较为广泛、教师经常使用的实验教学方法之一，但是因为演示方法的单一、实验内容死板，使得学生的学习效果不理想。文章针对演示实验教学提出了如下改进措施：

一方面，對实验项目的选择方法进行改进。在对分组实验项目进行选择时，需要注重演示实验的有趣、有惊、有疑。一是突出项目的趣味性。在实验教学时突出演示实验的趣味性，能激发学生的好奇心。二是突出项目的有惊。“思维始于惊奇”，许多学生在第一次接触物理实验时，往往会看到许多觉得不可思议的神奇物理现象，便会自然生出对知识的渴望。教师应以“惊”为诱因选择实验。三是突出项目的有疑。部分学生在面对一些问题时，因为思维定式会形成错觉，直观错觉同真实的物理结论相互矛盾便会产生怀疑，质疑便会推动着实验教学更加高效地开展。

另一方面，对演示实验器材的优化。为了促进实验教学的高质量改进，教师可将日常用品或者旧的实验仪器进行改进。比如，教师可以制作一个远程输电损耗演示仪，所需要的器材包括：一个小灯泡、长短导线各两根，以及一块电池，上述材料可从旧电器中拆卸。将上述材料组合完成后，能够通过改变导线长短控制灯泡亮度，最后得出结果：越长的导线电阻越大。

最后，将演示实验与现代教育技术结合。其一，多媒体技术的应用，包括PPT、视频、图片等。比如，在研究平抛运动时，运用小球在水平方向和竖直方向的运动过程不够直观，也难以通过肉眼观察。教师可以利用视频呈现小球运动的过程，实现小球运动轨迹的直观呈现。其二，虚拟仿真实验室的应用。虚拟仿真实验室具备声音、图像、文字、图像拟合、数据采集等诸多功能，能够实现对光学、电学等各类实验的直观展示。其中，“模拟实验情景”是改进的重点。虚拟实验室具备的大量虚拟元器件资源为学生发挥想象力提供了坚实基础，学生在使用虚拟器材与元器件时能够进一步加强实验操作的规范性与仪器使用的熟练性。

2.2学生分组实验教学改进

学生分组实验是在教师的指导下，结合自身所学知识，在教室或者实验室进行实验时，通过自主观测、自主记录与自主分析，独立完成整个实验的操作过程。具体改进措施如下：

探究性分组实验。从学生角度而言，探究性实验的重点在于学生对实验的观察与对知识点的梳理。此过程注重学生对实验失败的处理，教师需要鼓励学生多尝试、多探索，全面地思考与整合问题。比如，在电学实验中，可以对实验操作步骤、仪器的使用方法以及相关操作规范进行示范讲解，并引导学生进行自主操作。在操作试验中，教师应及时引导学生规避错误操作，保障实验的有效进行。从教师角度而言，教师应发挥自身作为引导者的作用，帮助学生拓展學习思维，并且不要轻易对学生下结论。

验证性分组实验。此实验方法主要强调学生能够运用物理规律解决问题，实现实验验证物理规律到运用物理规律解决问题。在实验前，教师需要就实验理论的推导过程、所需器材及操作方法进行详细讲解，并强调实验的精准性。例如，在实验验证机械能守恒定律时，学生获得实际观测上的感性认知后，教师应进一步拓展学生的知识面，强调数据处理的精准性，判断机械能守恒的准确性。

2.3随堂实验教学改进

随堂实验是一种较为“随意”的实验教学方法，强调教学讲授与实验指导的结合。这种实验教学具有很强的灵活性，实验规模可大可小，实验地点也没有严格限制。随堂实验教学是对传统实验中“教师讲实验、学生听实验，教师做实验、学生看实验”情况的改进，可实现师生共同参与实验的目标。

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