基于问题导向的高中物理实验创新策略研究

周清

摘 要：社会发展对人才的培养提出了更高的要求，老师要革新教育理念，创新教学方式，以满足综合型人才的教学需求。物理作为高中阶段的重点学科，教师在实验教学中采用问题导向式的教学策略，能够培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，提升学生的综合能力，满足当下对学生能力发展的需求。因此，本文基于问题导向，对高中物理实验创新策略进行研究，以期提高物理实验教学的质量。

关键词：高中物理;实验教学;问题导向

物理教学的重要目的在于让学生在物理学习中，获得适应社会和个人发展所需的物理品质，而物理实验教学旨在培养学生形成良好的探究能力、严谨的治学态度和端正的科学精神。物理教学的特点在于以实验为基础，在新课改下所进行的物理教学，老师要以问题为导向，凸显出学生在学习中的主体地位，将开放性与多元化融为一体，对学生进行及时有效的引导，提高学生学习的兴趣和效率。特别是高三阶段，尤其是进入到高考全面复习阶段，在做好高三物理实验的复习工作过程中，创新实验教学策略，以问题的提出作为实验教学的开始，激发学生的学习兴趣和思维能力，让学生通过对问题的探讨来提升自身解决问题的能力，将能够有效提高学生学习的效率，为高考助力。

一、高中物理实验教学的作用

高中物理与初中物理相比，深度更深，知识面更广，学生在学习时的难度增大，再加上高考的压力，其他应试科目对学生学习精力的分散，导致学生容易对物理学习失去信心。高中物理知识具有较高的抽象性和逻辑性，有系统的知识框架，学生在学习能力欠缺的情况下，学习起来会比较吃力，因此老师在进行物理教学时，要深度挖掘教材内容，帮助学生理解和掌握相关的概念和定义。实验作为高中物理教学中的重要模块，很多定义和规律需要借由实验来验证和理解，因此在物理教学的过程当中，老师要以解决某一问题为目的，利用物理实验教学，帮助学生理解和掌握重难点知识，提高学生的实验能力，让学生能够掌握正确的实验方法，提高逻辑思维能力，培养动手实践能力和自主探究的能力，从而提高学生的物理核心素养，保证物理课堂的教学质量。

二、高三物理实验教学的现状

（一）重视程度不高。

有一部分老师对于物理实验的认知不够，在教学的过程中过分追求学生的考试分数，会因为实验题分数不高，在高三物理复习过程中减少对实验所花的复习时间，甚至有些老师会直接忽视实验的复习。而老师本身对于物理实验教学的忽视，导致了学生对于物理实验学习的不重视，因此容易出现物理实验复习中的诸多问题。

（二）物理实验的操作率不高

目前高中物理实验的实际操作情况不佳，这也让实验教学成为如今高中物理教学的短板，限制了学生综合能力的提高，进而加大了高三物理实验课程的教学难度。物理实验的实际操作率不高，是由多种因素共同造成的，就学校来看，实验条件的缺乏，仪器的不足，以及没有配备专门的实验管理人员等，没有为实验教学提供有力的支撑，影响到实验教学的落实。其次，部分老师受到传统教学理念的影響，没有认识到实验的重要性，没有真正的理解新课标的教学需求，在教学中没有贯彻新课标理念，仍然依照传统的教学方式来进行教学，认为做实验会扰乱自己的教学节奏，因此不主动在教学中进行实验。

（三）探究性不够

由于部分位老师对于实验探究性的认知不足，导致物理实验最终沦为毫无生气的重复性实验。学生按照老师的要求逐步进行操作，没有体现出实验的探究性，学生完成实验之后，并不了解实验的目的，也不明白为什么要这样操作，其原理是什么，只被动地按照实验步骤来完成，这就导致即便课堂的气氛非常活跃，但学生的心思并没有完全放在实验上，只是为了讨论而讨论，这种伪探究行为的产生，影响到学生实际探究能力的发展。在实验探究的过程中，老师应该重视学生在学习中的主体地位，让学生在问题的引导下，自主进行实验探究活动，让学生在实验过程当中，能够掌握正确的实验方法，锻炼其思维能力。

（四）过于依赖多媒体技术

由于受到各方因素的限制，部分物理实验无法在实际授课的过程中进行演练，这部分实验有的可以借助多媒体来进行展示，但是部分老师过于依赖多媒体课件代替演示实验，将多媒体演示等同于实验教学。其实，多媒体演示与真实的物理实验之间存在有较大的差距，物理实验是客观的，而多媒体课件中的实验则是由设计者主观设计的，因此，即便是同样的实验，二者在教学效果上却有很大的差距，影响到学生对概念的理解。其次，学生自己亲手做实验与观看实验所产生的学习成效是截然不同的。学生只有自己亲自动手实验，才能够真正的理解和掌握实验的原理以及方法。比如在电学实验题考试中，亲手做过实验的学生，基本都了解滑动电阻片的滑片是塑料，是不导电的，因此就不会把滑片变阻器上端的线连接在滑动变阻器的滑片上，而没有做过实验的学生则会忽略这一注意事项。

三、高中物理实验教学地创新策略

（一）提出问题，提高探究性

纵观目前的高中教材，无论是验证性的实验还是探究性的实验，教材中大都直接给出了实验的结论，这就导致学生即便不做实验也能够了解实验的结果，因此有些学生做实验的态度不够端正，或者只是机械的按照实验的要求来进行实验，有的学生为了保证和教材中实验的结论一致，会故意修改数据，这样不仅无法发挥实验的作用，也降低了学生探求真知的学习兴趣。问题的提出是问题导向下学习方法的第一步，因此老师在教学的过程当中，应多设计开放性的实验并提出实验的问题，让学生围绕实验的问题进行小组合作，自行选择合适的实验器材，设计实验的过程，并且总结实验的结果，在实验的过程中充分体现学生学习的主动性，提高实验的趣味性，加深学生对于实验的印象，提高实践应用能力。

