高中物理实验教学策略探究

【摘要】有效的物理教学活动能够充分调动学生的学习兴趣。文章从优化性原则、逻辑性原则、开放性原则、多样性原则、主体性原则五个方面进行分析，探索高中物理实验教学的策略。【关键词】高中；物理；实验教学；策略高中物理实验教学本身具有抽象性、逻辑性以及复杂性。在这种情况下，传统的物理实验教学方式很难对学生核心素养的培养起到促进作用。在推进素质教育的背景下，教师需要打破传统高中物理实验教学模式的弊端，实现高中物理实验教学的创新，落实对学生核心素养的培养。一、高中物理实验教学的注意事项（一）注重从学生的角度思考教学策略尊重学生的课堂主体性是实现高中物理实验教学的基本条件。在讲解实验知识时，教师需要从学生的角度出发，使学生做到对知识的内化吸收与外化应用，从而保证物理实验教学的有效性。（二）注重从物理实验的角度思考教学策略掌握物理实验是学生深度理解物理知识的必经之路。基于此，在进行实验教学时，教师需要重视引导学生从实验中思考物理知识、发现物理规律。这样，学生能扎实掌握物理知识。此外，从物理实验的角度出发开展教学，学生能够边学习知识，边掌握实验操作方法，这对学生实验能力的提高具有重要意义。二、高中物理实验教学的策略（一）立足优化性原则，开展演示实验教学演示实验是高中阶段物理教学的重要组成部分。通过演示实验，学生能够对物理实验的过程、注意事项等知识内容建立清晰的认知。这对学生实现高效学习有重要意义［1］。在开展高中物理实验教学时，教师应基于优化性原则，融合现代信息技术，帮助学生达成有效掌握物理知识的目标。以人教版高中物理必修1第二章“实验：探究小车速度随时间变化的规律”为例。在此课中，学生应掌握“如何由纸带判断物体的运动状态并计算加速度”。基于此，教师可以通过演示教学引导学生掌握上述知识。首先，教师需要准备打点计时器、电源、导线、小车、4个25g的钩码、一端附有滑轮的长木板、带有小钩的细绳、纸带、刻度尺、坐标尺等实验器材。其次，在演示教学中，教师可以根据图1开展演示实验。在演示中，教师可以依次增加钩码的数量，直至加到4个钩码。在加钩码时，钩码的重量会带动小车向前移动，从而带动纸带通过打点计时器记录下相应的数据。这样，在多次实验后，便可以获得图2形式的纸带。再次，教师可以每隔0.1秒进行标注，依次测出x1、x2、x3、x4、x5、x6的数据。最后，根据已经掌握的数据，教师便可用公式求得各点的瞬时速度，并用计算机制作v-t图像，即速度与时间的关系图像（如图3所示）。最后，在制作v-t图像时，教师可以提示学生注意以下内容：第一，应合理选取图像中的标度，让图像大致分布在坐标平面的中央位置；第二，在连线的过程中，应让直线尽可能通过较多的点，且未在直线上的点也应均匀分布在直线两侧。这些要点是保证图像准确性的基础。在借助信息技术开展实验演示教学时，教师要对实验中应注意的事项进行提示，确保学生掌握实验的操作过程和要点。（二）立足逻辑性原则，重视物理实验设计在传统的高中物理实验课堂上，教师多是按照教材中给出的实验设计方案开展实验教学活动。这虽然在一定程度上能够帮助学生减轻学习压力，但是不利于锻炼学生的物理思维，也不利于培养学生的实验操作能力。教师立足逻辑性原则，重视物理实验设计，有利于帮助学生摆脱对教材的依赖，促进学生提高实验操作能力［2］。以人教版高中物理必修1第二章“自由落体运动”为例。在此课中，学生应认识什么是自由落体现象，并能够根据所学知识完成自由落体实验的设计与观察。对此，教师应基于逻辑性原则，注重学生的物理实验设计能力，让学生自主设计简单的物理实验，进而提高物理实验教学的有效性。物理实验方案的形成需要经过“发现现象—提出猜想—实验设计—实验探究—获得结果”的基本过程。教师可以指导学生借助打点计时器（如图4所示）完成自由落体运动性质的探究。学生自主设计，通过更换不同重量的物体进行反复实验，并记录下每次实验的数据（如表1所示）。在获得上述数据后，学生根据相关公式计算得到B、C、D、E、F的自由落体速度，并得出“自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动”的结论。学生在独立自主的前提下，完成探索自由落体运动性质的实验设计，经历物理实验的一般过程，掌握物理实验的具体操作方法，这对学生物理实验能力的提高有非常重要的促进作用。