高中物理实验教学的创新策略探析

杨德生

摘 要：高中时的物理实验教学不能墨守成规，尤其在素质教育全面推行之下，教师要了解时代的发展特点，努力与时代共同进步、共同发展，将时代的新元素、产生的新技术全面地融合到实验教学中，引导学生针对传统的实验进行优化和改革，获取良好的实验效果，提高实验教学的质量。同时，教师也要鼓励学生在日常生活中进行自己喜欢的物理实验，最大限度地利用好生活中的物理资源，这样不仅能够逐渐缩短物理与生活之间的距离，让学生与物理课程具有更亲密的关系，还能让学生的实验、创新、应用等方面的能力得到提高，促使学生逐渐形成良好的物理学科核心素养。

关键词：高中物理;实验创新;新思路;新方法

在素质教育全面深入的背景下，高中物理教师越来越重视对学生物理思维的培养。利用实验教学积极对学生进行引导，促进学生的探究与创新，是帮助学生形成良好自主学习能力的渠道和平台，也能开阔学生的视野，将物理知识逐渐从课堂内拓展到课堂外。通过实验教学的创新，能让学生真正体会到高中物理课堂所散发的魅力，也会激发学生前所未有的学习热情，主动进行思考和探究，并且还能让学生的实践操作、创新设计等多项能力得到提高，这对学生今后的发展具有重要作用。

一、高中物理实验教学中存在的问题

（一）对实验教学重视程度不够

当前，不少高中物理教师为了让学生更好地应对高考，掌握更多的考试技巧，对学生进行灌输式的教学，学生只知道这些知识点是什么，却不知道这些知识点究竟怎样去用，常常将知识点像背公式一样刻进自己的脑海中，无法真正做到学以致用、融会贯通。一些高中物理教师认为，学生的最终目标就是为了通过高考，获得更好的高考成绩，考入一所好的大学。而实验教学不仅会浪费大量的教学时间，还会过度消耗学生的精力，不如在课堂中组织学生进行题海练习。但事实上物理实验是锻炼学生思维、提高学生综合素养的重要途径。

（二）实验教学中学生操作机会少

高中物理教学大纲会安排一些规定的实验课程，让学生能通过物理实验的参与形成良好的综合素养，既锻炼学生的头脑，又能强化学生的四肢。而在具体实验教学的开展中，教师会将实验的步骤和实验过程中所产生的现象，以文字的方式传达给学生，让学生记住哪一个步骤应该怎么做，在这个实验中究竟会发生怎样的现象，并且如何解释实验现象。如果学生无法真正进入实验室，无法真正地进行实验学习，实践操作机会少得可怜，那么物理这门学科的教学意义也不能真正体现出来。

二、高中物理实验创新教学的原则

（一）科学性原则

科学是根本，同时也是基础[1]。全面开展创新教育的基础需要立足科学性的原则。所以，要想创新物理实验教学，就必须保证教学具有一定的科学性，真正体现出物理实验原理，针对实验所获取的数据进行处理，并保证实验结果具有较高准确率。同时，教师也应将正确的学习方式教给学生，让学生学会如何针对实验过程展开分析，如何针对实验数据进行加工和处理。这里所说的科学性原则是要求在内容和方法上避免科学性错误的出现。如将墨水滴入水中演示分子的扩散现象，如果为了让实验的效果得到提高，而将水变成热水，那么就会违背科学性的原则。因为扩散是两种物质在分子运动过程中而形成的相互渗透现象，如果采用热水那么其最主要的作用则是对流。

（二）启发性原则

大多数学生在学习物理这门课程时，经常会利用学习其他学科知识的方法[2]。从某种程度上讲，这会为物理教学的开展带来很多困难。所以，在高中的物理实验中，教师要重点启发学生的思维，保证整个教学过程具有一定的启发性，让学生能主动地运用适合学习物理知识的方法进行知识探究。同时，教师也要应用合理的授课方式组织教学，如运用等效代替、相近处理等方式处理各种物理问题，通过细致观察及动手实验、知识验证等，让学生最终学会分析问题，形成正确的解决问题思路。这样能让学生在探究新知的过程中，收获解决问题的方法。当学生拥有了方法后，自然会主动创新;当学生真正学会了物理知识，自然会提高对学习物理知识的兴趣。

（三）开放性原则

物理实验是一种动态过程，而这种动态过程也会让实验教学更具开放性[3]，这种开放性能为創新教育的开展提供多种途径。在具体的物理实验中，这种开放性主要体现在以下方面：首先，实验中学生的心态是开放的;其次，教学的内容不局限于教材，教师需要根据教学要求进行合理选择;最后，实验的设计是开放的，让学生在强烈的主观意识下主动地解决问题，逐渐形成良好的创新精神和能力。