比如：在学习《圆周运动》时，老师可以为学生设问实验问题，让学生探究物体做圆周运动时向心力与质量、速度和运动半径的关系。可以让学生自行选择实验器材，在老师的引导下，选择小钢珠、玻璃平面、力传感器、计时器、刻度尺、天平等等实验器材来进行实验。学生将绳子和传感器相连接，然后让小钢珠在玻璃平面上做匀速圆周运动，通过改变钢珠的质量，绳子的长度以及力的大小，来探寻力的变化，展开实验研究。在实验的过程当中，学生利用刻度尺测算出圆周运动的周长，通过计时器测算小球运动的时间，最终得出三者之间的关系。通过设置开放性的实验，让学生围绕问题展开探索，让其更好的理解和掌握圆周运动的规律，深化对知识的理解。既培养学生的实验能力，又提高了实践动手能力和实验思维能力。

（二）结合问题实际，层层设问

对相应的问题结合物理知识体系寻找使用的物理原理或定律来进行问题的解答，学生只有深入理解实验的原理，才能够灵活的运用知识解决实践问题。

比如：在《验证牛顿第二定律》学习中，老师可以通过层层设问的方式，循序渐进地为学生讲解实验的原理，让学生由浅入深的掌握相关的知识。在验证牛顿第二定律这一实验中，其教学的重难点是平衡摩擦力和悬挂的钩码质量要远小于小车的质量。为了突破这一教学重难点，可以层层设问，让学生明白其实验原理。老师首先可以向学生提问，用力F拉着小车在光滑的木板上前进，其合力是多少？用力F拉小车在粗糙的木板上前进的合力是多少？能否像重力和支持力抵消效果一样，抵消掉摩擦力？通过三个逐渐深入的问题，引导学生更好地理解平衡摩擦力的原理和目的。在实验开始前，老师可以先用图例的方式让学生能够直观的了解到，平面和斜面上小车前进时受力的不同。借由第三个问题，让学生能够理解一定角度下，小车受到重力、支持力和摩擦力的作用相抵消，那么车子所受的合力即为绳子的拉力。用这种方式让学生学会举一反三，以后当遇到其他类似的问题时，往往能够学用类比的方式来解答问题。

（三）转化问题，深化物理知识的运用

在物理实验教学课堂中，让学生运用所学知识对教师提出的问题或学生提出的问题进行深层次探讨，无论是应用到的物理知识还是解决问题的方法，都是从理论层面和应用层面帮助学生构建完善的物理知识体系。

在上述《验证牛顿第二定律》实验中，悬挂的钩码质量远小于小车的质量，这一教学难点，大多数的学生都无法理解，容易混淆实验的结论。通过实验教学，不仅要让学生分析小车的受力，同时也要分析悬挂重物的受力。通过问题转换，让学生注意到重物下降并不是匀速的，而是和小车有同样大小的加速度向下运动。因此重物的重力会大于绳子的拉力。由牛顿第二定律可以看出，重物重力和绳子拉力之间的差距取决于加速度的差距。为了让绳子的拉力等于重物的重力，就需要减少加速度。因此能够得出，只有重物质量小于小车质量时，小车和重物的加速度才会很小，绳子的拉力才能够近似等于重物的重力。通过这种问题转换，让学生能够将之前比较难以理解的测量力，转换为容易测量到的力。虽然绳子的拉力和重物的重力之间不是绝对相等的，但是，其误差对于实验的结果影响不大，因此可以忽略不计。转换法在验证动量守恒定律的实验中也得到合理的运用，学生需要研究一个运动的小球和静止的小球在碰撞前后的速度，这对于学生来说具有一定的学习难度，而老师将该问题转化为水平射程，即让两个小球在等高处做平抛运动，从而将难以测量的速度，转化为可以测量的长度。老师在用此方法进行实验复习时，要注意层层递进，不仅让学生掌握理论知识，还培养学生的科学素养。

（四）传统与数字结合以解决问题

在实验中误差不可避免，老师通过合理的使用数字技术，将传统与数字实验相结合，以减少误差，提高实验的准确性。

还是以牛顿第二定律的学习为例，老师可以先设置疑问，为何船大不容易掉头？让学生能够明确物体质量越大，其运动状态越不容易改变，继而联想到加速度和物体质量有关系。之后，老师可以再次设问，得到物体运动时的加速度与受力有关系，以此引出实验探究的目的。在实验中可以加入力传感器，代替钩码测量小车的拉力，以减小测量的误差。实验结束之后，再让学生将力传感器和其他的实验器材进行对比，了解数字技术的优势，让学生通过测量弹簧弹力，讓砝码产生的加速度的动态过程，总结出牛顿第二定律的规律。

结束语

基于问题导向的实验创新策略，需要老师在教学过程中，发现不足并且不断优化和改进。让学生在高三实验的复习中，能够加深对知识的理解和掌握，提高解决问题的能力，提升思维能力，在高考中取得优异成绩，为其今后的学习和生活奠定夯实的物理基础。

参考文献

[1]邹鹏.物理实验数字化教学法与传统教学的对比研究[J].名师在线，2017（22）：4-5.

[2]陈家波.新课程标准背景下高中物理实验教学中实践意识的培养[J].中国现代教育装备，2020（14）：57-59.