高中物理实验课程建设的思考与实践

刘 旭，于伟平

（辽宁教育学院，葫芦岛市教师进修学院）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》中提出：“坚持以人为本，全面实施素质教育是教育改革发展的战略主题，核心是解决好培养什么人、怎样培养人的重大问题。”《普通高中物理课程标准（2017年版）》中提出了物理学科核心素养的四个方面，即“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”。在高中物理教学中，物理实验教学的实施对培养什么人、怎样培养人以及落实物理学科核心素养起着重要的作用。

2016年，辽宁省普通高中物理学科课程基地建设工作启动，2017年，葫芦岛市高中物理学科被确定为首批课程建设基地。葫芦岛市教育行政部门高度重视，各校领导全力支持，全体高中物理教师积极参与，投身于课程建设的改革实践中。我们寻找到了长期以来困扰物理实验的问题，并以解决问题为突破口，从课程团队构建、课程体系完善、课程内容及培养目标确立以及分层次教学策略的改革等多方面做了大量研究与实践工作，取得了显著的成效。

一、高中物理实验课程建设的内容

在课程建设的过程中，我们首先思考的就是课程建设的内容。我们从三个主要方面来确立、丰富和完善课程建设的内容。第一个方面是课程团队建设，优秀的课程团队是保障课程建设顺利开展的先决条件，我们建设了层次多元、具有科学性的课程团队；第二个方面是课程体系建设，建立合理的课程体系是完成高中物理实验教学的基础，我们通过思考与实践，完善了课程体系；第三个方面是教学内容及培养目标建设，我们依据课程标准的具体要求，设置了合理的教学内容和明晰的培养目标。

（一）课程团队建设

我们的课程团队以理论教师、实验教师（含实验员）为主，各校教学主管领导参与，从各个学校中聘请业务能力强、观念新、工作灵活的信息技术教师来做网络技术方面的指导，形成了职责明确，搭配合理的高中物理实验课程团队。（如图1）。

在我们的团队中，理论教师和实验教师队伍实力雄厚，有正高级教师1名，特级教师2名，省名师1名，省学科带头人1名，省骨干教师4名，市名师2名，市骨干教师28名。理论教师和实验教师主要负责五个方面的内容：课程内容的选择与设置；课程目标的确立；教学模式的构建；课程资源的开发；实验教材的编制。理论教师和实验教师既是课程的建设者，又是课程内容的实施者。

图1

（二）课程体系建设

建立合理的课程体系是完成高中物理实验教学任务的基础。课程团队按照《普通高中物理课程标准（2017年版）》的要求，针对教材上的所有实验都进行了整体的研究和规划，建立了以高中物理学生必做实验、高中物理演示实验为主的课程体系（见图2）。其中，高中物理学生必做实验包括：必修课程的物理实验（12个），选择性必修课程的物理实验（9个）。将必做实验划分为实验理论、测量性实验、验证性实验、探究性实验；将演示实验划分为情境创设类实验、概念形成类实验、模型建构类实验、规律获取类实验。

图2

完善的课程体系，为课程的实施提供了一个清晰的图景，也为做好实验奠定了基础。

（三）教学内容及培养目标建设

依据课程标准和学生的心理特征以及教材的结构特点，我们设置了合理的教学内容和明晰的培养目标。课程标准规定的高中物理学生必做实验包含实验理论、测量性实验、验证性实验、探究性实验，我们先确立了这些学生实验的内容和培养目标。

实验理论的主要内容是必备的实验理论知识。必备的实验理论知识的内容，是以实验概念、基本实验方法为主。例如，实验的理论概念包括：测量、直接测量与间接测量；误差、相对误差与绝对误差，系统误差与偶然误差；有效数字等。实验的基本方法包括：列表法、作图法、逐差法、等效替代法、控制变量法等。实验的培养目标应包括：在进入实验室之前，熟知与物理实验相关的一些规则，了解和熟悉高中必备的实验概念、基本实验方法，为实验做好必要准备。

测量性实验的培养目标包括通过测量性实验学习，培养学生动手操作能力，激发学生乐于实验的兴趣，掌握常用实验仪器的原理及使用技术，采用正确的实验方法获取实验数据，提高科学记录和处理数据的能力，养成实事求是的科学态度。

验证性实验的培养目标包括通过验证性实验的学习，培养学生能够控制实验条件、设计验证方案，尝试分析实验误差并了解减小误差的方法，激发并养成正确的科学思维，达到提升科学素养的目的。

探究性实验的培养目标包括通过探究性实验的学习，培养学生学会实验设计、选择合理的实验方案、收集信息、获取证据等科学探究能力，提高发现问题、提出问题、解决问题的能力，体会探究过程的科学性和严谨性，培养与人合作、学会分享的团队精神。