（三）立足开放性原则，关注生活物理实验在高中物理实验教学中，教师应遵循开放性原则，拓宽学生的思维。教师需要引导学生将课堂所学的实验知识运用在生活中，以让学生的物理实验能力获得充分锻炼。在开放性原则的指导下，学生能够关注生活中的物理现象，主动将所学物理知识与实际生活相联系，做到理论学习与实践的结合，从而实现物理素养的提升。以人教版高中物理选修1-1第二章“磁性材料”为例。教师可以从生活中的现象入手开展教学活动。如鸟类在迁徙的过程中，能够根据地球磁场的变化识别方向；在现代社会中，人们可以乘坐磁悬浮列车出行［3］。以上现象有利于激发学生的兴趣，促进学生关注与磁场相关的物理实验。在此基础上，教师可以引导学生开展“磁铁控制瓶盖”的实验。首先，教师可以引导学生在烧杯中装满水，然后分别放入带有磁铁的瓶盖。其次，学生可以发现，在放入第一个带有磁铁的瓶盖时，受到水的浮力影响，瓶盖可以悬浮在任何位置；而在放入第二个带有磁铁的瓶盖时，受到同性相斥的影响，两个瓶盖之间的距离会相隔较远；在放入更多带有磁铁的瓶盖时，瓶盖会自动完成相应的排列，并形成相应的图案（如图5所示）。最后，教师可以引导学生思考何为磁性、何为磁体以及何为磁场。通过思考，学生可以认识到磁性是指物体能吸引铁、钴等物质的性质；磁体是带有这种性质的物体，如上述实验中的磁铁；磁场则看不见、摸不着，但却真实存在，如上述实验中相互排斥的瓶盖之间便存在磁场。通过上述与生活相关的物理小实验，学生可以更进一步地理解磁性、磁体以及磁场等知识，提高学习的有效性。（四）立足多样性原则，丰富物理实验教学手段教师需要运用丰富的教学手段让学生感受物理实验的趣味性、丰富性，借此提高学生对物理实验的兴趣。在传统的物理实验课堂上，教师主要是以口头讲述为主，这导致学生难以对物理实验形成系统的认识，也对学生的物理学习产生不利的影响［4］。基于此，教师需要基于多样性原则，丰富物理实验教学手段，深化学生对物理实验的认知，促进学生物理实验能力的提高。以人教版高中物理必修第二册第五章“实验：探究平抛运动的特点”为例。教师可以采用小组合作的手段开展教学活动，引导学生小组合作完成“平抛运动的轨迹是否为抛物线”的实验。在实验中，学生需要用到斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、三角板、铅笔、刻度板等实验器材，并需要将实验器材组装成图6所示的样式。图6实验：平抛运动的轨迹是否为抛物线在完成实验器材的组装后，学生需要确定小球的位置，使小球从斜槽上滚下来时可以正好穿过卡片上的孔，而不擦碰到孔的边缘，并用铅笔在卡片缺口处的坐标纸上点上黑点，即标注小球穿过孔时球心所对应的位置。此外，学生还应保证小球滑下的位置是相同的。为了确保结果的正确性，学生可以改变斜槽的高度进行多次实验，并综合多次实验的数据判断实验是否准确。在完成实验后，学生需要取下坐标纸，用平滑的曲线连接坐标纸中的黑點，获得小球的平抛运动轨迹。在实验的最后，学生需要结合坐标纸上的数据进行验证，说明描绘所得曲线为抛物线，即平抛运动的轨迹是抛物线。通过合作实验的手段，学生既可以获得与传统实验课堂不同的学习体验，又可以提高合作探究能力。（五）立足主体性原则，创新实验教学评价体系有效的教学评价是实现教学效率与教学质量提高的重要因素。在传统的物理实验课堂上，部分教师未落实对学生的有效评价。这不利于激发学生学习物理知识的动力。对此，教师应立足主体性原则，对实验教学评价体系进行创新，在实验教学中突出学生的主体地位，重视学生的学习体验与学习感受，让学生能够获得真实、客观以及有效的评价。仍以人教版高中物理必修第二册第五章“实验：探究平抛运动的特点”为例。教师可以根据学生在小组合作中的表现给予其适当的评价。首先，教师应尊重学生的主体性，评价学生在小组合作中是否积极主动。如果学生能够在小组长的调配下，积极完成合作任务，教师便可以给予其表扬性评价，让学生获得满足感，从而更有信心开展后续的合作。其次，教师应尊重学生的差异性，对能力不同的学生给予不同的评价。针对能力较弱的学生，教师应多给予其鼓励性评价，使其树立学习信心，在小组中发挥自己的作用，与小组成员一起完成实验内容。最后，除了要评价学生的小组合作过程，教师还要重视对学生小组合作结果的评价。在评价小组合作结果时，教师可以从结果的准确性等方面进行评价。如有的小组只采用一次实验的数据，这会使得实验结果