高中物理教学中创新实验的有效应用

摘 要：

随着教育改革的持续推进，以往的高中物理教学手段已难以满足当前师生双方的需求，对传统教学模式进行创设势在必行.其中实验教学属于高中物理教学体系的关键构成部分，同样需要加以创新，既关系到学生对理论知识的理解程度，还影响到他们实践能力的提升.本文主要对高中物理教学中如何创新实验进行研究，并分享一些有效的应用举措.

关键词：高中物理教学;创新教学;有效应用

中图分类号：G632      文献标识码：A      文章编号：1008-0333（2021）36-0048-02

由于物理是一门典型的自然科学类科目，不少知识原理都是前人经过反复实验探究而得出的，这充分表明实验教学的重要性，做好同理论教学的补充工作，让两者相互促进与发展，建立起完善的教学体系.高中物理教师应以新课标为导向创新实验教学的内容与方式，把抽象的物理知识变得具象化，由此降低学生的理解难度，促使他们高效率的学习物理知识.

一、精心设计趣味实验，逐步提升操作难度

高中物理教材中安排的实验形式比较单一，还较为枯燥，教师创新实验时，首先应提升实验教学的趣味性，以调动学生学习兴趣为出发点，使其自觉参与到实验中.同时，高中物理教师需认识到培养学生的实验兴趣与提升动手能力是一个漫长过程，不能操之过急，要由浅及深逐步提升操作难度，以免他们产生惧怕心理，使其在創新实验下循序渐进的学习.

比如，在开展“自由落体运动”教学时，教师利用区位小实验开展教学：准备一根20厘米的塑料直尺，邀请一名学生用两根手指捏住直尺一端，使得直尺处于竖直下垂状态，另外一名向学生将直尺夹在拇指和食指之间，做好随时捏住直尺的准备，保证手的其他位置不触碰直尺，当松下直尺时，另一名学生立即捏住直尺，观察是否可以捏住直尺.经过学生的尝试，不少学生都无法捏住直尺，结合这样的现象设置疑问：那么拇指和食指在什么位置可以捏住直尺？学生结合刚才的实验及生活经验思考与讨论，让他们进入到新课学习中.接着，教师利用羽毛和铁片，向学生演示空气中的自由下落实验，通过观察可以得知铁片的下落速度比羽毛快，思考原因后普遍认为原因是铁片的质量比羽毛大，借机讲述“两个铁球同时着地”的故事，并且演示真空中铁片和羽毛的自由下落实验，引入相应的问题：在真空中，铁片和羽毛下落的速度是一样的，那么为什么在空气中铁片比羽毛下落的快呢？通过学生猜测做出回答，是由于空气的阻力原因.之后，教师转动牛顿管的抽气嘴控制阀，让空气进入牛顿管，能够发现短暂的气流声，羽毛也被吹到空气另一端，引导学生开展讨论活动，加深物理知识理解和掌握.

针对本节课教学，教师在新课导入环节利用有趣的游戏实验，构建问题教学情境，引导学生思考和讨论，实现学生思维碰撞，激发学生自主探究意识，借助相应的对比实验，引起学生认知冲突，让学生从视觉和听觉两个角度感受空气的存在，帮助学生更好地理解铁片和羽毛同时下落的影响因素.

二、善于利用冲突思维，促使学生深入探索

在高中物理教学中有效应用创新实验时，教师可以分解实验过程，目的是辅助学生深化理解相关理论知识，掌握物理原理、规律或性质的本质，使其把所学知识同实验现象有机整合，提升他们的逻辑思维水平.不过在这一过程中，高中物理教师需善于利用学生的冲突思维，使其对整个实验流程时时刻刻都保持高度集中的注意力，让他们深入探索物理科学.