除了学生必做实验外，演示实验也是课程打造规定的重要内容。演示实验的培养目标包括演示实验能够为学生学习物理的渐入佳境创设良好的环境，激发学习兴趣；还可为学生提供足够的感性材料，再由感性上升到理性，进而形成清晰、准确的物理概念；而由感性认识上升到理性认识的过程，有利于物理模型的构建；演示实验还能引导学生经历抽象、概括、分析和综合的过程，从而获取正确的物理规律。

二、高中物理实验课程的特色

在课程建设中，我们逐渐形成了高中物理实验教学特色，主要体现在以下五个方面。

（一）重视对实验素养的培养

我们重视学生实验素养的培养，使其贯穿于实验活动的整个过程中。我们通过实验，展现复杂的物理世界，从中培养学生实事求是的科学态度；通过自主设计实验方案，培养学生的创新意识；通过引导学生细心观察实验现象，养成一丝不苟地获取实验数据的良好习惯。实验不是游戏，应当有科学态度和责任心。

（二）加强实验教学的目标性和艺术性

实验的教学目标明晰，实验方法和研究方向才能正确。我们一方面制定科学的实验目标，一方面参照目标设计整个实验教学。此外，实验教学还应具有艺术性，教学过程中需要有思想、有方法、有灵性。我们通过多种教学艺术的使用，与实验教学完美结合，取得了较好的课堂效果。

（三）实现实验教材的系统化和优化

教材中的实验类型大多是验证型、测量型、探究型，零敲碎打、不成系统，对每个实验只做简单的叙述，不可能充分发挥实验应该培养学生各方面能力的作用。所以，我们对实验教材做了系统化地分析整理和优化，收到了很好的教学效果。

（四）充分利用和开发多种教学资源

从学校到社会，从实体到虚拟，有很多资源可以配合实验教学。我们充分利用教具、信息技术、互联网、科技馆等资源，为实验教学创造了多种课型，同时也积累了丰富的实验课题。

（五）创新实验教学的策略

实验教学有一套传统的教学方式，随着时代的进步与发展，传统的教学方式已经不能完全适应新时代的需求。实验观念不断更新，高科技实验仪器不断进入普通实验，实验设计上的思维方法也随之改变。因此，创新的教学策略为达到理想的实验目标奠定了良好的基础。

三、高中物理实验课程教学的模式

在课程的教学模式中，我们不断思考和实践，探索出了五种适合不同情境的教学模式。

（一）“教材+视频”的自主学习模式

团队人员根据本地区的实际，为便于学生的学习和教师的实验教学，将与高中物理实验相关的管理规则（或细则）、必备的理论知识、一般实验方法以及课程标准规定的必做实验的内容，编制成适合于葫芦岛地区的实验教材，同时还将一些知识内容制成了微视频。要求学生在进入实验室之前的一段时间内自学完成部分实验内容，比如管理规则、必备的理论知识等。这样，就保证了后续实验能顺利进行，也为学生在实验过程的人身安全提供了保障。

（二）实验预习报告模式

我们要求做到学生不预习不能参加实验活动。学生想做实验，必须提前有预习报告，报告中要明确表达出：想做哪个实验、实验目的、实验原理、需要哪些器材、采用什么方法等。将报告提交给实验教师（或实验员）审核通过后，再安排实验时间。实验预习报告制度变被动学习为主动学习，有利于提高实验效率。

（三）问题引导式教学模式

学生通过预习，会对要做的实验提出一系列问题，教师要根据学生提出的问题加以引导，但不能直接给出解决问题的方法或答案。若需要计算机等技术方面的支持，我们会请相关技术人员参与协助解决。学生会根据自己设定的方案加上教师的问题引导，开展自己或小组的实验活动。

（四）实验室和网络教室开放模式

根据学校实际制定实验室和网络教室开放方案，有助于学生灵活安排实验时间，充分发挥实验室和网络资源的作用，提高了实验设备的利用率。实践证明，一周开放3次为宜。网络教室的开放也为学生观看视频资料、查找资料等提供了便利。

（五）实验报告汇报模式

要求每个学生必须会写标准的实验报告，学校要定期组织学生开展实验报告交流汇报活动。汇报的主角是学生，他们要从实验设想、实验预习、实验问题、方法修正、实验操作、数据采集和数据处理、得出结论、实验反思等多维度讲述实验报告的完成过程。通过汇报，我们发现学生在操作技能、思维方式上有了明显的改变，实事求是的科学态度、严谨的实验习惯基本养成，发现、分析和解决问题能力得到明显提高。