三、高中物理实验教学创新策略

（一）创新实验模式，提升学生参与度

随着课程的不断改革，教师在课堂中所占据的地位及所发挥的作用发生了显著变化[4]，正从传统知识的输出者变成课堂的组织者和学生学习的指引者，课堂的组织形式也从传统单一的说教式变得多元。实验是高中物理教学中不可缺少的重要特征和组成部分，主要分为演示实验、小组探究实验。在具体的物理概念以及相关规律授课中，教师应立足学生实际和学校当前所具有的实验条件，利用有效合理的方式激活学生对物理知识的探究欲望，并在条件允许的情况下尽量让学生自主探究、挖掘规律、找出真理，提高实验的效果。并且，只有这样才能让师生之间更好地互动，让教学质量得到显著提高。

以执教“楞次定律”相关内容为例，教材中的主要做法就是进行演示实验，这也是当前教师主要采用的授课方式，而这样做是否能让学生真正理解楞次定律呢？从外表看，虽然直观清晰，相对来讲更加有序化、线索化，但是，学生并没有自主探究的机会，难以真正参与到实验过程中，主观意识也未能形成，学生的学习热情下降，效果当然欠佳。如何能让学生真正地参与到实验过程中呢？教师应该改变传统的实验演示方式，将学生划分成小组，让学生进行分组实验，自己动手连接实验电路，观察实验过程中所产生的物理现象，并通过亲自操作得出正确结论。这一过程能让学生将知识记忆得更深刻，甚至形成长期记忆。而在实验中，教师不要成为旁观者，而是要指导学生正确连接实验器材，当学生的实验方向出现偏差时，应重新将学生的注意力引到正确方向上。让学生观察电流表指针偏转方向，针对电流方向展开分析，总结磁铁运动方向与原线圈的电流方向之间所存在的关联，思考为什么有这样的关系？通过这样的互动交流、实验操作，能让学生真正理解这部分知识。同时，经过大量的实验教学能发现，当学生真正参与到实验过程中时，不仅能燃起浓厚的学习兴趣，还有助于提高学生的操作能力，帮助学生掌握更多实验技巧，对相关的理论知识也会形成更深刻的认知，学习的情绪和态度将更加端正。

（二）重视情境创设，鼓励学生自主设计

在具体的实验教学中，通过问题作为导向，为学生预留充足的思考时间，培养学生的主动意识，让学生自由地思考、设计实验方案，这能让学生的探究欲望变得更强烈。

以笔者执教的“描绘小灯泡的伏安特性曲线”为例。这是一节实验课程，整个实验中包含分压式、外接法这两个重要的实验连接图。为什么要利用分压式，利用限流式可不可以？对于这个问题，教师不要直接与学生讨论，而是鼓励学生自由发挥，有的学生会采用限流式，有的学生则会运用分压式。但是，在数据处理的过程中，一些运用限流式连接法的学生遇到了很多问题，开始的一段图究竟是怎样的走势？点的缺失导致图之间出现了困难，并且最终的数据误差相对较大。经过多次尝试后，这部分学生会发现针对这一实验最应该采用的方式应该是分压式。随后，教师要求学生针对两种不同的连接方式进行对比和分析，当小灯泡的阻值比较小时，与电压表进行并联，电压表的分流能忽略，所以选择外接法。在针对该实验所获取的数据进行处理时，学生会主动描点，并且想到利用直尺画直线。经历这一环节后，学生能逐渐意识到，电流不大的时候能在一条直线上，随着电流的不断增大，将会偏离直线，所以会形成曲线。通过教师指引学生自主设计实验内容，学生会对设计是否具有可实施性持怀疑态度，产生实践的欲望。经过实践，学生不仅能知道自己所设计的实验方案是否具有可实施性，还能针对方案的缺陷进行优化。通过具体的实验结果还能够发现，学生在进行实验设计时能更好地利用自己所具备的物理知识，无疑会增强学生的物理学习兴趣，对培养学生的物理实验能力具有重要作用。除此之外，在具体的实验授课期间，教师可以结合教材内容，引导学生针对教材中所设计的实验方案进行改进和优化，设计出具有更强操作性、实践性，结果更明显的实验方案。

（三）重视数据分析，强化学生应用能力

在物理实验中最基础的东西就是测量。从其他意义角度上来讲，精准的实验是成功的体现，相反则是不成功的实验。所以，误差往往是创新的关键点。在实验教学中，教师应该尝试让学生掌握一些必要的实验误差，在设计实验方案中，尽量要求学生减少实验中的误差;在选择实验器材时，要考虑器材的精准度;在针对实验数据进行加工和处理时，要尽量选择科学合理的方法。这一过程实际上就是创新的过程。