例如，在进行“楞次定律”教学时，教师先演示环跳实验，询问：金属环为什么会跳起来？学生在思考与回答问题过程中，可能会提到感应电流问题，追问：感应电流的方向同什么因素有关？有什么关系？鼓励他们大胆想象，逐个评价，确定最有可能的一个猜想：感应电流的方向和磁通量的变化有关，设计衔接语：原磁场的方向和运动对磁通量的变化有着直接的影响，那么感应电流的方向与其有着怎样的关系？感应电流方向和原磁场方向是两个不同的物理量，思考如何建立联系，指出可通过感应电流磁场的方向和原磁场的方向做比较.接着，在教师的指导下，让学生根据实验要求利用灵敏电流计、标明导线绕向的线圈、条形磁铁和导线等器材，做好实验电路图设计，完成实验记录表格，明确实验步骤和操作过程.根据疑问做出猜测，如可能利用从磁铁运动来改变线圈磁场，或者通过电磁铁代替磁铁，利用电磁铁的运动、滑动变阻器滑动等方式，对磁场变化进行控制.教师需要做好课堂观察，选择具有典型的方案，让学生进行介绍和说明，并且通过投影仪进行展示，师生一起讨论和完善一个简单易做的实验方案，使其根据具体方案连接电路图与操作实验，完善实验现象记录表格.之后，教师和学生共同分析，总结其中的共性特点，使其总结感应电流产生磁场的方向与原磁场方向的规律，随后继续通过实验引领他们探究感应磁场总是阻碍原磁通量的变化.

如此，教师指导学生运用创新性实验，对感应磁场和原磁场方向之间的关系开展探究活动，对感应磁场对原磁通量变化的阻碍进行归纳总结，使其进一步利用实验理解楞次定律中“阻碍”两字的意思，在闭合回路中，穿过的磁通量增加时，感应电流磁场和原磁场相反;当穿过的磁通量减少时，则是同向，即为“增反减同”，让他们加深探索楞次定律.

三、适当创新原有实验，强化实践能力训练

在高中物理教学过程中，要想更好的应用创新实验，教师就要对教材中安排的实验，或者以前经常操作的实验进行适当创新，让实验现象更加直观，或者操作变得简便，结果更为精准等.高中物理教师可从原有实验装置、所用器材、研究对象、探索范围等方面加以创新，吸引学生的研究，使其主动参与实践操作、动脑思考与动口交流，提升他们的实践能力.

举个例子，在“探究加速度与力、质量的关系”教学中，教材中安排的实验存在一些缺陷，如：木板和小车之间的摩擦力不容易消除，限定时间不容易控制等，导致实验误差较大.教师可创新实验方案，改进思路是气垫导轨和滑块之间的摩擦力可以忽略，使滑块在导轨上匀速运动，光电门的准确计时能够记录划块通过两光电门的时间，算出通过两光电门的速度，再从导轨上读出两光电门的距离，利用公式v22-v21=2as求出a.探究加速度与力之间的关系时，教师指导学生进行如下操作：①将气电导轨调水平，使滑块可以匀速滑动，两个光电门放在导轨上，它们之间的距离保持s=40cm，接通气泵;②测量滑块、挡光片、配重物和细线总质量（M=420g）保持不变，放在导轨上连接细线另一端接小桶（m′=5g）;③接通电源，在小桶里放一个m=5g的砝码，放开滑块，记下滑块通过两光电门的时间t1与t2;④改变小桶中的砝码，重复上一步，每次增加5g;记录数据d=5cm，s=40cm，m′=5g.之后，学生处理数据，利用所学公式统一单位，采用Excel中的工具计算出加速度与力，填入到实验表格中，根据数据再借助Excel中的工具画出散点图，添加线性趋势线，让他们分析结果，发现各点均匀分布在趋势线两侧，排除误差，使其从图象可得加速度与力之间成正比例关系，随后探究加速度与质量之间的关系.

虽然教材中的实验取材方便、构思巧妙，但是操作不易，还无法正确显示出加速度与力、质量的关系，教师指导学生利用气垫导轨以及光电门来完成此实验，使其进行大胆猜想，设计实验，由于操作简单，能激起他们对物理知识的探究兴趣，而且效果非常好，这样就能够完全克服教材实验方案中的缺陷，学生得出的实验结果在误差范围内，与猜想结果吻合.

高中物理课堂教学中，教师应当重视实验教学活动，对原有的实验教学模式与内容进行反思，加以创新和改进，弥补以往实验教学的不足之处，做到同新课标、素质教育等理念相契合，吸引学生全身心的参与到实验设计、操作、完成、讨论与思考之中，使其从实验中收获更多物理知识及能力，提升学习成效，继而推动他们全面发展.

参考文献：

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[4]刘山潮.基于新课程下高中物理实验创新教育存在的问题和策略[J].高考，2021（02）：106-107.

[责任编辑：李 璟]

收稿日期：2021-09-25

作者简介：王智荣（1983.12-），男，江苏省盐城人，本科，中学一级教师，从事高中物理教学研究.