以笔者执教“测量金属丝电阻率”的相关实验为例。在引导学生测量其中的电阻时，可以利用伏安法进行测量，并与学生共同分析，用电流表内接法与电流表外接法时所产生的具体误差，要求学生在具体实验中进行全方位的比较，并设计出新的实验方案。这样能帮助学生有效克服由于接法选择不合理引起的系统误差。针对基础较好的学生，可以组建课外兴趣小组，为学生提供更具有深层次探究价值的问题，鼓励学生通过自己的努力将实验的精准程度提高。在教师指引下，学生可以共同讨论，有的学生认为可以利用精度较高的电阻箱代替其他实验器材，并用灵敏度较高的电流表加以辅助，这样能获取精准度较高的实验结果，减少系统误差。随后，教师可以在这一基础上鼓励学生设计出精准程度更高的实验方案，完善实验内容，这一过程能有效提高學生的分析、应用、设计等多项能力，所收获的教育效果往往超过实验本身。

（四）增加实验数量，培养学生创造能力

要想将大多数的物理概念、现象以科学的方式体现出来，则需要教师的补充和创造、设计甚至动手实践，或者学生的共同参与和支持配合。实验一方面可以提高学生的热情，加深学生对知识的理解和记忆;另一方面可以为学生提供设计操作的实践和机会。

以“内力做功”相关内容为例，大多数学生认为一对作用力与反作用力是一个对物体做正功，一个对物体做负功。从理论上进行分析，否定的效果并未达到理想。为了补充这一演示实验，教师就可以将两条磁性较强的磁铁捆绑在两辆小车上，让两条磁铁的同极相对，在两车开出一段距离后，对小车的运动速度进行测量，并保证小车之间不会相互碰撞。这时能够看到，小车的速度会逐渐减小，动能也逐渐减少。

又如，在教学“简谐振动图像”相关知识时，如何做好这部分演示实验是教师面临的教学难点。因此，教师可以适当在演示实验中进行改进和完善，将沙漏转变成点滴滴管、针头，并灌入红墨水，水平纸运动改成马达驱动。随后，在此基础上进行操作，让学生进行实验演示，并回答教师所提出的问题：1.红墨水在纸上的位置相当于什么？2.平衡位置在哪儿？3.怎么能让白纸水平、匀速运动？4.轨迹的曲线体现出了什么？让学生带着问题进行思考，亲自动手实验，突破教学困境，加深学生对简谐振动图像的理解，让学生能真正感受到创新性的创作对自身学习的帮助作用。同时，部分物理实验相对简单，学生可以利用自己周围的材料进行实验，如“动量定理”，让学生在笔记本上撕一张纸，拿着钢笔的笔帽，将笔帽竖直放在纸上，第一次以最快的速度将纸抽出，笔帽会立在桌面上;第二次缓慢抽出，笔帽会倒在桌上。在学生做完这项实验后，引导学生分析此现象，能促进学生逐渐理解动量定理的相关含义，也能让学生掌握操作的技巧，感受操作的乐趣。增加演示实验的主要目的就是为学生提供大量亲身观察物理现象的机会，让知识真正运用在实践上，促使学生通过知识进行创造性的应用，体现出知识原有的价值。

结束语

综上所述，当前教育领域最重视的就是培养学生的创新能力，而创新高中物理实验课程能为培养学生创新能力提供良好平台。所以，在物理实验教学的开展中，教师应做到全面创新，利用具有创新性、趣味性、开放性等多种元素的实验课堂，促进学生创新能力的发展。同时，教师也要立足自身所具备的物理教学思想，打造新颖的实验方式，增加实验数量，激活学生对实验的热情，让学生能以积极的态度、饱满的激情主动进行物理实验，并自主设计实验过程，针对实验结论展开推理和探究，使学生能真正在实验中获取具有创新性的思维和能力。

参考文献

[1]张文静.新高考背景下基于核心素养的高中物理实验校本课程的开发和实践[J].物理通报，2022（3）：53-56，61.

[2]王永锋.探究高中物理实验的创新型实验：以“验证牛顿运动定律”为例[J].文理导航（中旬），2022（3）：34-36.

[3]刘丹瑜，吴先球.虚拟仪器LabVIEW在高中物理实验教学中的应用：以“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验为例[J].物理通报，2022（2）：117-120.

[4]孙晓星.有关高中物理实验拓展与完善：以平抛运动为例[J].数理化解题研究，2021（36）：64-65.